Opracował Marek Kaiper
Wiatromierze ARME-1M, M-47 i M-63M-1.
Wiatromierz, używana jest także nazwa anemometr, w starszych wydawnictwach można spotkać nazwę rumboanemometr, która jest dokładną kalką z języka rosyjskiego. Nazwa ta odnosi się do anemometrów mierzących dwa parametry prędkość i kierunek wiatru, czyli jest bardziej precyzyjna. Dobrą polską nazwą jest anemometr prędkościowo-kierunkowy. Z kolei anemometry mierzące 4 parametry, to jest: prędkość i kierunek wiatru oraz temperaturę i wilgotność względną nazywane są stacjami meteorologicznymi do pomiarów zdalnych (M-49 mierzy prędkość, kierunek wiatru, wilgotność i temperaturę powietrza, M-49M mierzy dodatkowo ciśnienie atmosferyczne, okrętowe DMS-N-53 i GM-6 (z kołem Soleyrona do pomiaru kierunku wiatru) mierzą dodatkowo temperaturę wody). Anemometry różnych typów wykorzystywane są głównie w wojskach lotniczych, lotniskach cywilnych komunikacyjnych i sportowych, marynarce wojennej (portowe i okrętowe), artylerii lufowej i rakietowej, wojskach chemicznych, służbie meteorologicznej, sporcie (żeglarstwo, skoki narciarskie) a także na budowach wieżowców, wysokich dźwigach i elektrowniach wiatrowych. W lotnictwie bez udziału anemometrów nie mogą się odbyć loty. W czasach PRL-u i kilka lat po nim używane były w lotnictwie wojskowym anemometry produkcji ZSRR, których głównym przedstawicielem był M-47, zastępował on starszy model ARME-1M. Z kolei M-47 zastępowany był w latach 80-iych XX wieku anemometrem M-63M-1. Ponadto używane były w lotnictwie WP ręczne anemometry z czaszowym wirnikiem ARI-49. W ZSRR/Rosji używano bardzo wiele typów anemometrów (ARI-49, M-25, ARME-1, M-47, M-49, M-63, M-63M, M-63M-1, M-92, okrętowe GM-6, DMS-N-53, KIW-1, KIW-2 (Korabielnyj Izmieritel Wietra), anemorumbografy z rejestracją danych M-12, M-63MP, M-64 i inne. W Polsce produkowane były przez Zakłady Elektronicznej Aparatury Pomiarowej Meratronik anemometry impulsowe na kontaktronach N-184, N-185, N-188 oraz OLKO Zakład Montażu Urządzeń Elektronicznych N-188 C, N-188D, N-188D+. Jednak ich zakres pomiarowy był niższy niż anemometrów rosyjskich wynosił 0-30 m/sek a w wykonaniu morskim N-185 0-40 m/sek oraz dodatkowo w skali Beauforta 0°-12°B, kierunek wiatru 0°-360° (był to jedyny anemometr Meratronik z pomiarem kierunku wiatru). Anemometry N-188 wyposażone były w układ sygnalizacji dwóch prędkości wiatru wybranych w przedziale 0-30 m/sek. Mogły one także włączać lub wyłączać układy elektryczne za pomocą przekaźników po przekroczeniu zadanej prędkości wiatru. Produkowany przez firmę OLKO Zakład Montażu Urządzeń Elektronicznych anaemometr N-188D+ wyposażony jest w cyfrowy wskaźnik prędkości wiatru w zakresie 2-30 m/sek. Wynik pomiaru może być wyświetlany także w km/h. Pomiar kierunku wiatru zobrazowany jest na wskaźniku z diodami LED w systemie rumbowym (32 działki rozmieszczone co 11,25°).
Według konstrukcji anemometry dzielą się na mechaniczne i elektryczne. Te ostatnie w zależności od sposobu przekształcenia siły wiatru w napięcie dzieli się na: indukcyjne (prądnica tachometryczna) oraz impulsowe. W nich mechaniczne (styki zwierane odpowiednią krzywką), kontaktrony zwierane magnesem lub hallotrony reagujące na pole magnetyczne. Do napędu urządzenia pomiaru prędkości wiatru stosowane są wielołopatowe wirniki śmigłowe lub wirniki karuzelowe czaszowe o pionowej osi obrotu. Do określania kierunku wiatru stosowane są potencjometryczne czujniki kąta obrotu, selsyny, resolwery (transformator obrotowy) lub układy impulsowe. Współcześnie najnowszymi urządzeniami do pomiaru parametrów wiatru są wiatromierze ultradźwiękowe oraz urządzenia do sondowania atmosfery ultradźwiękowo (sodar).
Wiatromierz ARME-1M.
