Почему важно измерить скорость ветра?

Как измерить скорость ветра без приборов

Как определить силу ветра в конкретном месте?

Или простейшие приборы для бытового использования, измеряющие силу ветра, это какие?

Сила ветра определяется по внешним признакам. Конечно, это будет не точно, но и ветер обычно бывает неустойчивым. То дует сильнее, то слабее. Поэтому внешних признаков вполне достаточно, для принятия решения по закреплению крыш, ворот, рекламы и прочих предметов, которые может сдуть ветер и наделать неприятностей или травм людям и животным. Прилагаемый рисунок вполне показывает, как определять силу ветра.

Берете секундомер и перышко, запускаете перышко по ветру и замеряете расстояние, допустим до предварительно выбранного объекта, до которого долетит перышко. Формула определения скорости:

V=St, гдеV-скорость, S-расстояние, t-время полета перышка. Это конечно приблизительно. Можно еще с помощью вертушки(типа лопасти вентилятора)но там надо считать количество оборотов в минуту и более сложно!

Силу ветра можно определить визуально, ориентируясь на внешние (визуальные) признаки, пользуясь шкалой Бофорта.

0 Штиль 0-0,2 Штиль. Дым поднимается вертикально Зеркально гладкое море

1 Тихий 0,3-1,5 Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру Рябь, пены на гребнях нет

2 Лёгкий 1,6-3,3 Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными

3 Слабый 3,4-5,4 Листья и тонкие ветви деревьев всё время колышутся, ветер развевает верхние флаги Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки

4 Умеренный 5,5-7,9 Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах

5 Свежий 8,0-10,7 Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги)

6 Сильный 10,8-13,8 Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги)

7 Крепкий 13,9-17,1 Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру

8 Очень крепкий 17,2-20,7 Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра

9 Шторм 20,8-24,4 Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость

10 Сильный шторм 24,5-28,4 Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая

11 Жестокий шторм 28,5-32,6 Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая

12 Ураган 32,7 и более Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость

Разнообразие моделей и их классификация

В зависимости от принципа работы и конструктивных особенностей ветромера, они могут подразделяться на электронные, механические и ультразвуковые:

• Механические – благодаря перемещению воздушных масс в их конструкции происходит вращение отдельных частей (лопастей). К данной категории относятся чашечные и крыльчатые (лопастные) образцы. Между собой они различаются лишь формой элемента захвата поступающего воздуха – это либо лопасть, либо чаша.
• Нагревательные или же тепловые – в них размещается нагревательный датчик, как правило, представляющий собой обычную проволоку накаливания, которая, в процессе воздействия на нее подвижных воздушных масс, остывает. На основании показателей снижения температуры нагрева датчика и производится замер. Относится к электронным вариантам.
• Ультразвуковые – у них производство измерений осуществляется на базе определения скорости движения акустической волны. То есть звук, двигаясь сквозь находящееся в возбужденном состоянии газовое облако (воздух), будет иметь различную скорость. Когда он продвигается навстречу ветру, то его скорость понижается. В противоположном случае скорость звука повышается. На основание этого физического явления и осуществляется замер.

Существующая классификация

Помимо прочего, модели анемометров могут быть классифицированы по типу датчика, ответственного за взаимодействие с воздушным потоком. По данному основанию они подразделяются на:

• Вращающиеся – при взаимодействии с ветром определенные части конструкции начинают вращаться в зависимости от силы последнего;
• Акустические – способные замерять звуковую скорость;
• Термические – работающие в пределах разницы температур измерительного элемента;
• Оптические — сложные устройства, требующие присутствия в движущемся потоке специального объекта, от которого будет отражаться лазерный луч, на основании чего и производится измерение;
• Динамические – основан на действии принципа трубки Пито-Прандтля, где скорость замеряется на основании разницы в давлении между входящим и выходящим потоками.

Вместо эпилога

Проведенным исследованием рынка установлено, что нижний сегмент полностью завоеван товарами азиатского производства, которые при малой цене обладают такой же малой точностью. Достаточно отрадно, что средний ценовой сегмент представлен российскими продуктами, которые по своей результативности не уступают западным зарубежным образцам, при этом имея достаточно адекватную стоимость. В то же время, азиатский производитель отметился в премиум-классе среди сверхточных приборов, а его цена установилась на уровне европейской. Все же, для проведения научных исследований подходят больше модели от западных брендов с качественной электронной начинкой и вариативными тепловыми датчиками.

