Измерение характеристик ветра

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Ветром называется горизонтальное перемещение воздуха относительно земной поверхности. Обычно определяют направление ветра – сторону горизонта, откуда дует ветер, - и его скорость в м/сек. При наблюдениях на метеорологических станциях дается также качественная характеристика степени изменчивости ветра по направлению (постоянный или меняющийся) и скорости (ровный или порывистый).

Для получения характеристик ветра на метеорологических станциях в настоящее время применяют флюгер, ручной анемометр, анеморумбометры и электромеханические самописцы.

Анемометры служат для измерения средней скорости ветра за определённый промежуток времени.

По конструкции приемной части различают два основных вида анемометров: а) чашечные (с полушариями) – для измерения средней скорости ветра любого направления в пределах, от 1 до 20 м/сек; б) крыльчатые (с мельничкой) – для измерения средней скорости направленного воздушного потока от 0,3 до 5 м/сек. Крыльчатые анемометры применяются в основном в трубках и каналах вентиляционных систем.

Ручной чашечный анемометр (рис. 32). Приемная часть ручного чашечного анемометра состоит из металлической крестовины, на концах которой укреплены четыре полых полушария, обращенных выпуклостями в одну сторону. Полушария защищены от механических повреждений специальной Рамкой и насажены на ось. Ось в своей нижней части имеет червячную (винтовую) нарезку, которой она соединяется с рядом шестерёнок передающего механизма, заключенного в пластмассовый или металлический корпус. Счетный механизм имеет три циферблата. На одном из них (большом) нанесены деления и на третьем – тысячи.

В нижней части футляра сбоку имеется арретир, с помощью которого первая шестеренка передающего механизма может быть отведена или соединена с червячной нарезкой оси. В первом случае вращение полушарий под влиянием ветра происходит вхолостую (счетчик отключен), во втором – оно передается на стрелки циферблатов (счетчик включен). По обе стороны арретира имеются два неподвижных кольца, которыми пользуются для включения счетчика при помощи шнурка в тех случаях, когда анемометр находится высоко и до арретира нельзя достать рукой. Шнурок привязывают к концу арретира серединой, а концы его продевают через неподвижные кольца. Снизу под корпусом имеется стержень с винтовой нарезкой для установки анемометра на деревянном шесте в вертикальном положении.

Рисунок 32 - Ручной чашечный анемометр

Наблюдения по анемометру проводятся следующим образом. Наблюдатель становится лицом к ветру и устанавливает анемометр на заданной высоте так, чтобы шкала была обращена в подветренную сторону, а плоскость циферблата располагалась бы перпендикулярно к направлению ветра. Затем необходимо записать показания всех стрелок (начальный отсчет). При этом нужно быть очень внимательным, так как стрелки бывают насажены не совсем правильно, что может вызвать ошибку в отсчете на 100 или 1000. После этого включают счётчик анемометра, поставив арретир в верхнее положение, и одновременно пускают в ход секундомер на определенный промежуток времени (1, 2 и т.д. до 10 мин). По истечении срока выключают прибор и секундомер и записывают конечный отсчет.

Скорость ветра определяется по графику, приложенному к каждому анемометру, в зависимости от числа оборотов счетчика в секунду.

Флюгер Вильда (рис. 33) является наиболее распространенным прибором для наблюдений за направлением и скоростью ветра на метеорологических станциях. Он имеет следующее устройство. На вертикальный стальной стержень 1, заостренной сверху, надета металлическая трубка 2, закрытая сверху. Трубка опирается на острие стержня и свободно вращается вокруг него. На нижнюю часть трубки нанесена флюгарка, состоящая из двух лопастей 3, расходящихся под углом 22⁰, и противовеса 4 в виде металлического шара, укрепленного на горизонтальном стержне. Под действием ветра флюгарка устанавливается так, что противовес указывает, откуда направлен воздушный поток. Для определения направления ветра в румбах на основном неподвижном вертикальном стержне 1 с помощью специальной муфты 5 прикреплены 8 металлических прутьев, ориентированных по странам света. На одном из них укрепляется буква N, направленная на север. На метеорологических станциях направление ветра определяют по 16 румбам, при этом оценивается положение флюгарки и между смежными металлическими прутьями.

Рисунок 33 - Флюгер Вильда 1 – стержень; 2 – трубка; 3 – лопасти флюгарки; 4 – противовес; 5 – указатель румбов; 6 – доска указателя скоростей; 7 – дуга измерителя;

Для измерения скорости ветра на верхней части вращающейся трубки укреплена рама со свободно подвешенной доской 6 – указателем скорости ветра. Она представляет собой прямоугольную металлическую пластину размером 15х30 см и весом 200 г (легкая доска) или 800 г (тяжелая доска).

Флюгарка, располагаясь по ветру, всегда ставит доску-указатель перпендикулярно воздушному потоку. Под действием давления ветра доска отклоняется от вертикального положения. Для количественной оценки величины отклонения доски служит дуга 7 с 8 штифтами (с нумерацией от 0 до 7), каждому из которых соответствует определённая скорость ветра (табл. 2). С помощью легкой доски можно измерять скорости ветра до 20 м/сек, с помощью тяжелой – до 40 м/сек.

