Способ гидростатического нивелирования

п 546777 Союз Советских Социалистических Республик2) Заявлено 22,01.75 присоединением заявкиГосударственный комитет Совета Мииистров СССР(23) ПриоритетОпубликовано 15.02.77. Бюллетень6Дата опубликования описания 30.03.77 3) УДК 528.546(088,делам изобретеии и открытий 72) Авторы изобретения Мовсесян, И. А. Таплашвили и Г, А. Бабаян артиросян ский политехнический институт им. Карла Маркса 71) Заявптсл СОБ ГИДРОСТАТИтЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИ 54 Изобретение относится к области геодезического приборостроения и, в частности к способам измерения превышений с помощью сообщающихся сосудов, заполненных однородной жидкостью.Известны способы гидростатического нивелирования, основанные на условии статического равновесия жидкости в системе сообщающихся сосудов, в которых измерения уровня производят либо по отсчетным устройствам, установленным в каждом сосуде, либо по отсчетному устройству одного сосуда, установленного на репере, и сигнальным устройствам (электродам), расположенным в контролируемых сосудах Щ.Основным недостатком известного способа является малая производительность измерений превышений, что затрудняет практическую возможность полной автоматизации процесса измерений.Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является гидростатический способ нивелирования с использованием заполненных жидкостью сообщающихся сосудов, соединенных с камерой давления, снабженной индикатором, путем принудительного изменения давления газа в системе сообщающихся сосудов 12.Для повышения точности определения превышений по предлагаемому способу изменяют давление газа в отсеках каждого сосуда, соединенных с камерой давления, и определяют превышение между сравнительными сосудами по разности перепадов уровней жидкости в этих отсеках и смежных, сообщающихся только по жидкости с ними, отсеках, снабженных датчиками уровня жидкости, причем перепады уровней жидкости в каждом сосуде фиксируют В моменты контакта жидкости с датчика ми уровня жидкости сосудов.На чертеже приведена принципиальная схема гидронивелира, реализующего предлагаемый способ,Гидронивелир состоит из двух одинаковых 15 сосудов - сосуда 1, устанавливаемого на репере, и сосуда 2, устанавливаемого на контролируемой отметке. Каждый сосуд содержит перегородку 3, которая разделяет внутренний объем сосуда на два отсека: вспомогательный и измерительный, между которыми имеется сообщение только по жидкости через зазор в донной части сосуда. В верхней части измерительного отсека расположен датчик уровня 4, Воздушные объемы вспомогательных отсеков 25 подсоединены шлангами 5 к камере давления6, а для измерения в них давления воздуха Р, служит манометр 7, В воздушных объемах измерительных отсеков сосудов поддерживается одинаковое и постоянное атмосферное давле ние Р,. При одинаковом давлении воздуха вобоих отсеках сосуда уровни жидкости в них совпадают, а исходная уровенная поверхность занимает положение О - О. Если повысить давление воздуха во вспомогательных отсеках сосудов 1 и 2 уровни жидкости в них опускаются. Так как распределение давления в газах протекает с высокой скоростью, то практически можно считать, что в любой момент времени давление во вспомогательных отсеках сосудов 1 и 2 одинаково, и следовательно, уровни жидкости в них находятся на некоторой одной уровенной поверхности (при условии, что в сосудах одинаковая температура и однородная жидкость). При этом перетекания жидкости из одного сосуда в другой не наблюдается, так как в любом сечении трубопровода жидкость уровновешивается одинаковыми давлениями с обеих сторон. При Рв)Р,жидкость перетекает только из вспомогательного отсека сосуда в измерительный отсек, в котором уровень жидкости поднимается на некоторую высоту Йи (при этом во вспомогательном отсеке уровень жидкости опускается на высоту Й,) относительно исходной уровенной поверхности О - О. Это позволяет рассматривать все процессы отдельно в каждом сосуде и при этом можно написать, что5 ийи - 5 вйвгде 5 и и 5, - площади поперечных сечений измерительното и вспомогательного отсеков, соответственно.