Шамалдын ылдамдыгын анемометр менен өлчөө
Шамалдын ылдамдыгы эң көп байкалган аба ырайынын параметрлеринин бири болуп саналат, анткени ал көп нерселерге түздөн-түз таасир этет: авиация жана кемелердин коопсуздугу, аба ырайын болжолдоо, шамал электр станцияларынын иштеши, айыл чарбасы жана ал тургай жөө жүрүштү же ачык асман алдындагы иш-чараларды пландаштыруу сыяктуу жөнөкөй иш-чаралар. Шамалдын канчалык ылдамдыкта согуп жатканын аныктоо үчүн бизге туура өлчөөчү аспап керек. Дал ушул жерде анемометр жардамга келет. Анемометр - шамалдын ылдамдыгын өлчөө үчүн иштелип чыккан аспап жана айрым түрлөрүндө ал аба агымынын багытын жана турбуленттүүлүгүн баалоого да жардам берет. Бул макалада анемометрлердин иштөө принциптери, алардын түрлөрү, туура өлчөө ыкмасы жана так натыйжаларды камсыз кылуу үчүн эске алуу керек болгон нерселер талкууланат.
Анемометр деген эмне?
Жалпысынан алганда, анемометр - бул шамалдын кинетикалык энергиясын окула турган санга — механикалык айлануу, басымдын өзгөрүшү же электрдик сигналдар түрүндө — айландырып, андан кийин секундасына метр (м/с), саатына километр (км/саат) же түйүндөр (деңиз жана авиацияда кеңири колдонулат; 1 түйүн = 0,514 м/с) сыяктуу ылдамдык бирдиктерине айландыруучу түзүлүш.
Заманбап анемометрлер, адатта, сенсорду (механикалык же электрондук), сигналдарды иштетүүчү схеманы жана дисплейди же маалыматтарды каттоо системасын камтыйт. Автоматтык метеорологиялык станцияларда анемометр маалыматтарды каттоочуга туташтырылган, ошондуктан өлчөөлөр үзгүлтүксүз жүргүзүлүп, 10 мүнөттүк орточо маанилер, максималдуу шамал жана шамалдын багытынын өзгөрүшү сыяктуу убакыт катарларынын маалыматтары катары сакталат.
Шамалдын ылдамдыгын так өлчөө эмне үчүн маанилүү?
Шамал динамикалык жана көп учурда бир нече секунданын ичинде өзгөрүп турат. Өлчөөдөгү кичинекей каталар айрым колдонмолордо олуттуу таасирин тийгизиши мүмкүн. Мисалы:
– Шамал энергиясы: Турбина тарабынан өндүрүлгөн кубаттуулук шамалдын ылдамдыгынын кубуна болжол менен пропорционалдуу. Бул ылдамдыктын 10% айырмасы кубаттуулуктун алда канча чоң айырмачылыгына алып келиши мүмкүн дегенди билдирет.
– Коопсуздук: Жеңил авиация, кеме куруу же жеңил авиация үчүн аба ырайынын таасири жөнүндө маалымат маанилүү.
– Аба ырайы жана климат: Тренддерди талдоо, атмосфералык моделдер жана эрте эскертүүлөр үчүн шамалдын ылдамдыгы жөнүндө ырааттуу маалыматтар керек.
Ошондуктан, маанилүү болгон нерсе бир гана курал эмес, ошондой эле орнотуу ыкмасы жана өлчөө процедурасы.
Анемометрлердин түрлөрү жана алардын иштөө принциптери
1. Чөйчөкчөлүү анемометр (чөйчөкчөлүү анемометр)
Бул эң тааныш түрү. Ал рычагга орнотулган жана валдын айланасында айланган үч же төрт жарым шар формасындагы чөйчөктөн турат. Шамал чөйчөктөрдү түртүп, ротордун айланышына алып келет; айлануу ылдамдыгы шамалдын ылдамдыгына пропорционалдуу. Сенсор (мисалы, камыш өчүргүч же оптикалык) секундасына айлануулардын санын эсептейт, андан кийин ал м/с чейин калибрленет.
Артыкчылыктары: бышык, сыртта колдонууга ылайыктуу, метеостанцияларда кеңири таралган.
Кемчиликтери: тез өзгөрүүлөргө анчалык жооп бербейт, механикалык инерция бар, муз же топурак таасир этиши мүмкүн.