Wiatromierz ten wyposażony był w trójczaszowy wirnik karuzelowy z umieszczonym pod nim sterem połączonym z prętem wskaźnikowym z przeciwwagą. Do orientowanie wiatromierza służył umieszczony w dolnej części zespołu czujników pręt kierunkowy wskazujący północ. Pomiar prędkości wiatru odbywał się za pomocą prądnicy tachometrycznej generującej zmienne napięcie. Pomiar kierunku wiatru odbywał się za pomocą specjalnego potencjometru o kształcie pierścienia kołowego, po którym ślizgały się dwie naprzeciwległe szczotki zasilające, napędzane ruchami steru. Potencjometr miał trzy wyjścia umieszczone co 120°, które były źródłem trzech napięć podawanych na trzy rozmieszczone co 120° cewki przyrządu pomiarowego. W środku którego umieszczony był obrotowo stały magnes połączony ze wskazówką pokazującą kierunek wiatru. Przyrząd pomiaru prędkości wiatru miał dwie skale o zakresach 2-30 m/sek oraz 2-12 m/sek wybierane przełącznikiem.
Wiatromierz M-47.
Wczasach PRL-u w lotnictwie WP najczęściej używane były wiatromierze M-47. Występowały one w lotniskowych stacjach meteorologicznych i biurach, polowych stacjach meteorologicznych PSM-2, wieżach kontroli lotów, oraz w startowych stanowiskach dowodzenia SSD-2. Anemometr ten przetwarza parametry wiatru na wartości elektryczne odczytywane na wskaźnikach analogowych. Nadajnik prędkości i kierunku wiatru 16A-1 wyposażony jest w ośmiołopatowy wirnik oraz ster kierunku (statecznik) mający formę klina, co go zabezpiecza przed trzepotaniem. Powoduje on ustawienie się ruchomej części zgodnie z kierunkiem wiatru. Ruchy steru przenoszone są na selsyn nadawczy BS-2, jest on połączony kablami z selsynem odbiorczym BS-2 napędzającym wskazówkę przyrządu kierunku wiatru. W dolnej części obudowy nadajników umieszczono pręt kierunkowy ustawiany na kierunek północy (orientowanie wiatromierza). Dajnikiem prędkości wiatru jest ośmiołopatkowy wirnik (wiatrak) napędzający po przez przekładnie kątową prądnicę tachometryczną. Wskaźnikiem prędkości wiatru jest mikroamperomierz wyskalowany w m/sek.
Nową wersją M-47 jest M-49 (stacja meteorologiczna) wzbogacony o pomiar wilgotności i temperatury powietrza . Skala wilgotności umieszczona została na wskaźniku kierunku a skala temperatury na wskaźniku prędkości, wybór pomiaru dokonywano przełącznikiem. Wersja M-49M wyposażona jest kontaktronowy dajnik prędkości i kierunku wiatru M-127 oraz pulpit z cyfrowym odczytem pomiarów (prędkość i kierunek wiatru, wilgotność, temperatura i ciśnienie atmosferyczne) a także w interfejs RS-232.
Wiatromierz M-63M1.
Wiatromierz M-63 poddawany był kolejnym modyfikacjom, po których powstawały M-63M oraz M-63M-1, M-63M-1M, M-63M-1JW. Wiatromierze te konstrukcyjne znacznie różniły się między sobą. Przykładowo M-63 wyposażony był w 3 analogowe wskaźniki. Pomiar kierunku wiatru wykonywany był za pomocą łącza selsynowego. Pomiar prędkości wiatru podzielono na dwa przyrządy pomiarowe jeden wskazywał średnią prędkość wiatru obliczaną za okres 10 minut a drugi maksymalną. Pod każdym wskaźnikiem prędkości był przycisk zerowania przyrządu. Dajnikiem pomiaru prędkości wiatru była prądnica tachometryczna napędzana czterołopatowym śmigłem.
Kolejną wersją rozwojową był wiatromierz M-63M mierzący średnią prędkość wiatru obliczaną za okres 2 lub 10 minut a także maksymalną oraz chwilową prędkość wiatru. W odróżnieniu od wiatromierza M-63 działał impulsowo przy zastosowaniu indukcyjnego czujnika obrotów, to znaczy dajniki prędkości wiatru i jego kierunku były impulsatorami. Ruchome ich części wyposażone były w elementy ferrytowe, które przy każdym obrocie elementu z ferrytem przesuwały się nad trzema impulsatorami. Powodowało to wzrost indukcyjności cewki L3 bloking generatora w impulsatorze, inicjowało to powstanie krótkiej serii impulsów. Po przetworzeniu impulsy zliczane były przez układ pomiaru prędkości, który zliczał je w jednostce czasu. Czyli wykorzystywana jest tu zależność między prędkością wiatru a ilością obrotów wirnika, Kierunek wiatru wyliczany był z przesunięcia fazowego między ciągami impulsów pochodzących z trzech impulsatorów. Pulpit wiatromierza wyposażony był w wskaźnik cyfrowy i dwa wskaźniki analogowe prędkości wiatru i jego kierunku. Analogowy wskaźnik prędkości wiatru wyposażono w dwie skale średniej prędkości i maksymalnej prędkości. Maksymalne wskazania prędkości wiatru usuwa się przyciskiem „zerowanie pomiaru”. Wskaźnik cyfrowy wskazuje aktualną prędkość wiatru. Wskaźnik kierunku wiatru ma także dwie skale. Po lewej stronie wskaźnika kierunku są dwie lampki jedna nad drugą opisane 0-360 górna i 0-180-0 dolna. Zapalenie lampki wskazuje, z której skali należy dokonać odczytu.