Популярные варианты ветромеров

Крыльчатые

Этот вид прибора является наиболее распространенным и способен выдавать результаты достаточной точности, которые подойдут и для бытового и для промышленного предназначения. Наиболее широко данные модели используются в следующих отраслях:

• На метеорологических станциях (в целях осуществления наблюдений за изменениями погодных явлений);
• На аэродромах (для определения возможности осуществления полетов);
• В системах вентиляции горнодобывающей промышленности (для определения уровня надлежащей выходной воздушной тяги);
• В строительной отрасли (для измерения силы воздушного потока при работе на высоте, например, в целях определения допустимости производства работ на башенных кранах);
• В сельскохозяйственной отрасли (для определения возможности обработки посевов защитными химикатами и удобрениями с воздуха).

Устройство лопастных моделей включает в себя три основных блока:

1. Модуль, ответственный за замеры скорости ветра в состоянии, так называемого, покоя. Проще говоря, модуль улавливает степень возмущения воздушной массы при  прохождении ее через лопасти.
2. Модуль, ответственный за преобразование, – именно он служит «переводчиком» полученных данных в физические единицы.
3. Модуль, ответственный за регистрацию, – полученные данные от преобразователя визуально регистрируются для удобства считывания оператором.

Чашечные

Данные ветромеры приспособлены осуществлять измерения лишь в той плоскости, которая прямо перпендикулярна вращательной оси чашей. Традиционно, прибор имеет четыре чаши, выполненные в полусферической форме, расположенные на крестообразной роторной спице и имеющие симметричные габариты. Чашечные ручные устройства способны сосчитать количество оборотов крестовины, совершенных за определенный временной промежуток. Их улучшенные версии также оснащаются еще и тахометрами различных типов, дабы улучшить качество получаемых результатов. Замеры производятся мгновенно в режиме реального времени, и точность измерения оставляет от 0,2 до 30 метров в секунду.

Термические

Их принцип работы заключается в измерении электрического сопротивления на проволочном датчике. Этот показатель изменяется в зависимости от температуры его нагрева, которая понижается в условиях слишком быстрого воздушного потока. Конструктивно представляет собой металлическую нитку накаливания, выполненную из вольфрама, серебра, нихрома или платины (либо иного металла). Данная нитка подогревается посредством электротока до температуры, которая должна превысить текущую температуру окружающей среды. Основный недостаток ветромеров данного типа – их очень слабая устойчивость перед сильными механическими воздействиями.

Ультразвуковые

Их принцип работы основан на замере скорости передвижения звука в неспокойном газовом потоке, что осуществляется на основе законов физической акустики. Таким образом, если звук распространяется в одном направлении с воздушной массой, то скорость его движения увеличивается, и наоборот, когда он противопоставлен направлению движения воздуха – его скорость уменьшается. На основании полученной разницы и замеряется временной промежуток отклика импульса ультразвука.

Данное устройство  является наиболее современным и, как правило, оснащается электронными контроллерами вывода получаемых результатов. Сам датчик способен выполнять несколько функций (в зависимости от своего вида):

• Двухмерный датчик – выдает данные о направлении и скорости ветрового потока;
• Трехмерный датчик – сможет определить все три элемента скорости ветра;
• Четырехмерный датчик – дополнительно к вышеуказанному функционалу может установить еще и температуру воздушного потока.

Ультразвуковые модели способны выдержать скорость ветра до 60 метров в секунду.

Анемометры: различные типы и принципы работы

Анемометры – это приборы, предназначенные для измерения скорости и направления ветра. Они широко используются в метеорологии, а также в различных областях, где ветер является важным параметром.

Существует несколько различных типов анемометров, каждый из которых основан на своем принципе работы. Рассмотрим некоторые из них:

1. Волчкометр: данный тип анемометра основан на принципе вращения ветром металлического волчка, закрепленного на оси. По числу оборотов волчка за определенное время можно определить скорость ветра.

2. Термический анемометр: данный тип анемометра использует заслонку, нагреваемую электрическим током. Ветер охлаждает заслонку, и изменение температуры позволяет определить скорость ветра.

3. Ультразвуковой анемометр: этот тип анемометра измеряет скорость ветра с помощью ультразвуковых сигналов, отраженных от воздушных частиц. Скорость ветра определяется по времени задержки сигнала.