2. Пропеллердик анемометр (каракчы/пропеллер)
Ал шамалга багытталган кичинекей желдеткич сымал пропеллерди колдонот, ал көбүнчө түзмөктү аба агымына каратып кармоо үчүн канат менен айкалышат. Анын айлануусу шамалдын ылдамдыгына айландырылат.
Артыкчылыктары: шамал аз болгондо жетиштүү жакшы, калактар менен айкалыштырылганда багытты өлчөй алат.
Кемчиликтери: шамалга туура каратып коюу керек; болбосо, натыйжалар бир жактуу болушу мүмкүн.
3. Ысытуучу зымдуу анемометр
Бул түрү электр тогун колдонуп, ичке зымды (же пленка элементин) ысытуу менен иштейт. Шамал зым аркылуу өткөндө, жылуулук алынып кетип, анын температурасы төмөндөйт. Башкаруу системасы белгилүү бир температураны/токту кармап турат жана керектүү энергияны конверсиялоону эсептейт. Андан кийин шамалдын ылдамдыгын эсептейт.
Артыкчылыктары: абдан сезгич, тез турбуленттүүлүктү кармай алат, көбүнчө лабораторияларда жана аэродинамикалык изилдөөлөрдө колдонулат.
Кемчиликтери: морт, чаңга/сууга сезгич, жакшы калибрлөөнү талап кылат.
4. УЗИ анемометри (үн анемометри)
Эки же үч жуп өзгөрткүчтөрдүн ортосундагы ультразвуковый толкундардын жүрүү убактысын өлчөйт. Шамал агымдары сенсорлорго салыштырмалуу үн толкундарынын ылдамдыгына таасир этет. Эки тарапка жүрүү убактысын салыштыруу менен, аспап шамалдын ылдамдыгынын компоненттерин эсептейт (2D же 3D форматында да).
Артыкчылыктары: кыймылдуу бөлүктөрдүн жоктугу, тез жооп кайтаруу, турбуленттүүлүктү жана агымдарды өлчөө үчүн жакшы (мисалы, куюн ковариациясы).
Кемчиликтери: кымбатыраак, датчикке катуу жамгыр же топурактын түшүшү таасир этиши мүмкүн.
5. Басым анемометри (пито түтүгү)
Шамал туннелдери же каналдардагы агымдарды өлчөө сыяктуу адистештирилген колдонмолордо көбүрөөк кездешет. Принцип - колдонуу Агым ылдамдыгын эсептөө үчүн динамикалык жана статикалык басым айырмасы.
Артыкчылыктары: багыттуу агым үчүн күчтүү.
Кемчиликтери: багыты жана турбуленттүүлүгү өзгөрүп турган эркин шамалдар үчүн идеалдуу эмес.
Шамалдын ылдамдыгын туура өлчөө үчүн кадамдар
1. Өлчөө максаттарын аныктаңыз
Сизге керекпи:
– көз ирмемдик маани,
– мүнөтүнө/10 мүнөтүнө орточо эсеп менен,
- максималдуу шамал,
– же белгилүү бир бийиктиктеги шамалдын профили?
Максат куралдын түрүн, жайгашкан жерин жана маалыматтарды жаздыруу ыкмасын аныктайт.
2. Минималдуу тоскоолдуктар бар жерди тандаңыз
Шамал имараттар, бак-дарактар, дубалдар жана жердин контурлары менен оңой эле бурмаланат. Идеалында, анемометр ачык жерге коюлушу керек. Метеорологиялык стандарттар боюнча, жер үстүндөгү шамалдын күчүн салыштырып өлчөө үчүн, көбүнчө анемометр жер деңгээлинен 10 метр бийиктикте орнотулат. Эгерде бул мүмкүн болбосо, бирдей бийиктикти колдонуп, шарттарды жазып алыңыз.
3. Орнотууга көңүл буруңуз
– Мамы же штатив бекем жана тик турганын текшериңиз.
– Канаттуу анемометрлер үчүн, багыты туура экенин жана канаттуу эркин кыймылдай алаарын текшериңиз.
– Маалыматтарга ызы-чуу кошушу мүмкүн болгондуктан, мачта термелүүсүнөн алыс болуңуз.
– Жылуулук булактарынан же түтүн чыгаруучу желдеткичтерден (мисалы, кондиционер желдеткичтеринен) алыс кармаңыз, айрыкча ысык зым сенсорлору үчүн.
