20.04.2020 МДК 01.01 Раздел 01.01.5 Метеорология Преподаватель Габ А.И.

20.04.2020  МДК 01.01 Раздел  01.01.5 Метеорология Преподаватель Габ А.И.

Тема: Использование анемометра, ветрочета (круг СМО) для определения скорости ветра на стоянке и ходу судна.

Цель работы:

Изучить работу  анемометра МС-13 (М-61)  и ветрочета  (круг СМО)

Задание:

1. Используя источники информации составить краткий конспект:

- Определение ветра с помощью анемометра.

- Определение истинного ветра с помощью круга СМО.

2.Ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

Анемометр

Анемометр – это метеорологический прибор для измерения скорости ветра.
Анемометр состоит из чашечной (или лопастной) вертушки, укреплённой на оси, которая соединена с измерительным механизмом. При возникновении воздушного потока ветер толкает чашечки, которые начинают крутиться вокруг оси. Приборы, определяющие скорость ветра, разделяются на две группы:

– показывающие скорость ветра в данный момент времени;
– дающие среднюю скорость за некоторый промежуток времени.

Ручной  крыльчатый  анемометр служит для определения средних скоростей ветра и считающееся самым простым видом этого класса приборов.

Крыльчатый анемометр замеряет число оборотов крыльев вокруг оси за заданное время, что равно определённому расстоянию, которое определяется по градуировочному графику, прилагаемому к прибору, после чего рассчитывается средняя скорость ветра, расстояние делится на время.

При работе анемометр ориентируется по потоку воздуха так, чтобы счетный механизм был позади потока относительно крыльчатки.

Для преодоления инерции сопротивления прибора достаточно крыльчатке вращаться вхолостую всего 0,5 мин.

Продолжительность наблюдения ограничивается 2 мин.

Пределы измерения скорости воздушных потоков – 0,3-5,0 м/сек.

Ручной чашечный анемометр служит для определения средних скоростей ветра.

Это портативный, удобный в работе, широко распространенный.
Чашечный анемометр замеряет число оборотов чашечек вокруг оси за заданное время, что равно определённому расстоянию, которое определяется по градуировочному графику, прилагаемому к прибору, после чего рассчитывается средняя скорость ветра, расстояние делится на время, т.е. расчет средней скорости происходит также, как и при использовании крыльчатого анемометра.

Прибор служит для определения средних скоростей ветра в пределах 1.0-20.0м/сек.

Ручной индукционный анемометр применяется для замеров мгновенных скоростей ветра.

Приемная часть ручного индукционного анемометра – трехчашечная вертушка, ось которой связана с электрическим индукционным тахометром.

Индукционный анемометр сразу показывать скорость ветра на данный момент, без дополнительных вычислений, что позволяет следить за изменениями в скорости ветра в режиме реального времени.

Пределы измерений скорости потоков 0,2–30,0 м/сек.

Цифровой анемометр в основном предназначен для измерения скорости ветра.
Параллельно с измерением скорости воздушного потока, эти анемометры позволяют измерять температуру и относительную температуру воздушного потока.
Цифровой анемометр дает возможность производить вычисления с полученными результатами измерений, определять средние, максимальные и минимальные значения.

Бывают со встроенным и выносным датчиком.
Большинство цифровых анемометров имеют диапазон измерения скорости ветра: 0–30 м/с, но есть модели, которые позволяются измерять скорость ветра до 45 м/с.

Оказывая большое влияние на судно в море, ветер воздействует на дрейф судна, потерю скорости хода, создает качку.         

От силы, направления и продолжительности его действия зависят элементы волнения. Ветер создает различные морские течения, в прибрежных и мелководных районах производит значительные сгоны и нагоны воды, в результате которых могут появиться мели и плавание судов будет затруднено или, наоборот, может представиться возможность свободного прохода через мели и перекаты.  С усилением ветра ухудшаются остойчивость и управляемость судна, условия работы экипажа и эксплуатации оборудования судна. При условии наличия ветра до шторма некоторые суда не в состоянии продолжать плавание и вынуждены искать укрытия в портах, бухтах и гаванях. Наблюдения за ветром на судне производятся на верхнем (ходовом) мостике с его наветренной стороны, где ветер менее всего искажается влиянием корпуса и надстроек судна. 

Если судно не имеет хода, скорость и направление истинного ветра определяются непосредственно анемометром и судовым компасом или по приборам дистанционной станции (СДС). В случае отсутствия приборов силу ветра можно определить по шкале Бофорта.

Как только судно даст ход, измеряемый (кажущийся) ветер будет являться векторной суммой двух составляющих: курсового ветра, направленного противоположно курсу судна и по скорости равного скорости хода судна, и истинного ветра.

Основной задачей при наблюдении за ветром является определение  его истинного направления и скорости над водной поверхностью (на выс. 10 м).

При штиле наблюдается курсовой ветер, так как в этом случае курсовой и кажущийся ветер совпадают. Отсутствие ветра на движущемся судне означает, что судно идет по ветру со скоростью, равной скорости ветра. Так как ветер является весьма изменчивым элементом как по скорости, так и по направлению, при наблюдениях прибегают к осреднению значений.

