3. Метеокомплекти,їх склад та призначення

Метеорологічне спостереження ведеться у польових умовах за допомогою метеокомплектів №3 та 2. Метеокомплект №3 (МК-3, МК-3М) призначений для ведення метеорологічних спостережень за напрямом та швидкістю вітру, температурою повітря та ґрунту і для розвідки особливостей вітрового режиму на невеликих ділянках місцевості.

До складу комплекту МК-3 входять: анемометр ручний МС-13, термометр-пращ, вимпели (білого та захисного кольорів), компас, указники румбів (8 шт. у чохлі), годинник або секундомір, кишеньковий ліхтар, жердина складана (у чохлі), перочинний ніж, технічний опис, інструкція по експлуатації комплекту та паспорт, резинка, шматок тканини 20х20 см, сумка для зберігання та переносу комплекту. Маса комплекту 3 кг. Розрахунок – одна людина, час розгортання 8 хв. (без урахування зняття даних з приладів). Час згортання 6 хв.

До складу МК-3М входять ті ж прилади та майно, що і до складу МК-3, але замість анемометру МС-13 може входити анемометр ручний індукційний (АРІ-49)

Анемометр ручний МС-13 призначений для вимірювання швидкості вітру від 1 до 20 м/с. Розрахований для роботи при температурі від –45 до +50С та відносній вологості повітря 90% при температурі 20С. Вітроприймачем анемометру є чотирьох чашечна вертушка, що закріплена на хрестовині. Хрестовина надіта на вертикальну вісь, на нижньому ярусі якої є черв’яковий гвинт. При обертанні хрестовини черв’яковий гвинт приводить до дії лічильний механізм. Лічильний механізм складається з системи передаточних коліс та шестиренок та трьох стрілок реєструючої частини. На циферблаті корпусу приладу нанесені три кола з позначками (навколо кожної стрілки). Круг великої стрілки розбитий на 100 позначок, круги малих стрілок – на 10 позначок. Ліва маленька стрілка відмічає сотні, права маленька стрілка – 1000 позначок шкали великої стрілки.

З правої сторони анемометра є ричажок (аретир) для ввімкнення лічильного механізму. Для ввімкнення лічильного механізму аретир переводиться вверх, для вимкнення – вниз. Керувати приладом з укриття можна за допомогою шнура, що прикріплений до аретиру, кінці шнура пропускають через 2 кільця (вушка), що знаходяться з обох кінців аретиру.

У нижній частині корпусу знаходиться конусоподібний гвинт для закріплення анемометру на жердині.

Анемометр з паспортам знаходиться у спеціальному футлярі. Для вимірювання швидкості вітру анемометром МС-13 необхідно:

- вивільнити чашечні напівкулі анемометру від вимпелу, якщо він на них накинутий;

- відрахувати та показати початкові дані з трьох стрілок (можна з двох: малої, що ліворуч та великої);

- підготувати секундомір ті через 10—15 секунд одночасно ввімкнути лічильний механізм анемометра та секундомір;

- через 100 с вимкнути лічильний механізм та зробити відлік за новим положенням стрілок;

- обчислити швидкість вітру шляхом ділення різниці між першим та другим відліками на число секунд – 100. Результат спостереження записати у журнал метеоспостережень.

Анемометр ручний індукційний призначений для виміру усередненої швидкості вітру у наземних умовах у межах від 2 до 30 м-с. Розрахований для роботи у районах із помірним кліматом при температурі від -40С до +45С та відносній вологості повітря 80% при 20С.

Дія анемометру заснована на вимірі кутової швидкості обертання тричашечної метеорологічної вертушки методом електричного та індукційного тахометру.

Вітроприймачем анемометру є вертушка, що складається з трьох чаш, жорстко закріплених у втулці, що насаджена на вісь, яка обертається у насипних шарикопідшипниках. На нижньому кінці вісі жорстко закріплена магнітна система, що складається із сталого магніту, магнітопроводу та температурного компенсатору.

У нижній частині корпусу анемометру прикріплена плата, на якій змонтована індикаторна частина приладу, що складається із вісі з насадженим на неї металічним ковпачком, пружина спіральної стрілки. Циліндрична частина ковпачку знаходиться у кільцевому зазорі між магнітом та магнітопроводом. Швидкість вітру визначається за положенням стрілки відносно шкали, що закріплена на платі.