4. Лазерный анемометр: данный тип анемометра использует лазерный луч и оптические датчики для измерения скорости ветра. Лазерный луч проходит через две точки, и по разности времени его прохождения можно определить скорость ветра.

Каждый из этих типов анемометров имеет свои преимущества и недостатки, и выбор конкретного прибора зависит от требуемой точности измерений, условий эксплуатации и бюджета.

Важно отметить, что для получения точных и надежных измерений скорости ветра необходимо учитывать факторы, такие как окружающая среда, расположение прибора и наличие препятствий, способных искажать результаты измерений. Также необходимо регулярно проверять и калибровать приборы, чтобы быть уверенными в их работоспособности

Сравнение различных типов анемометров
Тип анемометра
Принцип работы
Преимущества
Недостатки

Волчкометр
Вращение волчка
— Простота конструкции— Низкая стоимость
— Ограниченный диапазон скоростей— Возможность износа волчка
Термический анемометр
Изменение температуры
— Высокая точность— Широкий диапазон скоростей
— Зависимость от температуры окружающей среды— Влияние влажности воздуха
Ультразвуковой анемометр
Измерение времени задержки ультразвуковых сигналов
— Высокая точность— Бесконтактность
— Высокая стоимость— Влияние наложения звуковых помех
Лазерный анемометр
Измерение времени прохождения лазерного луча
— Высокая точность— Бесконтактность
— Высокая стоимость— Влияние наличия атмосферных частиц

http://igrushka.kz/vip76/flug.php

Скорость перемещения воздушных потоков успешнее всего можно измерить, используя ветромер (анемометр). Широкое распространение получил чашечный анемометр — измерительный прибор, на вертикальной оси которого крестообразно укреплены чашки — полушария, которые вращаются от любого, даже легкого, ветерка, и чем он сильнее, тем быстрее происходит вращение. От оси прибора идет передача к счетчику оборотов.

Рядом с ветромерами обычно устанавливают флюгер, указывающий направление ветра. На аэродромах и возле мостов, где ветер может представлять опасность для автомобилей, устанавливаются ветроуказатели — большие конусообразные мешки из полосатой ткани, открытые с обеих сторон.

Прежде чем люди научились измерять скорость ветра в м/сек или км/ч, они пользовались для этой цели шкалой Бофорта — английского адмирала, который составил таблицу, описавшую и охарактеризовавшую разные ветры, сведенные в систему баллов от 0 (полный штиль) до 12 баллов (самый сильный ураганный ветер, доходящий до скорости 117 км/ч). Однако при смерчах и тропических циклонах скорость его бывает еще больше.

Для опыта нужны:

— длинный гвоздь — деревянный шест — деревянные бусинки — фанера — молоток — линейка — сапожный нож — клей для дерева — компас

1. Вырежи из фанеры детали, изображенные на чертеже внизу. Ширина прорезей должна быть равна толщине фанеры.

2. Собери флюгер, как показано на рисунке. Детали скрепи между собой клеем.

3. Уравновесь флюгер на шляпке гвоздя, чтобы найти его центр. Вбей в этом месте гвоздь, нанизав на него по бусине по обе стороны от флюгера, как показано на рисунке. Флюгер нужно укрепить на шесте так, чтобы он мог свободно вращаться.

4. С помощью флюгера определи направление ветра. Его нос указывает направление, откуда дует ветер. Ветер с юга называется южным ветром.

Для опыта нужны:

— чайная ложка — отвертка — проволока — большой винт — лист фанеры размером примерно 20×25 см — несмываемый фломастер — линейка — гвозди или шурупы

1. Вверни винт в левый верхний угол фанеры на расстоянии примерно 2,5 см от краев.

2. Обмотай проволокой ручку ложки и винт, как на рисунке. Ложка должна свободно качаться на проволоке.

3. С помощью линейки нарисуй на фанере шкалу и укрепи анемометр на заборе или шесте.

Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее ветер.

Использование собственного тела для измерения скорости ветра

Измерение скорости ветра без специального оборудования возможно с использованием своего тела и некоторых простых методов. Один из таких методов основан на наблюдении за движениями волос на теле при действии ветра

Для этого необходимо встать лицом к ветру и обратить внимание на то, как волосы на голове или на руках ведут себя под его воздействием. Если волосы начинают шевелиться и развеваться, это может свидетельствовать о наличии ветра

Другой способ измерения скорости ветра с помощью собственного тела основан на ощущении давления воздуха на коже. Для этого нужно вытянуть руки в стороны, так чтобы они были параллельны поверхности земли, и почувствовать, насколько интенсивно дует ветер. Если давление воздуха значительно, то это может указывать на наличие сильного ветра.