Флюгер устанавливается строго вертикально на деревянном столбе или металлической мачте высотой 10-12 м от поверхности земли. От высоких предметов (зданий, деревьев) флюгер должен быть отнесен на расстояние, равное 10-кратной высоте этих предметов.

Таблица 2– Определение скорости ветра (м/сек) по отклонению доски флюгарки

Для того чтобы определить направление ветра по флюгеру, нужно подойти к основанию столба, на котором он установлен, стать под указателем направления и, наблюдая за колебаниями флюгарки в течение 2 мин, определить ее среднее положение по отношению к указателям сторон горизонта.

Для определения скорости ветра наблюдатель должен отойти от столба и стать перпендикулярно направлению ветра таким образом, чтобы луч зрения совпадал с плоскостью отклоняющейся доски-указателя скорости. Наблюдая за качанием доски в течение 2 мин, нужно определить ее среднее положение по отношению к штифтам.

Характеристика ветра по направлению и скорости определяется визуально. Направление ветра считают п о с т о я н н ы м в том случае, если за время наблюдений противовес колеблется в пределах одного румба; в противном случае ветер характеризуют как п е р е м е н н ы й. По скорости ветер называют р о в н ы м, если доска колеблется в течение 2 мин около одного штифта или между двумя соседними штифтами. Если диапазон колебаний больше двух штифтов, ветер называют п о р ы в и с т ы м, при этом скорость резко меняется, возрастая до некоторого максимума и затем уменьшается.

Иногда метеорологические службы определяют не скорость, а силу ветра по шкале Бофорта. Сила ветра по этой шкале оценивается в баллах, причем баллы соответствуют определенным скоростям. Сила ветра в данном случае определяется по глазомерным наблюдениям

Таблица 3 - Шкала Бофорта

Задание

1. Ознакомиться с устройством приборов и назначением отдельных их частей.

2. Ознакомиться с принципом измерения характеристик ветра.

Записи оформить в тетрадь

Основная литература

1Косарев В.П. Лесная метеорология с основами климатологии: Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. /Под ред. Б.В.Бабикова. Спб.: Издательство «Лань», 2007. – 288 с.

2 Косарев, В.П. Лесная метеорология /В.П.Косарев, В.И.Таранков. – М.: Экология, 1991.– 176 с.

3 Гуральник, И.И. Метеорология. Учебник /И.И.Гуральник Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-336с.

4 Костин СИ. - Краткий курс метеорологии и климатологии для лесоводов. Л.: Учебное пособие для ВУЗов. Изд. ЛТА, 1971.-186 с.

Дополнительная литература

1 Гуральник, И.И. Метеорология / И.И. Гуральник, Г.П.Дубинский, В.В. Ларин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 333 с.

2 Гуральник, И.И. и др. Сборник задач и упражнений по метеорологии:: учеб. для техникумов / И.И. Гуральник – 2-е изд. 1968. – 223 с.

3 Городецкий, О.А. Метеорология, методы и технические средства наблюдений / О.А. Городецкий, И.И. Гуральник, В.В. Ларин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 326 с.

4 Захарова, А.Ф. Руководство для выполнения практических заданий по курсу «Метеорология и климатология» /А.Ф. Захарова, И.Н. Кравченко. Изд-во 2-е. Л.: Изд-во Лен. ун-та. – 1972. – 152 с.

5 Костюкевич, Н.И. Лесная метеорология /Н.И.Костюкевич. – Минск, 1975. – 287 с.

6 Психрометрические таблицы. Сост. Д.П.Беспалов и др., 1972. – 213 с.

7 Таранков, В.И. Лесная климатология: уч. пособие /В.И.Таранков. – Воронеж: Политех. ин-т., 1991. – 83 с.

8 Волошина, А.П. Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии: учеб. пособие под ред. Хромова С.П. /А.П.Волошина и др. – М.: - 1975. – 141 с.

9 Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 3, ч.1, Вып. 8, Вып.2, ч.2.; Л.: Гидрометеоиздат, 1969-95 гг.

Приложение 1

Максимальная упругость водяного пара при температуре выше 0⁰, мм

Приложение 2

Максимальная упругость водяного пара при температуре выше 0⁰, мб

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение …………………………………………………………………………5

1 Организация метеорологических наблюдений ……………………………..6

2 Измерение солнечной радиации ……………………………………………..12

3 Измерение температуры воздуха и почвы …………………………………22

4 Основные характеристики влажности воздуха и методы их измерения …31

5 Измерение атмосферных осадков и снежного покрова ……………………37

6 Измерение атмосферного давления …………………………………………45

7 Измерение характеристик ветра …………………………………………….51

Приложение ……………………………………………………………………. 56

УСТИНОВА ТАТЬЯНА СЕМЕНОВНА

МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным занятиям для студентов лесохозяйственного факультета, обучающихся по направлению 250100 – Лесное дело, квалификация инженер - бакалавр

(очная и заочная формы обучения)

Лицензия НД №14185 от 6.03.2001 г

Формат 60х84 1/16 Объем 3,6 п. л. Тираж 50 экз.

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

241037, Брянск, пр-т Станке Димитрова, 3

Редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати

Подписано к печати ___________________ 2012 г.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?