Измерение скорости ветра с помощью анемометра. Прибор для измерения скорости ветра

Ветер – это горизонтальное перемещение (поток воздуха параллельно земной поверхности), возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления

Ветер характеризуется скоростью (силой) и направлением. Направление определяется сторонами горизонта, откуда он дует, и измеряется в градусах. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду и километрах в час. Сила ветра измеряется в баллах.

Ветер в ботфортах, м/с, км/час

Шкала Бофорта - условная шкaлa для визуальной оценки и записи силы (скорости) ветра в баллах. Первоначально, была разработана английским адмиралом Френсисом Бофортом в 1806 г. для определения силы ветра по характеру её проявления на море. С 1874 г. данная классификация принята для повсеместного (на суше и на море) использования в международной синоптической практике. В последующие годы менялась и уточнялась (таблица 2). За ноль баллов было принято состояние полного штиля на море. Изначально система была тринадцатибальная (0-12 bft, по шкале Бофорта). В 1946г. шкалу увеличили до семнадцати (0-17). Сила ветра в шкале определяется по взаимодействию ветра с различными предметами. В последние годы, силу ветра, чаще, оценивают по скорости, измеряемой в метрах в секунду - у земной поверхности, на высоте порядка 10м над открытой, ровной поверхностью.

В таблице приведена шкала Бофорта, принятая в 1963 году Всемирной метеорологической организацией. Шкала волнения на море - девятибальная (параметры даны для большой морской акватории; на малых акваториях - волнение меньше). Описания действия от перемещения воздушных масс - даны "для условий земной атмосферы вблизи земной или водной поверхности", и плюсовой температуре. На планете Марс, к примеру - соотношения будут другими.

Сила ветра в баллах по шкале Бофорта и морское волнение

таблица 1

Баллы	Словесное обозначение силы ветра	Скорость ветра, м/с	Скорость ветра км/ч	Действие ветра
				на суше	на море (баллы, волнение, характеристика, высота и длина волны)
0	Штиль	0-0,2	Менее 1	Полное отсутствие ветра. Дым поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны.	0. Волнение отсутствует Зеркально гладкое море
1	Тихий	0,3-1,5	2-5	Дым слегка отклоняется от вертикального направления, листья деревьев неподвижны	1. Слабое волнение. На море лёгкая рябь, пены на гребнях нет. Высота волн 0,1 м, длина - 0,3м.
2	Легкий	1,6-3,3	6-11	Ветер чувствуется лицом, листья временами слабо шелестят, флюгер начинает двигаться,	2. Слабое волнение Гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными. На море короткие волны высотой 0,3 м. и длиной - 1-2м.
3	Слабый	3,4-5,4	12-19	Листья и тонкие ветки деревьев с листвой непрерывно колеблются, колышутся лёгкие флаги. Дым как бы слизывается с верхушки трубы (при скорости более 4 м/сек).	3. Легкое волнение Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки. Средняя высота волн 0,6-1 м, длина - 6м.
4	Умеренный	5,5-7,9	20-28	Ветер поднимает пыль, бумажки. Качаются тонкие ветви деревьев и без листвы. Дым перемешивается в воздухе, теряя форму. Это лучший ветер для работы обычного ветрогенератора (при диаметре ветроколеса 3-6 м)	4.Умеренное волнение Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах. Высота волн 1-1,5 м, длина - 15 м. Достаточная ветровая тяга для виндсёрфинга (на доске под парусом), с возможностью выйти в режим глиссирования (при ветре не менее 6-7 м/с)
5	Свежий	8,0-10,7	29-38	Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой. Вытягивает большие флаги. Свистит в ушах.	4.Неспокойное море Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги). Высота волн 1,5-2 м, длина - 30 м
6	Сильный	10,8-13,8	39-49	Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телеграфные провода, зонтики используются с трудом	5.Крупное волнение Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади. Образуется водяная пыль. Высота волн - 2-3 м, длина - 50 м
7	Крепкий	13,9-17,1	50-61	Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра.	6.Сильное волнение Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру. Высота волн до 3-5 м, длина - 70 м
8	Очень крепкий	17,2-20,7	62-74	Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно.	7. Очень сильное волнение Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра. Высота волн 5-7 м, длина - 100 м
9	Шторм	20,8-24,4	75-88	Гнутся большие деревья, ломает большие ветки. Ветер срывает черепицу с крыш	8.Очень сильное волнение Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость. Высота волн - 7-8 м, длина - 150 м
10	Сильный шторм	24,5-28,4	89-102	На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем	8.Очень сильное волнение 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. Высота - 8-11 м, длина - 200 м
11	Жестокий шторм	28,5-32,6	103-117	Наблюдается очень редко. Сопровождается большими разрушениями на значительных пространствах.	9. 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. Высота - 11м, длина 250м
12	Ураган	>32,6	Более 117	Опустошительные разрушения. Отдельные порывы ветра достигают скорости 50-60 м.сек. Ураган может случиться перед сильной грозой	9. Исключительное волнение Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость. Высота волн >11м, длина - 300м.

Чтобы легче запомнить (составил: автор сайта сайт)

3 - Слабый - 5 м/с (~20 км/час) - листья и тонкие ветки деревьев непрерывно колышутся
5 - Свежий - 10 м/с (~35 км/час) - вытягивает большие флаги, свистит в ушах
7 - Крепкий - 15 м/с (~55 км/час) - гудят телеграфные провода, трудно идти против ветра
9 - Шторм - 25 м/с (90 км/час) - ветер валит деревья, разрушает строения

* Длина ветровой волны на поверхности водных объектов (реки, моря и т.д.) - наименьшее расстояние, по горизонтали, между вершинами соседних гребней.

