Анеморумбометр

(19) (11) а(5) С 01 Р 5/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Мф 14В. Лебеде о гидрометеорои установкам,1976, с. 9-35.465586,7 (прототип) .(54)(57) АНЕМОРУМБОМЕТР ветроприемник, последов диненные датчик скорост с одержащий ьн и направГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Справочник илогическим приборамЛ. Гидрометеоиздат,2. Патент США У 3кл. С 01 Р 5/00, 196 ления вращения, счетчик импульсов,частотомер, вычислительное устройство, индикатор, а также коммутационные устройства положения лопастей, подключенные через командныйузел к счетчику импульсов, вращающее и тормозное устройство с управляющими схемами, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения скоростии направления ветра коммутационныеустройства положения лопастей сопряжены с лопастями ветроприемникаи подключены к управляющим схемамвращающего и тормозного устройства,сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство анеморумбометра, содержащее ветроприемник, датчик скорости и направления вращения, коммутационные устройства, управляющие схемы, тормозное и вращающее устройство, а также преобразовательно-вычислительный 35 блок 2 .Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная неоднозначностью отсчета при действии ветра любого направле- ,ф ния.Цель изобретения - повышение точности измерения скорости и направления ветра.Поставленная цель достигается тем, что в анеморумбометре, содержащем ветроприемник, последовательно соединенные датчик скорости и направления вращения, счетчик импульсов, частотомер, вычислительное устройст во, индикатор, а также коммутационные устройства положения лопастей, подключенные через командный узел к счетчику импульсов, вращающее и тормозное устройство с управляющими 55 схемами, коммутационные устройства положения лопастей сопряжены с лопастями ветроприемника и подключены Изобретение относится к техническим средствам метеорологии, а именно к устройствам для определения параметров ветра, и может быть использовано на метеорологических станциях, морских судах и других объектах, где необходимо знание параметров ветраИзвестны и широко распространены анемометры и румбометры, построенные на принципе механического преобразования аэродинамического давления в угловое перемещение измерительной оси ветроприемника. Это вертушки - ветровые колеса для определения скорости и флюгарки для определения направления ветра Я .,Данное устройство является прибором интегральным и дает средние значения параметров ветра за некоторый промежуток времени, что не позволяет с достаточной точностью в ряде случаев определять динамические изменения параметров ветра, Существенные трудности представляет градуировка и поверка таких устройств.Наиболее близким по технической 01525 к управляющим схемам вращающегои тормозного устройства.На фиг. 1 представлена функциональная схема анеморумбометра,на фиг. 2 - расположение контактныхгрупп в ветроприемнике.Анеморумбометр состоит из ветроприемника 1 с лопастями 2, установленными в подшипниках 3, которыев свою очередь закреплены во втулке 4. Внутри втулки 4 расположеныограничители 5 поворота лопастей 21нормально открытые контакты 6 ии нормально закрытые контакты 8.На валу 9 ветроприемника 1 установлен магнитный диск 10, имеющийзаписанную последовательность импульсов определенной частоты Годля считывания которых предусмотрена магнитная головка 11. Один выходмагнитной головки 11 подключен квходу счетчика импульсов 12, а второй ее выход подключен к частотомерному устройству 13. Выходы счетчи,ка импульсов 12 и частотомерногоустройства 13 подключены к вычислительной схеме 14, к которой подклю-,чен индикатор 15. 1( счетчику импульсов 12 подключены датчик 16 исходного направления, кинематически связанный с валом 9, и командное устройство. 17, к которому подключенагруппа контактов 7. С валом 9 связано электромагнитное тормозное устройство 18 и электромагнитная муфта19, в цепь обмоток которых включеныконтактные группы 8 и 6 соответственно. Электромагнитная муфта 19связана с валом 20 электродвигателя 21.Анеморумбометр работает следующим образом.