Kolejną wersją rozwojową był wiatromierz M-63M-1 zmieniono w nim impulsatory elektroniczne na kontaktronowe oraz pulpit pomiarowy. Wymusiło to zmianę konstrukcji nadajnika prędkości i kierunku wiatru (2.788.004). Nadajnik wyposażony był w czterołopatowe śmigło i pojedynczy ster kierunku z dwiema bocznymi klapami z każdej strony (zabezpieczenie przed trzepotaniem). W dolnej części podstawy umieszczono pręt kierunkowy do zorientowania wiatromierza na kierunek północy. Całość umieszczano na maszcie M-82 lub innym. W nadajniku wiatru zastosowano 3 kontaktrony KEM-2B i 2 kontaktrony KEM-1A oraz 3 magnesy umieszczone na obrotowych elementach. Nadajnik kierunku i prędkości wiatru za pomocą trzech impulsatorów kontaktronowych wytwarzał trzy ciągi impulsów napięcia. Informacje o prędkości i kierunku wiatru przedstawione były w postaci częstotliwości powtarzania impulsów i przesunięcia fazowego między ich ciągami. Po elektronicznej obróbce informacje te podawane były na przyrządy pomiarowe. Pozostałe dwa kontaktrony służyły do włączenia informacji, z której skali wskaźnika kierunku należy dokonać odczytu.
Pulpit wiatromierza M-63M-1 typu MW-1-2-1 wyposażony był w analogowy wskaźnik kierunku wiatru z dwoma skalami. Po lewej stronie wskaźnika są dwie lampki jedna nad drugą opisane 0-90-180-270-360 górna i 180-270-360-90-180 dolna. Zapalenie lampki wskazuje, z której skali należy dokonać odczytu. Prędkość wiatru wyświetlana jest na wskaźniku cyfrowym na próżniowych lampach cyfrowych IW-6. Naciśnięcie jednego z przycisków wyboru pomiaru prędkości opisanych „V-max.”; „V-chwilowe”; „V-średnie” powoduje wyświetlenie odpowiedniej wartości prędkości wiatru na wskaźniku. Pomiar prędkości maksymalnej może być kasowany przyciskiem kasowanie „V-max.”. Pomiar średniej prędkości wiatru włączany był przyciskiem „V- średnie”, osobnym przyciskiem należało wybrać czas uśredniania 2 lub 10 minut. Do celów lotniczych stosowane jest uśrednienie 2 minutowe w międzynarodowej informacji meteorologicznej uśrednienie wiatru wynosi 10 minut.
Nowsze typy wiatromierzy M-63MP i M-63M-1 wyposażone są w nadajniki kierunku i prędkości wiatru DWM z ośmiołopatkowym wiatrakiem i sterem kierunku w formie klina. M-63M-1M i M-63M-1JW różnią się od wiatromierza M-63M-1 jedynie pulpitem z cyfrowymi wskaźnikami.
Zakończenie.
Obecnie w lotnictwie WP nie są używane wiatromierze M-47 i M-63M-1 zastąpiły je automatyczne stacje obserwacji pogody AWOS (Automated Weather Observing System). W zależności od wariantu dokonują pomiarów AWOS I lokalnego ciśnienia atmosferycznego oraz ciśnienia lokalnego (QFE) przeliczonego względem poziomu morza (QNH), prędkości i kierunku wiatru, temperatury wilgotności, temperatury punktu rosy. AWOS II jak AWOS I oraz dodatkowo widzialność, AWOS III parametry AWOS II zwiększone o pomiar zachmurzenia (nefometr), wysokość podstawy chmur oraz pomiar opadów atmosferycznych, AWOS III P dodatkowo identyfikacja opadów atmosferycznych, AWOS IIIP/T dodatkowo wykrywanie burz. Ostatnią z długiej kolejki wariantów AWOS jego najbardziej rozbudowaną wersją jest AWOS IVZR parametry pomiarowe AWOS III P/T ponadto wykrywanie marznącego deszczu oraz ocena stanu nawierzchni pasa startowego. W systemie AWOS stosowane są ultradźwiękowe czujniki prędkości i kierunku wiatru oraz laserowy mierniki (ceilometr) podstawy chmur Vaisala CT-25K (używany w lotnictwie WP). Urządzenia AWOS montowane są także na polowych stacjach meteorologicznych PSM-15 na samochodzie 6×6 Mercedes Benz Sprinter/ZAMET.
Bibliografia.
- Anemorumbometr ARME-M1, Warszawa 1963
- Anemometr N-188 Instrukcja obsługi Szczecin 1976
- Anemometr prędkościowo – kierunkowy M-47, Warszawa 1968
- Anemometr M-63M-1, Poznań 1987
- Przyrządy do pomiarów hydrologiczno – meteorologicznych, Warszawa 1967
- Sternzat Moisej. Semenowicz, Meteorologiczeskije pribory i nabljudienija, Leningrad 1968
- Sprawocznik po gidrometeorologiczeskim priboram i ustanowkam, Leningrad 1976
Opracował Marek Kaiper