Словарь:

Бриз – слабый береговой ветер, имеющий силу до 4 баллов.

Нормальный ветер - приемлемый, оптимальный для чего-либо. Например, для спортивного виндсёрфинга - нужна достаточная ветровая тяга (не менее 6-7 метров в секунду), а при парашютных прыжках, наоборот, лучше - безветренная погода (исключающая боковой снос, сильные порывы у земной поверхности и протаскивание купола после приземления).

Бурей называется длительный и штормовой до ураганного ветер, силой больше 9 баллов (градация по шкале Бофорта), сопровождающийся разрушениями на суше и сильным волнением на море (штормом). Бури бывают: 1) шквальные; 2) пыльные (песчаные); 3) беспыльные; 4) снежные. Шквальные бури начинаются внезапно и так же быстро оканчиваются. Их действия характеризуются огромной разрушительной силой (такой ветер разрушает строения и вырывает деревья с корнем). Эти бури возможны повсеместно на европейской части России, как на море, так и на суше. В России северная граница распространения пыльных бурь проходит через Саратов, Самару, Уфу, Оренбург и пригорья Алтая. Снежные бури большой силы бывают на равнинах европейской части и в степной части Сибири. Обычно бури обусловлены прохождением активного атмосферного фронта, глубокого циклона или смерча.

Шквал - сильный и резкий порыв ветра (Peak gusts) скоростью от 12 м/сек и выше, сопровождающийся, обычно, грозовым ливнем. При скорости больше 18-20 метров в секунду, шквальный ветер сносит плохо закреплённые конструкции, вывески и может ломать рекламные щиты и ветки деревьев, вызывать обрыв линий электропередач, что создаёт опасность для находящихся под ними рядом людей, автомобилей. Порывистый, шквалистый ветер возникает во время прохода атмосферного фронта и при быстром изменении давления в барической системе.

Вихрь – атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси.

Ураган (тайфун) – ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого превышает 120 км/ч. "Живет", т. е. двигается, ураган обычно 9–12 суток. Синоптики присваивают ему имя. Ураган разрушает здания, вырывает с корнем деревья, сносит легкие строения, обрывает провода, повреждает мосты и дороги. По разрушительной силе его можно сравнить с землетрясением. Родина ураганов – океанские просторы, ближе к экватору. Насыщенные водяными парами циклоны отсюда уходят на запад, все более закручиваясь и увеличивая скорость. Диаметры этих гигантских вихрей – несколько сотен километров. Наиболее активны ураганы в августе и сентябре.
В России ураганы чаще всего бывают в Приморском и Хабаровском краях, на Сахалине, Камчатке, Чукотке, Курильских островах.

Смерчи – это вертикальные вихри; шквалы – чаще горизонтальные, входящие в структуру циклонов.

Слово "смерч" – русское, и происходит от смыслового понятия "сумрак", то есть мрачная, грозовая обстановка. Смерч представляет собой гигантскую вращающуюся воронку, внутри которой пониженное давление, и в эту воронку засасываются любые предметы, оказавшиеся на пути движения смерча. При его приближении слышен оглушительный гул. Двигается над землей смерч со средней скоростью 50–60 км/ч. Смерчи недолговечны. Одни их них "живут" секунды или минуты, и лишь немногие - до получаса.

На Североамериканском континенте смерч называют торнадо , а в Европе – тромб . Торнадо может поднять в воздух автомобиль, вырвать с корнем деревья, покорежить мост, разрушить верхние этажи зданий.

В Книгу рекордов Гиннесса как самый страшный и разрушительный за всю историю наблюдений вошел смерч в Бангладеш, наблюдавшийся в 1989 г. Несмотря на то что жители города Шатурии были заранее предупреждены о приближении смерча, его жертвами стали 1300 человек.

В России смерчи бывают чаще в летние месяцы на Урале, Черноморском побережье, в Поволжье и Сибири.

Синоптики относят ураганы, бури и смерчи к чрезвычайным событиями с умеренной скоростью распространения, поэтому чаще всего удаётся вовремя объявить штормовое предупреждение. Оно может быть передано по каналам гражданской обороны: после звука сирен "Внимание всем! " надо слушать сообщение местного телевидения и радио.

Условные обозначения на метеокартах погодных явлений, связанных с ветром

В метеорологии и в гидрометеорологии - направление ветра ("откуда дует"), обозначается на карте в виде стрелочки, вид оперения у которой показывает среднюю скорость потока воздуха. В аэронавигации - наименование направления отличается на противоположное. В навигации на воде, единица скорости (узел) судна - принимается равной одной морской миле в час (десять узлов соответствуют, примерно, пяти метрам в секунду).

На метеокарте, длинное перо ветровой стрелки - означает 5 м/с, короткое - 2,5м/с, в форме треугольного флажка - 25 м/с (следует после комбинации из четырёх длинных чёрточек и 1 короткой). В примере, изображенном на рисунке - ветер силой 7-8 м/с. При неустойчивом направлении ветра - в конце стрелочки ставится крест.

На картинке показаны условные обозначения направления и скорости ветра, применяемые на картах погоды, а так же пример нанесения значков и фрагменты из стоклеточной матрицы метеосимволов (например, позёмок и низовая метель, когда происходит подъём и перераспределение в приземном слое воздуха ранее выпавшего снега).

Данные символы можно видеть на синоптической карте Гидрометцентра России (http://meteoinfo.ru) составленной в результате анализа текущих данных по территории Европы и Азии, где схематически показаны границы зон тёплых и холодных атмосферных фронтов и направления их перемещений вдоль земной поверхности.

Что делать, если поступило штормовое предупреждение?