Величина перепада ЛЙ между уровнями жидкости в измерительном и вспомогательном отсеках определяется, какЛЙ=-Й+Й,=Й 1+ и 1 в / Для упрощения выкладок считаем, что площади поперечных сечений соответствующих отсеков в сосудах одинаковы, т. е.в - 5 и - и 5 в - 5 в - 5 вно 5 иФ 5 и что датчики уровня 4 в сосудах отстоят на одинаковом расстоянии от оснований сосудов.В процессе измерения превышения с увеличением давления Р, уровень жидкости в измерительных отсеках поднимается и затем фиксируется датчиками уровня в моменты смачивания их жидкостью.Превышение между основаниями сосудов 1 и 2 определяют по формулаЬЬ" - Ьй- Йи Йи -и1+взнай отношениа сечении " и величинывперепадов уровней и ЛЙ и ЛЙ" в отсеках сосудов 1 и 2, измеренных (зафиксированных) в моменты контактирования жидкости с датчиками уровня сосудов.Из рассмотрения перепада уровней жидкости в отсеках можно написать, что величинаперепада ЛЙ между уровнями жидкости в измерительном и вспомогательном отсеках определяется, какР - Рв53(4) 10 Р - Р, Й. =(6) 95 Будем продолжать увеличивать давление Р до момента контактирования уровня жидкости с датчиком уровня в измерительном отсеке сосуда 2. Аналогично, измеряя давление Р", в момент контакта жидкости с датчиком уровня в сосуде 2, находим высоту Й"и подъема жидкости в измерительном отсеке сосуда 2 относительно исходной уровенной поверхности О - О 35 Р, - Рв ОЙи -(7) 40 При этом превышение Н между сосудами определяется по формуле в Рв("з",) Таким образом, зная отношение5 иповперечных сечений отсеков, удельный вес жидкости у и значения Ри и Р, давления возду.ха (или любото другого газа), измеренные вмоменты контактирования жидкости с датчиками уровня в сосудах, находят превышениеН между основаниями этих сосудов,От гидростатического нивелирования предлагаемыи способ отличается тем, что в процессе измерений жидкость в сосудах не остаетсянеподвижной, а от гидродинамическото способа нивелирования отличается тем, что жид.- кость в трубопроводах остается неподвижной,При использовании предлагаемого способачисло сосудов (гидронивелиров) в системе может быть любым, причем измерение превыше"ний можно проводить путем дистанционного65 измерения перепадов уровней например вра. где у - удельный вес рабочей жидкости.Из выражений (2) и (3) следует, чтоЙи -Р, - Р,(Будем увеличивать давление Р, до тех пор,пока не произойдет контакт жидкости с дат 15 чиком уровня 4 в измерительном отсеке, например, сосуда 1, В момент контакта изменяется давление Р,. При этом высота подъемажидкости Йи в измерительном отсеке сосуда 1относительно исходной уровенной поверхности20 О - О согласно формуле (5) равна546777 Составитель Л, Кол 1 обакина Редактор И. Шубина Корректор И. Розняковскай Техред Т. Гревцова Заказ 374/4 Изд. М 185 Тираж 899 Подписое ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мпистпов СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К.35, Раугиская пао., д. 4,5Типография, ир. Сапунова, З мя-импульсным методом или путем измерения давления Р, в системе одним общим измерителем давления, например манометром.Способ гидронивелирования позволяет полностью автоматизировать процесс измерений превышений, а данные регистрировать на записывающем устройстве,Формула изобретенияСпособ гидростатического нивелирования с использованием заполненных жидкостью сообщающихся сосудов, соединенных с камерой давления, снабженной индикатором, путем принудительного изменения давления газа в системе сообщающихся сосудов, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью повышения точности, изменяют давление газа в отсеках каждого сосуда, соединенных с камерой давления, и определяют превышение между сравниваемыми сосудами по разности перепадов уровней жидкости в этих отсеках и смежных, со общающихся только по жидкости с ними, отсеках, снабженных датчиками уровня жидкости, причем перепады уровней жидкости в каждом сосуде фиксируют в моменты контакта жидкости с датчиками уровня жидкости 10 сосудов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Брайт П. П. Геодезические методы измерений деформаций оснований и сооруже ний, изд, Недра, М 1965.2. Патент США М 3561127 кл. 33 в 2, от1971 (прототип).