Прилад має ручку, яка накручується на різьбову частину хвостовику, крім того він комплектується спеціальною стійкою, яка накручується на хвостовик замість ручки у тому випадку, коли анемометр встановлюється на дерев’яна жердина.

У нижню частину корпусу приладу ввернуті дві ніжки, які служать опорою, коли анемометр без футляру кладеться на стіл або іншу пласку поверхню.

Під дією повітряного потоку вертушка разом з віссю завжди обертається лише в одну сторону. Обертаючись разом з віссю магнітна система створює магнітне поле, що викликає у металевому ковпачку віхрові токи.

Взаємодія віхревих токів із магнітним полем магніту викликає момент, що прикладений до металевого ковпачка. Під дією цього моменту ковпачок обертається, закручуючи спіральну пружину. Величина куту обертання вісі з ковпачком пропорційна числу обертів вертушки.

Тобто, відхилення стрілки анемометру пов’язана певною залежністю зі швидкістю вітру.

Порядок роботи при визначені швидкості вітру.

- перевірити працездатність ареометру: обережно обертають вертушку (вручну або подувши на неї) та спостерігають за рухом стрілки до зупинки вертушки: стрілка повинна повертатися до нульової позначки шкали плавно, без ривків та заїдань. Зміщення стрілки відносно нульової позначки не повинно перевищувати 0,5 позначки шкали;

- прикрутити до анемометра ручку або встановити його на жердині. Вертушка анемометру не повинна екрануватися від дії вітру тілом або іншими предметами;

- через 10 – 15 секунд після встановлення приладу, зняти дані за шкалою приладу. при малій поривчастості вітру вимір можна проводити один раз, при великій поривчастості вітру треба визначити середнє значення на основі декількох вимірів;

- у отримані значення ввести шкалові поправки, що вказані у таблиці..

Термометр використовується для вимірювання температури повітря та поверхні ґрунту. Він являє собою циліндричний тонкостінний скляний капіляр. У нижній частині капіляр розширюється, утворюючи резервуар, що заповнений ртуттю (для вимірювання температури нижчої за -36°С виготовляються термометри, що заповнені спиртом).

На зовнішній поверхні термометру нанесені позначки шкали. Ціна позначки зазвичай 0,5° на верхній частині термометр має перемичку або вушко, для прив’язування шнура довжиною 70—80 см. На вільному кінці шнура робиться петля для надівання на палець. Термометр зберігається у картонному футлярі.

Для вимірювання температури повітря необхідно петлю шнура надіти на середній палець, і, стиснувши кисть у кулак, плавними рухами привести шнур із термометром у обертальний рух над головою у горизонтальній площині. Після 100 обертів (1 хв.) влітку, 200 обертів (2 хв.) взимку потрібно сповільнити рух, розігнути вказівний палець та намотувати на нього шнур до тих пір, доки термометр не підійде до пальців. Але підносячи термометр до себе, не торкатися його нижньої частини, відрахувати температуру.

Для вимірювання температури поверхні ґрунту необхідно вибрати ділянку місцевості, покласти термометр горизонтально шкалою догори (на голому ґрунті термометр кладеться у мілку канавку та через 10 хвилин, не торкаючись термометра зняти дані та записати до журналу.

Вимпел призначений для визначення напряму вітру. Він являє собою стрічку білого або захисного кольорів з легкої але щільної матерії шириною біля 3 см та довжиною 70—80 см. На одному з кінців стрічки є петля. Цією петлею стрічку надягають на конусоподібний гвинт анемометру при закріплені приладу на жердині. Вимпел відхиляється за вітром та показує напрям, який визначається за компасом, або за встановленими навколо жердини покажчиками румбів.

Покажчики румбів являють собою невеликі дерев’яні загострені донизу дощечки (пластини) з нанесеними на них початковими буквами назв сторін горизонту.

Покажчики встромляються у землю навколо жердини та слугують для визначення напряму вітру за вимпелом. У комплект входить вісім пластин.

