Автор: Николай Ситнов
В статье рассматривается предлагаемая автором конструкция анемометра, анализируются ее преимущества и недостатки. Описывается авторский вариант технической реализации прибора, а также программное обеспечение, необходимое для его работы. Значительное внимание уделено проведению эксперимента, в ходе которого производится сопоставление данных измерения скорости и направления ветра предлагаемым прибором и ультразвуковым анемометром. Рассмотрена технология обработки экспериментальных данных. Приводятся полученные результаты. Сведений, содержащихся в статье, достаточно для изготовления прибора.
Несмотря на широкое распространение ультразвуковых анемометров [1], тема альтернативных конструкций приборов для измерения скорости и направления ветра по-прежнему актуальна. Обусловлено это различными факторами, в числе которых следует назвать достаточно высокую стоимость ультразвуковых приборов. Кроме того, необходимо иметь в виду, что анемометры, как правило, располагаются на высоких сооружениях – в зоне риска воздействия на них грозовых разрядов. В таких условиях идеальным было бы применение неэлектронного прибора, имеющего связь с наземной частью измерительного комплекса по волоконно-оптическому кабелю. Технические решения, основанные на использовании различных крыльчаток, вращающихся под действием воздушного потока, вполне подходят для оптического считывания информации. Точечные оптические датчики с подключением по волоконному световоду упоминаются в [2], пример готового решения приведен в [3].
С другой стороны, классические решения – такие, как чашечный анемометр и флюгер – также имеют недостатки. Конструкция первого из них недостаточно прочна в плане противодействия падению сверху кусков льда, сосулек, крупного града. Такой прибор требует особенно осторожного обращения при подъеме на опору, к месту установки. Для флюгера характерна необходимость принятия мер по обеспечению максимально возможного подавления угловых колебаний флюгарки, затрудняющих получение точных данных о направлении ветра.
Предлагаемое техническое решение свободно от перечисленных недостатков. Оно предполагает использование двух одинаковых измерительных узлов, ортогонально ориентированных по сторонам горизонта. Каждый такой узел (рис.1) состоит из горизонтального основания 1, в окне которого установлена крыльчатка 2 с плоскими лопастями. При этом ось крыльчатки параллельна плоскости основания. С целью обеспечения воздействия воздушного потока на крыльчатку лишь по одну сторону от ее оси, другая сторона (верхняя) закрыта колпаком 3. Очевидно, что скорость и направление (модуль и знак скорости) вращения крыльчатки находится в зависимости как от скорости измеряемого воздушного потока, так и от угла между его направлением и осью крыльчатки. Имея два таких узла, расположенных ортогонально, можно, путем несложных тригонометрических вычислений, определить скорость и направление воздушного потока.