1. Плотно закройте и укрепите все двери и окна. На стекла наклейте крест-накрест полоски пластыря (чтобы не разлетались осколки).

2. Подготовьте запас воды и пищи, медикаментов, фонарик, свечи, керосиновую лампу, приемник на батарейках, документы и деньги.

3. Отключите газ и электричество.

4. Уберите с балконов (со дворов) предметы, которые могут быть унесены ветром.

5. Из легких зданий перейдите в более прочные или убежища гражданской обороны.

6. В деревенском доме переберитесь в наиболее просторную и прочную его часть, а лучше всего – в подвал.

8. Если у вас есть машина, постарайтесь отъехать как можно дальше от эпицентра урагана.

Дети из детских садов и школ должны быть заранее отправлены по домам. Если штормовое предупреждение поступило слишком поздно, дети должны быть размещены в подвалах или центральной части зданий.

Лучше всего переждать ураган, смерч или бурю в убежище, заранее подготовленном укрытии или, хотя бы, в подвале. Однако, часто, штормовое предупреждение даётся всего за несколько минут до прихода стихии, и за это время не всегда удаётся добраться до укрытия.

Если вы оказались на улице во время урагана

2. Нельзя находиться на мостах, путепроводах, эстакадах, в местах хранения легковоспламеняющихся и ядовитых веществ.

3. Спрячьтесь под мостом, железобетонным навесом, в подвале, погребе. Можно лечь в яму или любое углубление. Глаза, рот и нос защитите от песка и земли.

4. Нельзя залезать на крышу и прятаться на чердаке.

5. Если вы едете на машине по равнине, остановитесь, но не покидайте автомобиль. Плотнее закройте его двери и окна. Во время снежной бури укройте чем-нибудь двигатель со стороны радиатора. Если ветер несильный, можно время от времени разгребать снег с автомобиля, чтобы не оказаться погребенным под толстым слоем снега.

6. Если вы в городском транспорте, немедленно покиньте его и ищите убежище.

7. Если стихия застигла вас на возвышенном или открытом месте, бегите (ползите) в сторону какого-либо укрытия (к скалам, лесу), которое могло бы погасить силу ветра, но берегитесь падающих веток и деревьев.

8. Когда ветер стих, не выходите сразу из укрытия, так как через несколько минут шквал может повториться.

9. Сохраняйте спокойствие и не паникуйте, помогайте пострадавшим.

Как вести себя после стихийных бедствий

1. Выходя из укрытия, осмотритесь – нет ли нависающих предметов и частей конструкций, оборванных проводов.

2. Не зажигайте газ и огонь, не включайте электричество до тех пор, пока специальные службы не проверят состояние коммуникаций.

3. Не пользуйтесь лифтом.

4. Не заходите в поврежденные строения, не подходите к оборванным электропроводам.

5. Взрослое население оказывает помощь спасателям.

Приборы

Точная скорость ветра определяется с помощью прибора - анемометра. Если такого прибора нет, можно изготовить самодельную ветромерную "доску Вильда" (рис. 1), с достаточной точностью измерений для скорости ветра до десяти метров в секунду.

Рис. 1. Самодельная ветромерная доска-флюгер Вильда:
1 - вертикальная трубка (длиной 600 мм) с заваренным заостренным верхним концом, 2 - передний горизонтальный стержень флюгера с шариком-грузом противовеса; 3 - крыльчатка флюгера; 4 - верхняя рамка; 5 - горизонтальная ось шарнира доски; 6 - ветромерная доска (весом 200 г). 7 - нижний неподвижный вертикальный стержень с укрепленными на нем указателями сторон света: С - север, Ю - юг, 3 - запад, В - восток; № 1 - № 8 - штифты-указатели скорости ветра.

Флюгер устанавливается на высоте 6 - 12 метров, над открытой ровной поверхностью. Под флюгером неподвижно укреплены стрелки-указатели направления ветра. Над флюгером к трубке 1 на горизонтальной оси 5 шарнирно прикреплена к рамке 4 ветромерная доска 6 размером 300х150 мм. Вес доски - 200 грамм (настраивается по эталонному прибору). От рамки 4 отходит назад, прикрепленный к ней отрезок дуги (радиусом 160 мм) с восемью штифтами, из которых четыре - длинные (по 140 мм) и четыре - короткие (по 100 мм). Углы, под которыми они закреплены, составляют с вертикалью для штифта №1-0°; №2 - 4°; №3 - 15,5°; №4 - 31°; №5 - 45,5°; №6 - 58°; №7 - 72°; №8-80,5°.
Скорость ветра узнают путем отсчёта угла отклонения доски. Определив положение ветромерной доски между штифтами дуги, обращаются к табл. 1, где этому положению соответствует определённая скорость ветра.
Положение доски между штифтами даёт лишь приблизительное представление о скорости ветра, тем более что сила ветра быстро и часто меняется. Доска никогда не остается долго в каком-нибудь одном положении, а постоянно колеблется в некоторых пределах. Наблюдая в течение 1 минуты за меняющимся наклоном этой доски, определяют её средний наклон (расчёт усреднением максимальных значений) и только после этого судят о средней минутной скорости ветра. Для большой скорости ветра, превышающей 12-15 м/сек, показания этого прибора имеют малую точность (в данном ограничении - главный недостаток рассмотренной схемы).