Складана жердина призначений для встановлення анемометру з вимпелом та складається із трьох дерев’яних (металічних) ланок. Нижня ланка має загострений кінець для встромляння у ґрунт. Для встановлення анемометру у торці верхньої ланки є гніздо.

Усі три ланки з’єднуються за допомогою втулок (карабінів). Для перенесення жердини є чохол.

Компас слугує для встановлення покажчиків румбів при роботі із вимпелом, а також для окомірного (візуального) визначення напряму вітру.

При розгортанні МК-3 необхідно: (дати під запис)

- винути ланки жердини з чохлу та встромити у землю загострений кінець нижньої ланки жердини;

- з’єднати верхню та середню ланки жердини;

- дістати компас, звільнити стрілку та покласти його біля встромленої у землю нижньої ланки жердини на деякій відстані від неї (щоб виключити вплив металевого наконечника на стрілку);

- вирахувати місце біля нижньої ланки на сонячному боці та покласти термометр-пращ для виміру температури ґрунту;

- у відповідності з компасом на відстані двох ланок від ввіткнутої у землю нижньої ланки встановити покажчики румбів;

- прибрати компас до сумки, попередньо закріпивши стрілку;

- дістати з футляру анемометр та вимпел, надіти вимпел петлею на конусоподібний гвинт анемометру, встановити анемометр на торцевій частині верхньої ланки;

- повністю встановити жердину метеокомплекту: до встромленої у землю нижньої ланки приєднати середню та верхню ланки;

- повернути анемометр на жердині, так, щоб при знятті з нього даних відер дув в обличчя;

коли спостереження не ведеться, лічильний механізм слід вимкнути, а вимпел накинути на чашечні напівкулі анемометру, щоб вони не оберталися дарма;

- підготувати годинник (секундомір), олівець, а вночі – ліхтар ;

- підготувати для записів журнал метеоспостережень, та бланки метеодонесень.

Метеокомплект №2 (МК-2) призначений для ведення спостереження за погодою: визначення швидкості вітру, визначення температурного градієнту у приземному шарі, визначення температури , вологості повітря та атмосферного тиску у польових умовах.

У склад комплекту входять: анемометр ручний, термометр-пращ, барометр-анероїд, психрометр аспіраційний, вимпели (білого та захисного кольорів), компас, покажчики румбів, годинник або секундомір, кишеньковий ліхтар, складана жердина, перочинний ніж, журнал метеоспостережень, бланки метеодонесень, технічна документація та інші приладдя. Комплект укладається у ящик-футляр. Маса комплекту – 12 кг. Розрахунок – 1 людина. Час розгортання – 10 хв (без врахування часу на зняття даних з приладів). Психрометр призначений для визначення температури повітря та температурного градієнту у приземному шарі повітря. Він складається з двох однакових ртутних термометрів, закріплених у металевій рамці, та вентиляційного механізму. Резервуар одного з термометрів загорнутий у шар батисту, який перед вимірюванням вологості повітря змочується водою.

До психрометру додаються наступні приладдя: гак для підвішування психрометру під час роботи з ним, спеціальний утримувач (кронштейн) для установки психрометру горизонтально; піпетка для змочування батисту; затискач для піпетки; запасний батист (що нарізаний шматочками розміром 15—60 мм). Кожний психрометр має паспорт із поправками до показання термометра.

Для перенесення психрометр кладеться разом з приладдями у футляр.

Для вимірювання температури повітря психрометр необхідно:

- встановити на жердину;

- дістати гак психрометру та вкрутити в установлену жердину;

- дістати з футляру психрометр, завести пружину вентилятору, зробивши 25-30 напівобертів гачком, відкинути дужку та повісити психрометр на гак;

- через 2-3 хвилини зробити відлік за лівим (“сухим”) термометром з точністю до 0,1°С;

- ввести поправку із атестату термометру;

- результати вимірів занести до журналу.

