הרוח וקביעת כיוון מכתה ידועים בתור משקיף, או מד רוח. מכשיר כזה משמש אם יש צורך לשלוט על הפרמטרים של תנועת המוני האוויר.
עקרון הפעולה
למרות מגוון מדי הרוח, הנבדלים בעיצובם, רובם פועלים על פי העיקרון של קביעת אופי הפעולה של זרימת האוויר על אלמנטים מסתובבים נעים.
מכשירים מקטגוריה זו מסוגלים לקבוע את הזרם המרבי כאשר הזרימה נושבת בכיוון מסוים. דגמים מסוימים נותנים אינדיקטורים של זרימת אוויר נפחית, טמפרטורת זרימה, לחות. כך, מכשיר פונקציונלי למדידת מהירות הרוח הופך לתחנת מזג אוויר ניידת.
סוגים
ישנם מספר סוגים נפרדים של מכשירים המסוגלים לחשב את מהירות הרוח. נכון לעכשיו, ניתן להבחין בין סוגי המכשירים הבאים למטרה זו:
- סיבובי;
- מְעַרבּוֹלֶת;
- תֶרמִי;
- דינומטרי;
- אוֹפּטִי;
- אולטרסאונד.
בואו נסתכל מקרוב על מכשירים מכל סוג, נקבע את היכולות שלהם, שיטות הפעולה שלהם.
מד רוח סיבובי
ניתן לצייד את המכשיר המטאורולוגי בכוסות או להבים הממלאים תפקיד של אלמנט רגיש. האחרונים מקובעים בצורה נעה על מוט אנכי ומחוברים למד. תנועת זרמי האוויר גורמת לפטיפונים כאלה להסתובב סביב ציר. תוך כדי תנועה, מנגנון המדידה מתעד את מספר הסיבובים במהלך פרק זמן מסוים. מידע חזותי מסופק על ידי סולם מהירות רוח או תצוגה דיגיטלית.
עיצובים מסוג זה הומצאו במשך זמן רב. עם זאת, למרות הופעתם של מכשירים מתקדמים יותר, מדי רוח סיבוביים עדיין ממשיכים להיות בשימוש מוצלח על ידי מטאורולוגים ברחבי העולם.
מד רוח וורטקס
במכשירים כאלה, מדידת המהירות מתרחשת עקב פעולת זרימות האוויר על אימפלר קל הממוקם במישור אנכי. כמו במקרה הקודם, סיבוב האימפלר דרך ההשפעה על המערכת מעביר נתונים למנגנון הספירה.
מדי רוח מערבולת ידניים הם כיום הנפוצים ביותר. האחרונים משמשים למדידת מהירות זרימות האוויר במערכות אוורור וצינורות, ומותקנות בתעלות האוויר של מתקנים תעשייתיים ומגורים.
מד רוח תרמי
למכשירים תרמיים אין ביקוש גדול. לרוב, הצורך בשימוש בהם מתעורר בעת מדידת אינדיקטורים של זרימות אוויר איטיות.
הרוח התרמית פועלת על פי העיקרון של מדידת הטמפרטורה של חוט ליבון או לוח מיוחד שעליו מופעל לחץ אוויר. בקצבי זרימה שונים משתחררת כמות מסוימת של אנרגיה, המאפשרת שמירה על טמפרטורה כזו או אחרת של האלמנט התרמי. בצורה פשוטה זו, מהירות הרוח נקבעת.
מד רוח מומנט
מכשיר למדידת מהירות הרוח יכול לתפקד גם על ידי קביעת מדדי הלחץ של זרימת הרוח באמצע צינור בצורת L אטום בצד אחד. הנתונים מתקבלים על ידי השוואת לחץ האוויר העודף מחוץ לאלמנט ובתוכו.
מכשיר דינומטרי למדידת מהירות הרוח משמש לא רק במטאורולוגיה. מכשירים דומים מותקנים במערכות אוורור ותעלות גז, שם מחושבים קצב הזרימה הנפחי ומהירותם.
מד רוח אולטרסאונד
עקרון הפעולה של מכשירים מקטגוריה זו מבוסס על הקביעה במקלט, בהתאם לאינדיקטורים של זרימת מסות האוויר. להלן המכשירים המודרניים, המדויקים ביותר, המאפשרים גם לתקן את כיוון זרימות הרוח.
ישנם מכשירים אולטראסוניים תלת מימדיים ודו מימדיים. הראשונים מאפשרים לקבל אינדיקטורים לכיוון התנועה של זרימות בשלושה מרכיבים. בתורו, מכשיר מטאורולוגי דו מימדי מאפשר למדוד את כיוון ומהירות הרוח רק במישור האופקי. חלק מהמערכות האולטראסוניות מחשבות את הטמפרטורה של זרמי האוויר.
מד רוח אופטיים
פיזיקאים ומהנדסים המעורבים בתוכניות חלל נוקטים לעתים קרובות בשימוש במכשירי לייזר אופטיים כדי למדוד את המהירות והכיוון של זרימות האוויר. מכשירים כאלה פועלים לפי הגדרת התלות של אור המפוזר או מוחזר על ידי עצם נע במהירות שלו. שיטה זו אינה כרוכה בהשפעה ישירה של חומרים גזים, מוצקים או נוזליים על מרכיבי מכשיר המדידה.
היקף מדי הרוח האופטיים רחב ביותר, החל בקביעת כיווני התנועה של חומרים בתאים חיים ובנימים וכלה בחישוב מהירות הגזים באטמוספרה.
פעולתם של מכשירי לייזר עוזרת לחשב בדיוק גבוה את מהירות זרימת האוויר סביב עצמים נעים, בפרט, כלי רכב, מטוסים, גופי חלל. החישובים שהתקבלו מאפשרים לחוקרים, מהנדסים ומכונאים לפתח את הצורות האווירודינמיות ביותר בתכנון ציוד.
למה עלי לשים לב בבחירת מכשיר למדידת מהירות וכיוון זרימת האוויר? חשיבות מכרעת כאן היא רשימת המשימות המוגדרות עבור המשתמש. בהתאם לכך, המאפיינים הטכניים הבאים של המכשיר חשובים:
- טווח מדידה מקסימלי;
- גודל הטעויות;
- אפשרות ליישום בתנאי טמפרטורה מסוימים;
- רמת הבטיחות למשתמש כאשר המכשיר חשוף לגורמים סביבתיים אגרסיביים;
- סוג: מכשיר נייח או נייד;
- מידת ההגנה של המנגנון מפני השפעות המשקעים;
- אופי אספקת החשמל של המכשיר ושיטת הפקת הנתונים;
- מידות המכשיר;
- היכולת לחשב אינדיקטורים בלילה (נוכחות של תאורה אחורית).
כיום, להפעלה בתנאים של טמפרטורות נמוכות במיוחד, ניתן להשתמש במכשירים מטאורולוגיים עם תנורי חימום. עבור מוקשים ופירים, נעשה שימוש במד רוח מיוחד, המסוגלים לתפקד כראוי באבק גבוה של הסביבה ובסביבה נפיצה. מכשירים פונקציונליים כאלה סובלים חשיפה ללחות גבוהה ונשארים פעילים עם שינויי טמפרטורה משמעותיים.
בסופו של דבר
כפי שניתן לראות, בהתאם לצרכים האישיים, ניתן לבחור את המכשיר המתאים ביותר להקלטת מחווני זרימת האוויר. עם זאת, יש כאן קשיים. מאחר שכל מדי הרוח הם מכשירי מדידה, הם כפופים לאישור ואישור על ידי רשויות הממשלה הרלוונטיות.