При включении анеморумбометраначинает вращаться электродвигатель21 с угловой скоростью Я,Под действием ветра лопасти 2в подшипниках 3 поворачиваютсядо ограничителей 5. При этом лопасти, расположенные по одну из сторонот линии направления действия ветра,проходящей через центр вертушки,при своем повороте замыкают контакты 6, а контакты 8 размыкают, Врезультате этого отключается обмотка электромагнитного тормозноГо устройства 18 и включается обмоткаэлектромагнитной муфты 19. Ветроприемник 1 через муфту 19 получаетот электродвигателя 21 вращающий(3) хА ф 1 оо момент и начинает вращаться. При этом наступает момент, когда линейная скорость вращения лопастей 2 ветроприемника становится больше скорости ветра. При достижении 5 вертушкой линейной скорости вращения, большей скорости ветра, сопротивлением воздуха лопасти разворачиваются, разрывая контакты 6 и замыкая контакты 8. При этом выклю О чается обмотка электромагнитной муфты 19 и включается обмотка тормозного устройства 18, в результате чего ветроприемник 1 притормаживается и линейная скорость его вращения уменьшается. При достижении вертушкой линейной скорости вращения, меньшей скорости ветра, под воздействием ветра лопасти разворачиваются в подшипниках 3, замыкаются контакты 6 и размыкаются контакты 8. При этом подключается муфта 19 электродвигателя 21 и выключается тормозное устройство 18, в результате чего скорость вращения ветроприемни ка 1 увеличивается.Таким образом, в результате попеременного включения в работу электромагнитной муфты 19 и тормозного устройства 18 линейная скорость вращения ветроприемника 1 поддерживается равной скорости ветра, что можно представить как 4 Из выражений (1) и (2) скорость ветра И может быть выражена какТак как на магнитном диске 1 О записана последовательность импульсов с частотой Е , то при перемещении диска 10 относительно магнитной головки 11 в ней формируется последовательность импульсов не с частотой Ео, а с текущей частотой Е, которая измеряется в частотомерном устройстве 13, а информация о ее значении поступает в вычислительную схему 14. Так как частота импульсов Ео записана при определенной линейной скорости Чо вращения магнитного диска 10, то текущей ;линейной скорости Чхсоответствует текущая частота Ех. Зная величины Чи Е, линейная скорость ЧА определяется как Поэтому скорость ветра У в вычислительной схеме 14 определяется по формулеЧ 18 иа гв тгде О - скорость ветра,Ч - линейная скорость вращениявертушки;Я - угловая скорость вращениявертушки,40Ке - радиус вертушки от осивращения до центра лопасти.Так как вертушка и магнитныйдиск 10 находятся на одном валу,то этот диск при вращении вертушкиосуществляет вращение с той же угловой скоростью ц, а его линейнаяскорость вращения в месте записанной последовательности импульсовможет быть представлена в виде50 Ч = Фг, (2) где Ч - линейная скорость вращеФДния магнитного диска;- радиус окружно ти, по которой осуществлена записьпоследовательности импульсов.(6) где р - коэффициент пропорциональности углаградолимп,Датчик 16 в момент прохождения лопастью исходного направления формирует и выдает сигнал запуска в счетчик импульсов 12. При повороте этой лопасти в положение, перпендикулярное направлению ветра, срабатывает контакт 7, в результате чего в командном устройстве 17 формируется сигнал окончания счета, который передается в счетчик импульсов 12, Поступившее от магнитной головки 11 число импульсов й характеризует курсовой угол (угол относительно исходного направлеьия) ветра. Ин-. формация о значении Я от счетчика 12 поступает в вычислительную схему 14, где курсовой угол ветра х 1 щ определяется по формулеИнформация о значениях У и с 1 их вычислительной схемь 1 14 поступает на индикатор 15.Наличие коммутационных устройств, сопряженных с подвижными лопастями вертушки, обеспечивает выработку сигналов, управляющих вращающим и тормозным устройствами связанными с вертушкой, благодаря чему вертушка, попеременно разгоняясь и притормаживаясь, вращается свободно в воэ - душном потоке, имея линейную скорость вращения на лопастях, равную скорости ветра.С помощью предложенного анеморумбометра можно измерять текущиеГ 1 значения параметров ветра, определять его динамические изменения,а при необходимости производитьосреднение за любой промежуток вре 5 мени,Так как вращение вертушки созда -ется принудительно, а скорость вращения регулируется ветром, то анеморумбометр практически не требуетградуировки и поверок, учета силтрения, инерционности, динамическиххарактеристик, окружающих условий(плотность воздуха и др.). В анеморумбометре не требуется стабилиза 15 ция скорости вращения электродвигателя и обеспечивается простота выделения полезного сигнала о значенияхскорости и направления ветра,"Патент",Ужгород, ул. Проеатная илиал едактор М,Дыпын Срставитель 1 О,МручкоТехред Л.Микеш Тираж 897НИИПИ Государственного кпо делам изобретений и13035, Москва, Ж, Рауш Корректор М.Максимишине