Приложение

Средняя скорость ветра по шкале Бофорта в разные годы ее применения

таблица 2

Балл	Словесная характеристика	Средняя скорость ветра (м/с) по рекомендациям
		Симпсона	Кеппена	Международного метеорологического комитета
		1906	1913	1939	1946	1963
0	Штиль	0	0	0	0	0
1	Тихий ветер	0,8	0,7	1,2	0,8	0,9
2	Легкий ветер	2,4	3,1	2,6	2,5	2,4
3	Слабый ветер	4,3	4,8	4,3	4,4	4,4
4	Умеренный ветер	6,7	6,7	6,3	6,7	6,7
5	Свежий ветер	9,4	8,8	8,7	9,4	9,3
6	Сильный ветер	12,3	10,8	11,3	12,3	12,3
7	Крепкий ветер	15,5	12,7	13,9	15,5	15,5
8	Очень крепкий ветер	18,9	15,4	16,8	18,9	18,9
9	Шторм	22,6	18,0	19,9	22,6	22,6
10	Сильный шторм	26,4	21,0	23,4	26,4	26,4
11	Жестокий шторм	30,0		27,1	30,6	30,5
12	Ураган			29,0	33,0	32,7
13					39,0
14					44,0
15					49,0
16					54,0
17					59,0

Шкала ураганов была разработана Гербертом Саффиром и Робертом Симпсоном, в начале 1920-х годов, для измерения потенциального ущерба от урагана. Она основывается на числовых значениях максимальной скорости ветра и включает оценку штормовых волн в каждой из пяти категорий. В азиатских странах, данное природное явление называется тайфуном (в переводе с китайского языка - «великий ветер»), а в Северной и Южной Америке - именуется ураганом. При количественной оценке скорости ветрового потока, применяются следующие сокращения: км/ч / mph - километров / миль в час, м/с - метров в секунду.

таблица 3

№	Категория	Максимальная скорость ветра	Штормовые волны, м	Действие на наземные предметы	Действие на прибрежную зону
1	Минимальный	119-153 км/ч 74-95 mph 33-42 м/с	12-15	Повреждены деревья и кустарники	Небольшие повреждения пирсов, некоторые небольшие суда на стоянке сорваны с якорей
2	Умеренный	154-177 км/ч 96-110 mph 43-49 м/с	18-23	Значительные повреждения деревьев и кустарников; некоторые деревья повалены, сильно повреждены сборные домики	Значительные повреждения пирсов и пристаней для яхт, небольшие суда на стоянке сорваны с якорей
3	Значительный	178-209 км/ч 111-129 mph 49-58 м/с	27-36	Повалены большие деревья, сборные домики разрушены, у отдельных небольших зданий повреждены окна, двери и крыши	Сильные наводнения вдоль береговой линии; небольшие здания на берегу разрушены
4	Огромный	210-249 км/ч 130-156 mph 58-69 м/с	39-55	Деревья, кустарники и рекламные щиты повалены, сборные домики разрушены до основания, сильно повреждены окна, двери и крыши	Затоплены участки, находящиеся на высоте до 3 метров над уровнем моря; наводнения распространяются на 10 км вглубь суши; ущерб от волн и переносимых ими обломков
5	Катастрофа	>250 км/ч >157 mph > 69 м/с	Более 55	Все деревья, кустарники и рекламные щиты повалены, многие здания серьезно повреждены; некоторые здания разрушены полностью; сборные домики снесены	Сильный ущерб причинен нижним этажам зданий на высоте до 4,6 метров над уровнем моря в зоне, простирающейся на 457 метров вглубь суши. Необходимы массовые эвакуации населения с прибрежных территорий

Шкала торнадо

Шкала торнадо (шкала Фудзита-Пирсона) разработана Теодором Фудзита для классификации торнадо по степени причиненного ветром ущерба. Торнадо характерно, в основном, для Северной Америки.

таблица 4

Категория	Скорость, км/ч	Ущерб
F0	64-116	Разрушает дымовые трубы, повреждает кроны деревьев
F1	117-180	Срывает сборные (щитовые) домики с фундамента или перевертывает их
F2	181-253	Значительные разрушения. Сборные домики разрушаются, деревья вырываются с корнем
F3	254-332	Разрушает крыши и стены, разбрасывает легковые автомобили, переворачивает грузовики
F4	333-419	Разрушает укреплённые стены
F5	420-512	Поднимает дома и переносит их на значительное расстояние

Словарь терминов :

Подветренная сторона объекта (защищена от ветра самим объектом; область повышенного давления, из-за сильного торможения потока) обращена туда, куда дует ветер. На рисунке - справа. Например, на воде, мелкие суда подходят к более крупным кораблям с их подветренной стороны (там они защищены корпусом большого судна от волн и ветра). "Коптящие" заводы-предприятия должны располагаться, по отношению к жилым городским застройкам - с подветренной стороны (по направлению господствующих ветров) и отделяться от этих районов достаточно широкими санитарно-защитными зонами.


Наветренная сторона объекта (холма, морского судна) - на той стороне, откуда дует ветер. На наветренной стороне хребтов - возникают восходящие движения воздушных масс, а на подветренной - происходит нисходящий воздухопад. Наибольшая часть осадков (в виде дождя и снега), обусловленных барьерным эффектом гор, выпадает на их наветренной стороне, а с подветренной стороны - начинается обвал более холодного и сухого воздуха.

Приблизительный расчёт динамического ветрового давления на квадратный метр рекламного щита (перпендикулярно плоскости конструкции), установленного у дороги проезжей части. В примере, ожидаемая в данном месте, максимальная штормовая скорость ветра, принимается равной 25 метров в секунду.

Вычисления проводятся по формуле:
P = 1/2 * (плотность воздуха) * V^2 = 1/2 * 1.2 кг/м3 * 25^2 м/с = 375 Н/м2 ~ 38 килограмм на квадратный метр (кгс)

Заметьте, что давление растёт пропорционально квадрату скорости. Учитывайте и закладывайте в строительный проект достаточный запас прочности , устойчивости (зависит и от высоты стойки опоры) и стойкости к сильным порывам ветра и атмосферным осадкам, в виде снега и дождя.