Также можно использовать градусные шкалы на маяках для оценки силы ветра. При ветре определенной скорости может использоваться таблица соответствия градусов на шкале и скорости ветра. Если известна высота, на которой находится маяк, можно сопоставить градус на шкале с ожидаемой скоростью ветра на данной высоте.

Также можно использовать природные индикаторы скорости ветра, такие как маяки или листья на деревьях. При достаточно сильном ветре маяки начинают вращаться, и это можно использовать для оценки скорости ветра. Также можно наблюдать за листьями на деревьях: если они активно колышутся и шумят, это может свидетельствовать о наличии сильного ветра.

Метод прогулки или бега

Самым простым и доступным способом измерить скорость ветра без специальных приборов является метод прогулки или бега на открытом воздухе.

Для этого нужно выбрать место, где нет препятствий, таких как здания или деревья, чтобы ветер мог свободно дуть. Подойдите к открытому пространству, где ветер может свободно дуть, например, на берегу озера или в поле.

Возьмите в руку шнур или маячок, чтобы иметь точку отсчета. Закрепите его так, чтобы он был натянут и не подвергался влиянию ветра. Можно также использовать лист бумаги или листок с дерева в качестве индикатора ветра.

Поднимите свою руку с шнуром или маячком в высоту, предполагаемую как максимальная высота, которую может достичь ветер. Начните двигаться против ветра со скоростью, которую вы можете сохранять на протяжении всего пути.

В то время как вы идете или бежите, внимательно наблюдайте за шнуром или маячком. Если шнур начинает наклоняться под воздействием ветра, значит скорость ветра выше, чем ваша скорость движения. Если шнур остается вертикальным, значит ветра почти нет или его скорость незначительна.

Используйте свои наблюдения, чтобы сделать выводы о скорости ветра. Сравните свои наблюдения с данными о скорости ветра, например, по данным метеорологической службы или интернет-порталам. Постепенно, с опытом, вы сможете сделать более точные оценки скорости ветра на основе наблюдений.

Применение простых устройств

Существует несколько способов измерить скорость ветра без специальных приборов. Один из наиболее доступных и простых способов — использование викторины. Для этого необходимо выполнить следующие шаги: выбрать крупное дерево или дом и наблюдать за движением его ветвей под воздействием ветра. В зависимости от силы ветра, ветви могут колебаться, изгибаться или даже ломаться. С помощью этого устройства можно примерно определить силу и скорость ветра.

Еще один способ — использование давления воздуха. Для этого можно использовать пластиковый пакет или шарик, наполненные воздухом. Необходимо поднять их в воздух на шнуре и наблюдать, насколько высоко они поднимаются. Чем сильнее ветер, тем выше они поднимутся. Однако этот метод не является точным, так как влияние других факторов, таких как влажность и температура, может исказить результаты.

Еще один интересный способ — использование маяков. Ветер может наполнить их парусиновые части, делая их натянутыми и направленными в соответствии с направлением ветра. Можно наблюдать за тем, как маяки поворачиваются и двигаются, исходя из этого можно сделать выводы о скорости ветра.

Наконец, можно также использовать листья деревьев. Для этого необходимо выбрать дерево и разместить рядом с ним прозрачную поверхность. Затем с помощью линейки или измерительной ленты можно определить на сколько высота листьев над поверхностью земли изменилась под воздействием ветра. Чем сильнее ветер, тем выше будут расположены листья. Этот метод позволяет только приблизительно определить скорость ветра, но все же может быть полезным в некоторых ситуациях.

Пробные мачты и мачтовые анемометры: измерение скорости ветра на разных высотах

Для измерения скорости ветра на разных высотах используется специальное оборудование, включающее пробные мачты и мачтовые анемометры. Эти инструменты позволяют узнать, как скорость ветра меняется с высотой, что является важным фактором при строительстве высотных сооружений или проведении энергетических исследований.

Пробные мачты — это вертикальные конструкции, устанавливающиеся на определенном участке земли. Они обычно состоят из нескольких секций, которые соединяются между собой и закрепляются на фундаменте. Высота пробных мачт может варьироваться, и чем выше мачта, тем больше информации можно получить о скорости ветра на разных высотах.

