датчик параметров ветра

Формула изобретения

ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ВЕТРА, содержащий жестко ориентированные в пространстве винтокрылые ветроприемники, оси которых развернуты на определенный угол, и преобразователи частоты и направления вращения ветроприемников, отличающийся тем, что датчик выполнен в виде двух или более самостоятельных вертикально расположенных модулей, скрепленных между собой и с основанием, при этом каждый модуль представляет собой симметричную рамочную конструкцию, в которой с помощью опорных втулок установлена ось ветроприемника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к метрологическому приборостроению и предназначено для использования в измерителях параметров ветра.

Известны датчики параметров ветра, содержащие винтокрылые ветроприемники, реагирующие на скорость воздушного потока. Ветроприемники, число которых может быть различным, жестко ориентированы в пространстве относительно друг друга. Датчик состоит из центральной вертикальной стойки, закрепленных на ней трубчатых консолей с ветроприемниками. Оси чувствительности ветроприемников совпадают с осями консолей. Длина консолей выбирается из соображений уменьшения влияния центральной стойки и взаимного влияния ветроприемников. В данном датчике длина консолей достигает 600 мм при диаметре 20 мм.

Такая конструкция датчика имеет ряд недостатков.

Датчик имеет большие габаритные размеры. При больших скоростях ветра консоли склонны к автоколебаниям, что может привести к разрушению датчика. Угловая характеристика ветроприемников несимметрична вследствие влияния центральной стойки и консолей. Это влияние проявляется тем значительней, чем больше скорость ветра, что приводит к неоднозначной угловой характеристике ветроприемника.

Последнее обстоятельство вызывает дополнительные трудности при аппаратной обработке сигналов и приводит к появлению дополнительных погрешностей, так как в этом случае приходится пользоваться некоторыми усредненными угловыми характеристиками.

Цель изобретения заключается в уменьшении габаритов, повышении прочности конструкции и уменьшении погрешности измерений.

Это достигается тем, что датчик выполнен в виде двух или более самостоятельных вертикально расположенных модулей, скрепленных между собой и с основанием, при этом каждый модуль представляет собой симметричную рамочную конструкцию, в которой с помощью опорных втулок установлена ось ветроприемника.

Таким образом, датчик представляет собой этажерочную конструкцию, состоящую из отдельных одинаковых модулей. Количество модулей в датчике и взаимное угловое положение может быть различным.

В большинстве применений достаточно иметь двухмодульную конструкцию с ортогональным расположением ветроприемников, когда требуется, например, информация об исправности датчика и, кроме того, предъявляются более жесткие требования к точности измерения направления при малых скоростях ветра, может использоваться трехмодульная конструкция с расположением модулей под 120^о.

Вследствие симметрии подвеса ветро-приемников, а также применения более тонких трубок за счет компактности конструкции, угловая характеристика датчика получается симметричной и практически не зависит от скорости до значений 50-60 м/с.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого датчика, общий вид; на фиг. 2 и 3 - конструкция модуля датчика.

Датчик состоит из модулей, расположенных вертикально и под углом 90^о друг к другу. Модули скреплены между собой и с основанием.

Модуль состоит из рамки 1, симметрично расположенных бобышек 2, опорных втулок 3, в которых укреплена ось 4. На оси 4 располагаются подшипники 5, наружная обойма которых посажена в ступицу 6 ветроприемника 7. В ступицу ветроприемника вмонтирован магнит 8, а в опорной втулке размещена пара герконов 9, образующих вместе с магнитом устройство выдачи информации о скорости и направлении вращения ветроприемника.

Датчик работает следующим образом.

Рассмотрим работу отдельного модуля (фиг. 2).

Воздушный поток приводит во вращение ветроприемники 7 вместе с наружными обоймами подшипников 5, укрепленных в ступице 6 ветроприемника относительно неподвижной оси 4, расположенной в опорных втулках 3. В ступицу 6 вмонтирован магнит 8, а в опорную втулку 3 - пара герконов 9. Герконы 9 при прохождении магнита 8 поочередно замыкаются один раз за каждый оборот ветроприемника, коммутируя электрическую цепь с током (не показана). Таким образом, частота коммутации пропорциональна скорости вращения, являющейся функцией скорости и направления воздушного потока, а очередность срабатывания герконов определяет направление вращения ветроприемников.

При произвольном модуле скорости и направлении вектора воздушного потока скорости ветроприемников являются некоторыми непрерывными функциями этих двух величин. Имея эмпирическую зависимость частоты вращения ветроприемника от направления потока при постоянной его скорости и частоты вращения его от скорости при неизменном направлении, с учетом направления вращения, можно вычислить скорость и направление потока относительно неподвижного пространства.