При какой силе ветра отменяют полёты самолётов гражданской авиации

Причиной нарушения расписания полётов, задержки или отмены авиарейсов - может стать штормовое предупреждение от синоптиков, по аэродромам вылета и назначения.

Метеорологический минимум, необходимый для благополучного (штатного) взлёта и посадки воздушного судна, это допустимые пределы изменений комплекса параметров: скорости и направления ветра, прямой видимости, состояния взлётно-посадочной полосы аэродрома и высоты нижней границы облачности. Непогода, в виде интенсивных атмосферных осадков (дождь, туман, снег и метель), с обширными фронтальными грозами - так же может стать причиной отмены авиарейсов из воздушной гавани.

Величины метеоминимумов - могут различаться для конкретных самолётов (по их типам и моделям) и аэропортов (по классу и наличию достаточного наземного оборудования, в зависимости от особенностей окружающего аэродром рельефа местности и имеющихся высоких гор), а так же обусловлены квалификацией и лётным стажем пилотов экипажа, командира корабля. В расчёт и к исполнению - принимается худший минимум.

Запрет на вылет - возможен при нелётной погоде на аэродроме назначения, если там нет, поблизости, двух запасных аэрогаваней с приемлемыми метеоусловиями.

При сильном ветре, самолёты выполняют взлёт и посадку - против воздушного потока (выруливая, для этого, на соответствующую полосу). В таком случае обеспечивается не только безопасность, но и значительно сокращается дистанция разбега на взлёте и пробега при посадке. Ограничения по боковой и попутной составляющей скорости ветра, для большинства современных гражданских самолетов, составляют величины, примерно: 17-18 и 5 м/с., соответственно. Опасность большого крена, сноса и разворота авиалайнера, при его взлёте и посадке - представляет неожиданный и сильный порывистый ветер (шквал).

http://www.meteorf.ru - Росгидромет (Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды). Гидрометеорологический научно-исследовательский центр РФ.

Www.meteoinfo.ru - новый сайт Гидрометеоцентра РФ.

Ветра и определения направления его дуновения известен как обсерватор, или анемометр. Применяют такие устройство при необходимости контроля над параметрами перемещения воздушных масс.

Принцип функционирования

Несмотря на разнообразие анемометров, которые отличаются конструктивно, большинство из них работают по принципу определения характера действия воздушного потока на подвижные вращающиеся элементы.

Приборы данной категории способны определять максимальную текущую при дуновении потока в определенном направлении. Отдельные модели выдают показатели объемного расхода воздуха, температуры потока, влажности. Таким образом, функциональный прибор для измерения скорости ветра превращается в портативную метеостанцию.

Типы

Выделяют несколько отдельных разновидностей устройств, способных производить расчет скорости ветра. В настоящее время выделяют следующие типы приборов данного назначения:

• вращательные;
• вихревые;
• тепловые;
• динамометрические;
• оптические;
• ультразвуковые.

Давайте подробно рассмотрим устройства каждого типа, определим их возможности, способы эксплуатации.

Вращательные анемометры

Метеорологический прибор может быть оснащен чашками либо лопастями, которые играют роль чувствительного элемента. Последние подвижно закрепляются на вертикальном стержне и соединяются с измерителем. Перемещение воздушных потоков заставляет такие вертушки вращаться вокруг оси. По мере движения измерительный механизм фиксирует количество оборотов в течение определенного временного отрезка. Визуальную информацию выдает шкала скорости ветра либо цифровой дисплей.

Конструкции данного типа изобретены достаточно давно. Однако, несмотря на появление более совершенных приборов, вращательные анемометры до сих пор продолжают успешно эксплуатироваться метеорологами по всему миру.

Вихревые анемометры

В таких приборах измерение скорости и происходит за счет воздействия воздушных потоков на легкое лопастное колесо, расположенное в вертикальной плоскости. Как и в предыдущем случае, вращение крыльчатки посредством воздействия на систему передает данные к счетному механизму.

В настоящее время наиболее распространены ручные вихревые анемометры. Последние используются для измерения скорости воздушных потоков в вентиляционных системах и трубопроводах, устанавливаются в воздуховодах промышленных и жилых объектов.

Тепловые анемометры

Не слишком востребованы тепловые приборы. Чаще всего необходимость в их применении возникает при измерении показателей медленных воздушных потоков.

Функционирует тепловой ветра по принципу измерения температуры нити накаливания либо специальной пластины, на которую оказывается давление воздуха. При различных показателях потока выделяется определенное количество энергии, которое позволяет поддерживать ту или иную температуру теплового элемента. Таким нехитрым способом и определяется скорость ветра.

Динамометрические анемометры

Прибор для измерения скорости ветра может также функционировать благодаря определению показателей давления ветрового потока в средине запаянной с одной стороны Г-образной трубки. Данные получают на основе сравнения избыточного воздушного давления снаружи и внутри элемента.

Динамометрический прибор для измерения скорости ветра применяется не только в метеорологии. Устанавливаются подобные устройства вентиляционных системах и газоходах, где вычисляют объемный расход потоков и их скорость.

Ультразвуковые анемометры

Принцип функционирования устройств данной категории основывается на определении на приемнике в зависимости от показателей потока воздушных масс. Здесь представлены наиболее высокоточные, современные устройства, которые также позволяют фиксировать направление ветровых потоков.

Выделяют трехмерные и двухмерные ультразвуковые приборы. Первые дают возможность получать показатели направления перемещения потоков в трех компонентах. В свою очередь, двухмерный метеорологический прибор позволяет измерять направление и скорость ветра лишь в горизонтальной плоскости. Некоторые ультразвуковые системы производят вычисления температуры воздушных потоков.