Направление кажущегося ветра определяют в течение 2 — 3 мин по выходу дыма из трубы, по вымпелам, флагам, флюгарке или «колдунчику», принимая их среднее положение по компасу. Средняя скорость кажущегося ветра определяется с помощью ручных анемометров (МС-13 или М-61) в течение 100 с

Определив элементы кажущегося ветра и, зная характеристики движения судна (ИК и Vo), решают задачу по определению направления и скорости истинного ветра, которая может быть решена либо с помощью круга СМО (правила пользования кругом изложены на его обороте), либо графически.

Для определения направления ветра есть  «мнемоническое» правило: - «ветер дует в компас»  

Направление истинного ветра на движущемся судне в море можно определить «на глаз» по направлению ветровых волн. Наблюдают ветровое волнение на достаточном удалении от судна, где оно не искажается отраженными от судна волнами. Для того чтобы определить направление истинного ветра, визирную плоскость пеленгатора устанавливают параллельно гребням волн, снимают отсчет пеленга и к нему прибавляют или отнимают 90°. При силе ветра 7 баллов, когда с гребней воли начинает срываться пена и вытягиваться полосами по гребням волн, истинный ветер определяется путем пеленгования этих полос пены. 

1. Определение направления и скорости кажущегося и истинного ветра Для определения скорости кажущегося ветра применяется ручной четырехчашечный анемометр МС-13 с механическим счетчиком оборотов крестовин. Три полных оборота крестовин соответствуют 1м пути воздушных частиц. 

Перед началом наблюдений при выключенном счетчике необходимо записать показания всех трех стрелок четырехзначным числом, сначала с правого малого циферблата, показывающего тысячи оборотов крестовины, затем с левого (сотни оборотов) и два значения с большого (десятки и единицы оборотов. Это начальный отсчет. После этого на наветренной стороне мостика поднимают анемометр над головой и рычажком включают его счетчик одновременно с секундомером.  По прошествии 100 с счетчик выключают, опуская рычажок вниз, и снимают второй, конечный, отсчет по всем трем стрелкам.

Вычитая  из второго отсчета анемометра первый и поделив разность на 100 с, т.е. получают число делений в 1 с (округлено до 0,1).это приближенное значение скорости ветра. Для получения точного значения вводятся поправка, взятая из свидетельства анемометра, которую следует прибавить (или вычесть) к полученному числу делений в 1 с, чтобы получить скорость ветра в м/с.

П р и м е р. Разность II и I отсчетов за 100 с равна 575. значит, за 1 с стрелка пройдет 5,75 (округлено до 5,8) делений. В Свидетельстве  находим, что для ближайшего числа делений (6 дел./с) поправка составляет 0,3.

Следовательно, скорость кажущегося ветра 5,8 + 0,3 = 6,1 м/с.

2. Определение характеристик истинного ветра графическим способом

Графические построения выполняют согласно приведенному далее образцу

Пример. На курсе 100° при скорости хода судна Vс = 15,0 уз (15,0 х 0,51 = 7,6 м/с) определить направление и скорость истинного ветра, если направление кажущегося ветра В = 80°, скорость w_x - 6,3 м/с.

Примечание. Истинный ветер отклоняется от курса более, чем кажущийся, и дует с того же борта, что и кажущийся.

Рис. 1. Графический способ определения истинного ветра на движущемся судне: 

К — курсовой ветер; В - кажущийся ветер; Х — истинный ветер. 

Последовательность операций:

- на бумаге (можно использовать бумагу в клетку) проводят пересекающиеся линии сторон света N, S, E, W;

- в избранном масштабе откладывают вектор курсового ветра К в направлении, противоположном ИК судна, равному 100°, а по скорости, равному скорости судна Vс = 15,0 уз (7,6 м/с);

- в таком же масштабе откладывают скорость кажущегося ветра В = 6,3 м/с согласно его направлению 80°;

- соединив концы векторов К и В, получают вектор истинного ветра X.

В избранном масштабе его скорость V = 3,6 м/с, а направление X = 350° N (как угол между нордом истинным и направлением, откуда дует ветер).

Задание в процессе работы научиться:

- определять направление и измерять скорость кажущегося ветра;

- пользоваться ручным анемометром МС-13 (М-61);

 - пользоваться кругом СМО (ветрочетом);

- определять истинный ветер графически и с помощью круга СМО;

- оценивать направление ветра в румбах, а силу ветра в баллах по шкале Бофорта;

- оценивать влияние определенного ветра на судно и давать рекомендации для уменьшения его влияния на судно;

 - решать задачи по определению характеристик истинного ветра как графически, так и с помощью круга СМО, согласно индивидуальным заданиям.

Контрольные вопросы:

1.Что называется ветром?

2. Какие силы действуют на движущуюся массу воздуха?

3. Что называется градиентным ветром?

4 В какую сторону направлена центробежная сила ветра в циклоне и антициклоне?

5. В каких единицах измеряется скорость и направление ветра?

6. Как определяется истинный ветер на судах?

7. Что такое ровный, порывистый и шквалистый ветер?

Форма отчетности и  контроля: конспект, письменные ответы на вопросы

Ответы высылать: lidiya.vorob@mail.ru

Литература

1. Гордиенко А.И. Гидрометеорологическое обеспечение судовождения: Метод, указания к практ. работам. - СПб.: ГМА им. адм. СО. Макарова, 2002. - 40 с.

2. Гордиенко А.И. Кодирование судовой гидрометеорологической информации: Метод, указания к практ. работе. - СПб.: ГМА им. адм. СО. Макарова, 2002. - 16 с. 3.Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. — Вып. 9. Ч. III. -M.: Росгидромет, 1999. - 196 с.