На пробные мачты устанавливаются мачтовые анемометры, которые представляют собой специальные датчики для измерения скорости ветра. Анемометры могут быть различных типов, но наиболее часто используются ветроизмерительные приборы, такие как куполообразные анемометры или ультразвуковые анемометры.

Куполообразные анемометры состоят из кольцевого купола, внутри которого находится ось с горизонтальными лопастями. При движении воздушных масс, лопасти начинают вращаться, преобразуя кинетическую энергию вращения в электрический сигнал. Этот сигнал передается на измерительный прибор, который определяет скорость ветра.

Ультразвуковые анемометры работают на основе принципа Doppler Effect. Они испускают ультразвуковые сигналы в разных направлениях и затем измеряют изменение частоты эхо-сигналов, отраженных от движущихся воздушных масс. По этим данным можно определить скорость и направление ветра.

Мачтовые анемометры на пробных мачтах устанавливаются на разных высотах, что позволяет получить информацию о скорости ветра в различных слоях атмосферы

Это особенно важно при строительстве высотных сооружений, таких как небоскребы или ветрогенераторные установки, чтобы учесть воздушные нагрузки и обеспечить безопасность таких построек

Итак, пробные мачты и мачтовые анемометры являются неотъемлемой частью инструментария для измерения скорости ветра на разных высотах. Они позволяют получить данные о скорости ветра, которые могут быть использованы при проектировании и строительстве различных сооружений.

Что такое анемометр? Как это работает?

Что такое анемометр и что он измеряет? Наиболее распространенное использование анемометра, о котором вы, возможно, слышали, — это отчеты о погоде в отношении скорости ветра.

Возможно, вы слышали термин, случайно брошенный во время сурового погодного явления, но что это такое и как оно работает? Давайте углубимся в эти вопросы ниже.

Что измеряет анемометр?

Что такое анемометр и что он измеряет? Определение анемометра – это устройство, используемое для измерения скорости ветра.

Анемометры показывают скорость ветра в милях в час (миль/ч), километрах в час (кмч), метрах в секунду (м/с) или узлах.

Как работает анемометр?

Анемометры измеряют скорость ветра по величине давления ветра на поверхность, такую ​​как чашка или пропеллер, или с помощью звуковых импульсов.

Механический анемометр содержит колесо с чашками или пропеллер на концах спиц колеса. В одном из них находится магнит. Каждый раз, когда магнит проходит переключатель, он делает запись. Это может дать очень точное определение скорости ветра.

Также существует несколько типов анемометров.

Существуют также лазерные доплеровские анемометры, пластинчатые и трубчатые анемометры, проволочные анемометры, крыльчатые анемометры и другие конструкции.

Механический анемометр Davis оснащен герметичными шарикоподшипниками из нержавеющей стали, что обеспечивает длительный срок службы при непрерывном использовании. Он прочный, но при этом достаточно точный, чтобы измерять малейший ветерок или изменение скорости ветра.

Кто использует анемометры?

Анемометр — отличный инструмент для всех, кто интересуется погодой. Тем, кто летает на дронах, радиоуправляемых самолетах или вертолетах, необходимо измерять скорость ветра, чтобы предотвратить несчастные случаи. Анемометры являются обычным явлением на кораблях, потому что скорость ветра определяет высоту волны.

Они также являются необходимой частью метеостанций, таких как Davis Vantage Vue или Vantage Pro2. Анемометр на Davis Vantage Pro2 или Vantage Vue Sensor Suites, который включает в себя флюгер, прошел испытания в аэродинамической трубе на скорости до 200 миль в час.

Для сравнения: самый сильный порыв ветра, когда-либо зарегистрированный персональной метеостанцией (199 миль в час), был зафиксирован анемометром Дэвиса во время урагана Ирма, обрушившегося на Подветренные острова в сентябре 2017 года.

Анемометр Davis Vantage Pro2 можно использовать в качестве удаленная ветростанция с датчиком-передатчиком в качестве замены анемометра в наборе беспроводных датчиков Vantage Pro2 или в качестве автономной ветростанции с WeatherLink Live или EnviroMonitor.

Компания Davis Instruments занимается производством инструментов для личного и профессионального использования уже более 50 лет. Вся их продукция известна своей надежностью, точностью и долговечностью в полевых условиях.

Определение погодных терминов — полный список