Оптические анемометры

Ученые-физики, инженеры, задействованные в космических программах, часто прибегают к применению лазерных оптических приспособлений для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков. Работают подобные устройства согласно определению зависимости рассеянного либо отраженного подвижным объектом света от его скорости. Данный способ не предполагает непосредственного воздействия газообразных, твердых либо жидких веществ на элементы измерительного устройства.

Сфера применения оптических анемометров крайне широка, начиная с определения направлений перемещения веществ в живых клетках и капиллярах и заканчивая вычислением скорости движения газов в атмосфере.

Эксплуатация лазерных устройств помогает с высокой точностью рассчитывать скорость воздушных потоков вокруг подвижных объектов, в частности, автотранспорта, летательных аппаратов, космических тел. Полученные расчеты дают возможность исследователям, инженерам и механикам разрабатывать наиболее аэродинамические формы при конструировании техники.

На что следует обращать внимание при выборе прибора для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков? Определяющее значение здесь имеет перечень задач, что поставлены перед пользователем. В зависимости от этого, значение имеют такие технические характеристики прибора:

• максимальный измерительный диапазон;
• величина погрешностей;
• возможность применения в тех или иных температурных условиях;
• уровень безопасности для пользователя при воздействии на устройство агрессивных факторов окружающей среды;
• тип: стационарный либо переносной прибор;
• степень защищенности механизма от воздействий атмосферных осадков;
• характер питания устройства и способ формирования данных;
• габариты прибора;
• возможность вычисления показателей в ночное время суток (наличие подсветки).

В настоящее время для работы в условиях крайне пониженных температур возможно использование метеорологических приборов с подогревателями. Для рудников и шахт применяют специализированные анемометры, что способны исправно функционировать при высокой запыленности окружающего пространства и во взрывоопасной среде. Такие функциональные приборы переносят воздействие повышенной влажности и остаются работоспособными при значительных перепадах температур.

В итоге

Как видно, в зависимости от личных потребностей, имеется возможность выбрать наиболее подходящее устройство для фиксации показателей воздушных потоков. Однако здесь имеются свои сложности. Поскольку все анемометры являются измерительными приборами, они подлежат сертификации и аттестации в соответствующих государственных учреждениях.

Основной величиной, характеризующей силу ветра, является его скорость. Величина скорости ветра определяется расстоянием в метрах, проходимым им в течение 1 сек. Например, если за 20 сек. ветер прошел расстояние 160 м, то его скорость v за данный промежуток времени была равна:

Скорость ветра отличается большим непостоянством: она изменяется не только за продолжительное время, но и за короткие промежутки времени (в течение часа, минуты и даже секунды) на большую величину. На фиг. 1 дана кривая, показывающая изменение скорости ветра в течение 6 мин. Из этой кривой можно заключить, что ветер движется с пульсирующей скоростью.

Фиг. 1. Характеристика скорости ветра.

Скорости ветра, наблюдаемые за короткие промежутки времени от нескольких секунд до 5 мин, называют мгновенными или действительными. Скорости же ветра, полученные как средние арифметические из мгновенных скоростей, называют средними скоростями ветра. Если сложить замеренные скорости ветра в течение суток и разделить на число замеров, то получится среднесуточная скорость ветра. Если же сложить среднесуточные скорости ветра за весь месяц и разделить эту сумму на число дней месяца, то получим среднемесячную скорость ветра. Сложив среднемесячные скорости и разделив сумму на двенадцать месяцев, получим среднегодовую скорость ветра. Интересный студенческий проект. Известные люди России. Очень большая база фамилий и все бесплатно.
Скорости ветра замеряют с помощью приборов, называемых анемометрами. Простейший анемометр, позволяющий определять мгновенные скорости ветра и называемый простейшим флюгером-анемометром, показан на фиг. 2.

Фиг. 2. Простейший флюгер-анемометр.

Он состоит из металлической доски, качающейся около горизонтальной оси а, закрепленной на вертикальной стойке б. Сбоку доски на той же оси а закреплен сектор в, с восемью штифтами. На стойке б ниже сектора закреплен флюгер г, который все время устанавливает доску плоскостью к ветру. При действии последнего доска отклоняется и проходит мимо штифтов, каждый из которых указывает при этом на определенную скорость ветра. Стойка б с флюгером г поворачивается ео втулке д, в которой закреплены в горизонтальной плоскости 4 длинных стержня, указывающих главные страны света: север, юг, восток и запад, и между ними 4 коротких, указывающих на северо-восток, северо-запад, юго-восток и юго-запад. Таким образом, с помощью флюгера-анемометра можно определять одновременно и скорость и направление ветра.
Значения скоростей ветра, соответствующих каждому штифту сектора в, приведены в табл. 1.

Средние скорости ветра за короткие и продолжительные промежутки времени удобно определять анемометром завода «Метрприбор» (фиг. 3). Он состоит из крестовины с полушариями, надетой на ось, которая находится в зацеплении с зубчатой передачей, помещенной в коробке с циферблатом.

Фиг. 3. Анемометр завода „Метрприбор".

Оси шестерен выведены на циферблат и на своих концах имеют стрелки, показывающие на шкале путь, пройденный ветром за данный промежуток времени. Разделив число, показываемое стрелками на циферблате, на число секунд, в течение которых вращался анемометр, получим скорость ветра в секунду за наблюдаемый период. Например, перед началом наблюдения стрелки на циферблате показывали 7170 м, a no истечении 2 мин., равных 120 сек., стрелки показали 7650 м. Следовательно, средняя скорость ветра за промежуток вре мени в 2 мин. была равна:

Если нет указанных выше приборов, то скорость ветра можно определить приблизительно по внешним признакам, наблюдаемым в природе (см. табл. 2).