4. Куралды калибрлеп, текшериңиз
Анемометрлердин калибрлөө константасы бар. Керектөөчү түзмөктөрдө калибрлөөнү адатта өндүрүүчү камсыз кылат, бирок үзгүлтүксүз текшерүүлөр дагы эле зарыл:
– Ротордун жылмакай айланып жатканын текшериңиз (сүйрөлбөй).
– Чаңды, курт-кумурскаларды же сүрүлүүнү күчөтө турган кабыкты тазалаңыз.
– Батареянын заряды жетиштүү экенин жана экран/сенсор туруктуу көрсөтүп жатканын текшериңиз.
Кесиптик колдонмолордо калибрлөө аэродинамикалык туннелдерде же метрология мекемелери тарабынан белгиленген стандарттарды колдонуу менен жүргүзүлөт.
5. Тиешелүү аралыктар менен өлчөө жана жазуу
Шамалдын ылдамдыгы тез өзгөрүп турушу мүмкүн. Ошондуктан, метеорологдор адатта төмөнкүлөрдү колдонушат:
– "Шамалдын ылдамдыгы" үчүн орточо эсеп менен 10 мүнөт,
– жана белгилүү бир мезгил ичиндеги максималдуу дем алуу катары gust (мисалы, 3 секунд же башка стандарттуу аныктама).
Жөнөкөй талаа колдонуу үчүн, сиз бир нече мүнөт бою ар бир 5–10 секунд сайын заматта маанилерди жазып, андан кийин алардын орточо көрсөткүчүн чыгара аласыз. Байкоо жүргүзүү мезгили канчалык узак болсо, натыйжалар ошончолук репрезентативдүү болот.
6. Өлчөө бирдигин конвертациялоо жана чечмелөө
Эгерде курал м/с менен көрсөтүлсө, бирок сизге км/саат керек болсо:
– км/саат = м/с × 3,6
Түйүндөргө келсек:
– түйүн = м/с × 1,94384
Жыйынтыктарды контекстке жараша чечмелеңиз: 2–5 м/с ылдамдыктагы шамал жеңил сезилет, 8–13 м/с катуу, ал эми 17 м/с жогору шамал айрым иш-аракеттер үчүн кооптуу болушу мүмкүн.
Каталардын кеңири таралган булактары жана аларды кантип азайтуу керек
1. Тоскоолдук: Имараттар жана бак-дарактар турбуленттүүлүктү жана шамалдын көлөкөсүн жаратат. Чечим: Тоскоолдуктан бийик же алысыраак орнотуңуз.
2. Ар кандай бийиктиктер: Шамалдын ылдамдыгы бийиктикке жараша өзгөрөт. Чечим: Салыштыруу үчүн стандарттуу бийиктикти колдонуңуз же өлчөнгөн бийиктикти жазып алыңыз.
3. Механикалык түзүлүштүн инерциясы: Чөйчөк же пропеллер күтүүсүз өзгөрүүлөргө дароо жооп бербейт. Чечим: Зарыл болсо, көбүрөөк жооп берүүчү сенсорду (ультраүн) колдонуңуз.
4. Бузуу же сүрүлүү: Эскирген подшипниктер айланууну жайлатат. Чечим: үзгүлтүксүз техникалык тейлөө жана тетиктерди алмаштыруу.
5. Шамалдын ылдамдыгын өлчөө катасы: Көптөгөн керектөөчү түзмөктөр стандарттуу шамалды көрсөтпөгөн көз ирмемдик чокуларды жазышат. Чечим: Түзмөктөгү шамалдын аныктамасын түшүнүп, ырааттуу мезгилди колдонуңуз.
Penutup
Шамалдын ылдамдыгын анемометр менен өлчөө жөнөкөй көрүнөт — жөн гана түзмөктү коюп, сандарды окуңуз. Бирок, чындап пайдалуу маалыматтарды алуу үчүн, биз анемометрлердин түрлөрүн, алардын иштөө принциптерин, орнотуу ыкмаларын жана маалыматтарды жаздыруу жана иштетүү ыкмаларын түшүнүшүбүз керек. Туура жайгашуу, калибрлөө жана ырааттуу жол-жоболор тактыктын ачкычы болуп саналат. Шамалдын жакшы өлчөөлөрү менен, коопсуздуктан баштап иш-аракеттерди пландаштырууга жана энергияны башкарууга чейин талаадагы чечимдерди так жана маалыматтарга негизделген кабыл алууга болот.