Для визначення температурного градієнту, тобто різниці температур на висоті 200 см та 50 мм від поверхні ґрунту, психрометр встановлюють послідовно на цих висотах. Спочатку психрометр підвішують на висоті 200 см (використовується крюк психрометру), так щоби резервуари термометрів були точно на висоті 200 см від поверхні ґрунту. Потім психрометр встановлюється на висоті 50 см на спеціальному держателі, що прикріплений до жердини. У обох випадках вимірювання температури відбувається за “сухим” термометром. Роблять це двічі у наступному порядку: вверх-вниз-вверх-вниз, послідовно змінюючи місцями психрометр. У кожному положенні вентилятор психрометру повинен працювати не менше двох хвилин, для цього пружину вентилятору необхідно кожного разу (зазвичай після чотирьох хвилин) дозаводити до повної роботи вентилятора або в кожному новому положенні кожного разу дозаводити пружину на 10-15 напівобертів ключем. У отримані виміри температури ввести поправки із перевірочних свідоцтв та взяти різницю низ-верх. Результати вимірів занести до журналу.

Для визначення вологості повітря психрометром необхідно:

- встановити жердину;

- дістати гак психрометру та вгвинтити його до жердини (або у стовбур дерева) на висоті росту метеоспостерігача так, щоб при відліку шкала знаходилася на рівні очей;

- дістати з футляру психрометр, відкинути дужку та повісити психрометр на гак;

- підготувати піпетку з водою для змочування батисту на термометрі;

- вижати частину води з резинової груші у скляну трубку піпетки приблизно на 0,7-0,8 частини її довжини, щоб при змочуванні термометру вода не переливалася через край, та закріпити цей рівень води, перехвативши для цього гумову грушу піпетки в її горлової частині пальцями або зажимом;

- тримаючи грушу у правій руці, обережно ввести скляну трубку піпетки у захисну трубку правого термометру, резервуар якого повинен бути обгорнутий шаром батисту; при змочуванні не можна натискати на грушу, оскільки вода може потрапити на резервуар лівого (“сухого”) термометру, що різко змінить його показання;

- через декілька секунд відпустити зажим та втягнути залишок води із скляної трубки піпетку у гумову грушу; потім прибрати піпетку;

- зняти психрометр та, утримуючи за корпус вентилятору, обережно витрухнути надлишок води із захисної трубки правого термометру;

- Завести пружину вентилятору, зробивши 25-30 напівобертів ключем, та повісити психрометр на гак;

- через 3-4 хвилини, тобто коли встановиться рівновага температури (що визначається припиненням відпуску ртуті у “вологому” термометрі), провести відлік показів обох термометрів, спочатку сухого, а потім мокрого;

- внести у дані поправки із перевірочних свідоцтв кожного з термометрів;

- за виправленими підрахунками знайти у психрометричній таблиці значення абсолютної та відносної вологості повітря;

- результати визначення вологості повітря записати до журналу.

Психрометри використовуються при температурах вищих за 0°С.

Барометр-анероїд призначений для вимірювання атмосферного тиску, механізм барометру-анероїду складається з металічної анероїдної (з гофрованою поверхнею) коробки, пластинчатої пружини, стрілки покажчика та шкали із позначками на циферблаті. Ціна позначки шкали 0,5 мм рт ст. Для вимірювання температури самого приладу у вирізі циферблату поміщений вигнутий термометр.

Головною частиною барометру-анероїду є анероїдна коробка, з якої видалене повітря та простір заповнений нейтральним газом – азотом. Від сплющування зовнішнім тиском коробка захищена пружиною, один кінець якої приєднаний до кришки коробки, а іншою до станини анероїду. При зміні зовнішнього тиску повітря коробка стискується або розжимається. Вертикальні коливання коробки або пружини передаються системою ричагів та передач стрілці анероїду, що рухається циферблатом.

Кожен анероїд забезпечений повірочним свідоцтвом (атестатом)

Зберігається барометр у спеціальному футлярі.

Для визначення атмосферного тиску необхідно:

- відкрити кришку футляру барометру;

- відміряти показання термометру при барометрі-анероїді;

- Виміряти тиск у мм рт ст на рівні метеостанції з точністю до 1,1 мм (місцевий) тиск;

- обчислити за таблицями поправку на приведення показників приладу до 0С;

- виписати з паспорта приладу поправку шкали та додаткову поправку;

- скласти усі три поправки та алгебраїчно додати до значень, що показав прилад;

- за таблицею привести дані, що отримані за допомогою приладу, до тиску на рівні моря;

- результати вимірів записати у журнал.

Інші прилади, що входять у склад МК-2 вивчені у першому учбовому питанні.