Анемометр, в отличие от других метеорологических приборов - термометра и барометра, пока не получил широкого распространения. Хотя многие знают, что приставка «метр» означает какое-то измерительное устройство. Но какую физическую величину оно измеряет, не каждый может объяснить. Сегодня мы постараемся разобраться для чего применяют этот экзотический прибор.

Назначение инструмента

Анемометр - это прибор для измерения скорости ветра, в переводе с древнегреческого, - «ветромер» . Но греки здесь ни при чём, поскольку прибор был изобретён ирландским астрономом Джоном Робинсоном в середине XIX столетия. Цель изобретения состояла в определении силы, или выражаясь по-научному - скорости ветра. Сегодня он применяется в различных отраслях хозяйства:

• На метеорологических станциях, ведущих наблюдение за погодой, результаты которых выливаются иногда в штормовые предупреждения.
• В аэродромных службах обеспечения безопасности полётов.
• При эксплуатации вентиляционных систем и станций кондиционирования промышленных объектов, тоннелей метро.
• Для контроля вентиляции проходческих штреков, используемых в горных и угледобывающих отраслях.
• В строительной сфере. Вертушка, установленная на башенном кране, в случае превышения допустимой ветровой нагрузки предупреждает машиниста об опасности с помощью светозвукового сигнала.
• Работники аграрной отрасли применяют анемометр во время проведения опыления посевов удобрениями и средствами химической защиты растений.
• Используется в некоторых видах спорта, связанных с использованием силы ветра: парапланеризм, парусные регаты, гонки на буерах и так далее.

Принцип работы

Чтобы измерить скорость воздушного потока и представить её в удобном для пользователя виде, измерительный инструмент содержит три структурных блока:

1. Первичный (измеряющий) блок. С помощью воздушного потока создаётся возмущающее воздействие на тот или иной физический параметр (вращение, охлаждение нагретого тела, отражение ультразвука, лазерного излучения и некоторые другие).
2. Преобразователь. Изменяющийся физический параметр модулирует один из видов энергии: механическую, пневматическую, электрическую, электромагнитную и так далее.
3. Регистрирующее устройство. Результат отображается с помощью механического счётчика оборотов, шкалы со стрелкой, цифрового индикатора, дисплея.

Принцип действия измерительных датчиков определяет следующую классификацию анемометров:

• вращающиеся (чашечные, лопастные, спиральные);
• нагревательные (термические);
• ультразвуковые (акустические);
• оптические (лазерные, допплеровские);
• динамические или напорные (на основе трубки Пито-Прандтля);
• вихревые;
• поплавковые.

Чашечные анемометры

В качестве чувствительного органа служат 3 или 4 полусферических чашки, посаженных на ось с помощью соединительных спиц. Поток воздуха действует на чашки с разной силой (выпуклая часть обтекается, а вогнутая оказывает сопротивление), в результате система получает вращательный импульс.

Ручной механический анемометр оснащён несколькими чашками. Циферблат представляет собой счётчик оборотов с тремя шкалами: единицы, сотни и тысячи. Линейная скорость чашек не совпадает со скоростью воздушного потока. Коэффициент анемометра (величина, обратная отношению скоростей потока и чашек) находится в интервале от двух до трёх единиц. Кроме того, характеристика устройства - нелинейная. В связи с этим для использования прибора требуется градуировочный график и секундомер. Порядок измерения: фиксируют количество оборотов за некоторый временной интервал, по графику находят пройденное воздушным потоком расстояние и делят его на время измерения. Получается искомая скорость ветра, причём она является средней скоростью за этот промежуток времени. Диапазон измерения: 1–20 м/с.

Ручной индукционный анемометр имеет 3 чашки, что увеличивает крутящий элемент устройства и повышает быстроту отклика на изменение скорости ветра. Дополнительных графиков у этого прибора нет, и засекать время тоже не требуется, поскольку измерение производится в реальном масштабе времени. С увеличением скорости потока индукционная катушка закручивает подпружиненную шкалу, которая показывает мгновенную скорость потока. Область измерения находится в диапазоне от 0,2 до 30 м/с.

Лопастные

В этом приборе воздействие ветра воспринимается лопастной крыльчаткой. Принцип действия его аналогичен чашечному устройству. В связи с тем, что ось вращения крыльчатки параллельна воздушному потоку, механический счётчик ручного инструмента расположен в непосредственной близости от лопастей (сзади). Поэтому он является некоторой преградой на пути ветра, что ограничивает рабочий диапазон. Ручным лопастным анемометром можно измерять среднюю скорость ветра, не превышающую 5 м/с.

Цифровой лопастной анемометр не имеет механического счётчика оборотов, препятствующего движению воздуха, поэтому скорость потока, измеряемого девайсом, достигает 45 м/с. При этом лопастной датчик может быть встроенного или выносного исполнения. Допускается измерять среднюю, максимальную и минимальную скорость.

Ультразвуковые

Принцип действия основан на изменении скорости прохождения звуковых колебаний в движущейся воздушной среде. Если движущийся поток воздуха направлен навстречу источнику ультразвука, скорость последнего уменьшается. И наоборот, движущийся в одном направлении со звуком, поток увеличивает его скорость. Таким образом, контролируя время получения отражённого от воздушной среды ультразвукового импульса, удаётся определить скорость потока. Ультразвуковые устройства подключаются к блоку обработки метеоданных, результаты выводятся на персональный компьютер. Датчики различаются по количеству выполняемых измерений:

• Двухмерные. Измеряют направление потока и его скорость.
• Трёхмерные. Определяют 3 скоростных вектора.
• Термоанемометры (4-мерные). Такой анемометр - это прибор для измерения не только 3 скоростных компонента, но и температуры окружающего воздуха.

