Прилади для вимірювання характеристик вітру

Для вимірювання характеристик вітру (напрямку та швидкості) використовують флюгер Вільда, анеморумбометр, анеморумбограф та ручний анемометр.

Флюгер Вільда (мал.7.6.) призначений для визначення напрямку та швидкості вітру в стаціонарних умовах. Його встановлюють на висоті 10-12 м від поверхні землі.

Напрямок вітру визначають за положенням флюгарки 1 на вертикальному стержні. Противага флюгарки 2 під дією вітру завжди займає зустрічне положення, а сама флюгарка вказує напрямок вітру. На стержні нижче флюгарки закріплена муфта 3 з восьми штифтами, орієнтованими за сторонами світу, на кінці північного штифта закріплені літери Пн (або N). Для визначення напрямку вітру спостерігач протягом 2 хв стежить за коливанням флюгарки відносно штифтів, після чого записує її середнє положення. Показник швидкості вітру розташований у верхній частині флюгарки і обертається разом з нею. Це металева пластинка (“дошка”) 4, вільно підвішена на горизонтальній осі рамки із сектором, на якому закріплено вісім штифтів, що показують швидкість вітру 5. “Дошка” орієнтована перпендикулярно напрямку вітру. Чим сильніший вітер, тим на більший кут він відхиляє пластинку від початкового положення. Спостерігаючи протягом 2 хв за коливанням її відносно штифтів на дузі показника, визначають середнє положення, яке потім переводять у метри за секунду (за таблицею).

Швидкість вітру до 20 м/с визначають флюгером з легкою “дошкою” (200 грам), а понад 20 м/с – за важкою “дошкою” (800 грам)

Анеморумбометр М – 47 призначений для дистанційного вимірювання швидкості і напрямку вітру на відстані від нього до 100 м, а анеморумбометр М-63М –1 – для дистанційного вимірювання миттєвої, максимальної і середньої швидкості та напрямку вітру в стаціонарних умовах. Принцип дії цих приладів полягає у використанні залежностей між швидкістю вітру і частотою обертання вертушки та між напрямком вітру і вільно орієнтованою флюгаркою датчика вітру. Швидкість і напрямок вітру перетворюються в електричні сигнали, які відлічують візуально за показами вимірювального пульта.

Анеморумбограф М-63 МР призначений для вимірювання і реєстрації середньої, миттєвої і максимальної швидкостей та напрямку вітру. Він виконаний на базі електронного автоматичного потенціометра КСП-4 (реєструючий пристрій) та анеморумбометра М-63М-1. Принцип його роботи аналогічний принципу роботи анеморумбометра М-63М-1.

Ручний анемометр МС-13 (мал.7.7.) призначений для вимірювання середньої швидкості вітру в приміщеннях та на відкритих ділянках. Він буває двох типів – чашковий і крильчастий. У анемометра приймальною частиною є хрестовина з чотирма порожнистими металевими півкулями (чашковий), або металевими крильцями (крильчастий), що обертаються у горизонтальній площині. Обертання чашок (крилець) передається на лічильник обертів. На анемометрах є шкала, поділена на тисячі, сотні, десятки та одиниці обертів.

За допомогою флюгера, анеморумбометрів і анеморумбографів спостереження за змінами вітру ведуть на метеорологічних станціях. Ручні анемометри використовують в експедиціях та під час польових досліджень.

Завдання для виконання в лабораторії

Завдання 1. Визначити величину атмосферного тиску в лабораторії (третій поверх) і на першому поверсі.

Прилад: барометр-анероїд.

Порядок виконання

Вивчити будову барометра-анероїда.

Відкрити кришку футляра, в якому міститься прилад, і зробити відлік показів термометра з точністю до 0,1º. Для усунення тертя в передавальному механізмі треба легенько постукати пальцем по склу анероїда і після цього зробити відлік положення кінця стрілки з точністю до 0,1 мбар (гПа) або мм.

У добутий відлік тиску ввести три поправки (шкалову, температурну і додаткову), величини яких наведено в додатку 7.

Визначити виправлену величину тиску в лабораторії (Р_в).

Виміряти тиск і температуру повітря на першому поверсі, внести поправки і визначити виправлену величину тиску (Р_н)

Результати занести до таблиці (7.1.) за нижченаведеною формою.

Визначити перевищення лабораторії над першим поверхом (Н) за формулою барометричного нівелювання (1).

Таблиця 7.1.

Відлік за анероїдом	Відлік за термометром, ºС	Поправки	Виправлена величина тиску
шкалова	на температуру	додаткова	сума поправок
Рв
Рн

Завдання 2. Визначити швидкість повітряного потоку на відстані 50, 100, 150 см від вентилятора.

Прилади та устаткування: анемометр ручний, вентилятор, секундомір.

Порядок виконання

1. Вивчити будову анемометра і порядок ведення спостережень з його допомогою.

2. Встановити вентилятор на лабораторному столі біля розетки.

3. Закріпити на дерев’яній (горизонтальній) рейці анемометр на відстані 50 см від вентилятора.

4. Зробити відлік початкових показів за шкалами анемометра, тобто за шкалою тисяч, сотень, десятків і одиниць (велика шкала).

5. Включити вентилятор. Після того, як вентилятор працюватиме на повну потужність, одночасно включити анемометр і секундомір (або засікти положення секундної стрілки на годиннику).

6. Через 100 с виключити анемометр, зробити відлік і записати.

7. Переставити й закріпити анемометр на відстані 100 см і повторити всі операції, перелічені в п. 4, 5, 6, 7.

8. Переставити й закріпити анемометр на відстані 150 см і повторити всі операції, перелічені в п. 4, 5, 6, 7.

9. Обчислити швидкість повітряного потоку на різних відстанях, використавши для цього додаток 8.

10. Добуті дані записати в таблицю:

Завдання 3. За даними середньомісячних показників напрямку вітру, взятих за додатком 9, побудувати графік рози вітрів і визначити за його допомогою переважаючі напрямки вітрів. Дати аналіз графіка з метою його використання у сільськогосподарській діяльності. Для побудови рози вітрів спочатку необхідно накреслити на міліметровому папері вісім румбів напрямків, а потім у масштабі (1см – 5%) відкреслити на румбах значення кожного напрямку і точки з’єднати прямими лініями (мал.7.2.).

Питання для самоконтролю

1. Що називається атмосферним тиском та які одиниці його вимірювання?

2. За допомогою яких приладів можна виміряти атмосферний тиск у станційних та польових умовах?

3. Що називається батометричним нівелюванням? Формула Бабіне.

4. Що таке вітер? Причина виникнення та характеристики вітру.

5. Одиниці та прилади для вимірювання характеристик вітру.

6. Що таке роза вітрів? Де враховується роза вітрів у сільськогосподарському виробництві?

Література

1. Моргунов, В. К.Основы метеорологии, климатологии. Метеорологиче

ские приборы и методы наблюдения / В. К. Моргунов. – М.: Феникс,

2005. – 331 с.