Отсутствие движущихся элементов позволяет акустическому устройству измерять скорость ветра до 60 м/с.

Тепловые или термические

Известно, что в жаркую погоду свежий ветерок приятно холодит кожу. И это не субъективные ощущения, а реальный факт. На этом принципе основано действие тепловых анемометров. Чувствительным элементом этого устройства служит нить из тугоплавкого материала, через которую пропускается электрический ток. Проводник нагревается до более высокой температуры, чем окружающая среда. Обдувающий воздух охлаждает проводник, в результате чего изменяется его сопротивление. Различают 3 схемы подключения датчика:

• с фиксированной величиной тока;
• с постоянным напряжением;
• термоконстантное подключение.

Такая конструкция используется в датчике массового расхода воздуха (ДМРВ), которым оснащаются все современные автомобильные двигатели.

Выбор недорогого анемометра

Людям, увлекающимся экстремальным отдыхом, иногда требуется мобильный метеопомошник. Не каждый захочет производить сложные манипуляции с письменными расчётами, чтобы определить скорость ветра. Современные цифровые устройства сделают это при нажатии всего лишь одной кнопки, таким и является спортивный анемометр SKYWATCH Xplorer 1. Девайс карманного формата с лопастным сенсором весит 50 г. Диапазон измерения: 0,5–42 м/с. Определяет текущую скорость ветра с фиксацией её максимального значения. Имеет подсветку экрана, работает от литиевой батарейки. Выдерживает кратковременное погружение в воду. Бренд производителя - швейцарская фирма JDC Electronic, цена около четырёх тысяч рублей.

Инструкция

Самый распространенный способ определения силы ветра ,можно сказать - это установка на крыше или на отдельно стоящей мачте флюгера- .
Такие устройства выпускаются нашей промышленностью. В массовом и обязательном порядке во СССР они поставлялись во все для обустройства метеорологических площадок.
При желании вы можете сделать подобный флюгер-анемометр . Скорость ветра здесь определяется величиной отклонения шарнирно закрепленной металлической доски относительно восьми штифтов.
По таблице затем определяют скорости ветра , соответствующей штифту сектора.

В непривязанного местоположения - в походе, геологоразведке, широко на судах используется этот метод - скорости ветра , как за , так и за продолжительные промежутки времени, удобно замерять при помощи ручного механического анемометра.
Для измерения скорости ветра ручным анемометром вам понадобится ещё секундомер. Выйдя на ветер, одновременно со снятием с тормоза анемометра, вы запускаете секундомер. По истечении, например, минуты, анемометр стопорится, и снимаются показания.
Средняя скорость ветра будет составлять частное от показания на циферблате на 60.
Например, V = 480:60 = 8 м/сек.
Таким образом, вы получите среднюю скорость ветра в отрезке 60-ти секунд. Для большей точности можно увеличить время замера или проводить неоднократные замеры с небольшими интервалами.

Наконец, силу ветра вы можете определить по внешним признакам. Оглядитесь вокруг - под действием ветра под разным наклоном поднимается дым из трубы или от костра, гнутся или ломаются ветви деревьев, на или зеркальная гладь, или поднимается рябь, а при более сильном ветре - перекатываются волны.
Примерную силу ветра в этом случае вы можете определить по таблицам.

Таблица измерения скорости ветра .

Скорость ветра можно определить при помощи шкалы Бофорта, разработанной в 1806 году. Процесс определения заключается в визуальном рассмотрении взаимодействия ветра с различными предметами на суше и в море.

Инструкция

Для определения скорости ветра , обозначающей штиль и достигающей 1 км/ч, вы должны отметить, что листья остаются неподвижными, а дым поднимается строго вертикально. На море штилю соответствует гладь и полное отсутствие волнения.

Определите, есть ли отклонения дыма от вертикального направления и остаются ли неподвижными листья деревьев. В это же время на море присутствует легкая рябь, а высота волн колеблется в пределах 10 см. Если это так, то скорость ветра составляет от 2 до 5 км/ч и соответствует 1 баллу по шкале Бофорта. называется тихим.

Когда ветер слабо колышет листья деревьев, немного поворачивает флюгера и ощущается лицом, это обозначает, что его скорость достигает от 6 до 11 км/ч. На море легкому ветру соответствует появление коротких волн и стекловидных гребней.

Для того чтобы определить слабый ветер, равный 3 баллам по шкале Бофорта, посмотрите, качаются ли тонкие ветки и опадает ли дым, выходящий из верхушки трубы. На море при таком ветре присутствует волнение, пенистые гребни и небольшие белые барашки. Скорость слабого ветра колеблется от 12 до 19 км/ч.

Если ветер , вы заметите, что пыль поднимается от , дым растворяется в воздухе, а ветки средней величины активно колеблются. Волны на море достигают 1,5 метра в высоту. Умеренному ветру соответствует скорость от 20 до 28 км/ч.

Для определения скорости, равной 5 баллам по шкале Бофорта, отметьте, что ветер и свистит в ушах, тонкие стволы деревьев качаются. Море неспокойное, с большим количеством белых барашков, а высота волн доходит до 2 метров. Такой ветер называется свежим, и его скорость может достигать 38 км/ч.

При вы увидите, что тонкие стволы деревьев гнутся, и услышите гудение телеграфных проводов. На море появятся волны, поднимающиеся до 3 метров, водная пыль и большие гребни. Сильному ветру соответствует скорость от 39 до 49 км/ч.