Устройство для измерения деформаций льда

11) 7127 Союз Советски оциалистически РеспубликЕТЕЙЬС Дополнительное к а 2657344,18-25 151) М 116 01 Я 2516 22) Заявлено 07.08,7 и1 соедицецием зая Государственныи комитет СССРюллетець4 по делам изобретен и открытий 45) Дата опу анпя 30.01,8 ликования) Заявител цтарктическии научноинститут енина арктиче исследоват ТРОЙСТВО ДЛЯ И ЛЬ15 ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ С Изобретение относится к области измерения деформаций, возникающих во льду в результате волновых и температурных воздействий.Известны кварцевые штанговые деформометры и деформографы, которые используют для измерения деформаций, возникающих в земной коре в результате различных сейсмических явлений, таких как землетрясения, приливные волны 1.С целью исключения влияния на показания приборов метеорологических факторов, известные деформографы, как правило, устанавливают в специально построенных шахтах, где влияние изменений температуры воздуха на кварцевую штангу - основной элемент прибора, ничтожно и практически никак не сказывается на показаниях последнего.Использование штангового кварцевого деформографа для исследований ледяного покрова, особенно в арктических и антарктических областях, без специального термостатирования невозможно, так как сказывается влияние температуры окружающего воздуха, а оборудовать специальную шахту не представляется возможным.Ближайшим техническим решением является штанговый деформограф 2, содержащий кварцевую штангу, один конец ЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ которои жестко связан с постаментом, скрепленным с грунтом, свободный же конец штанги покоится на другом постаменте. Там же устанавливают регистрирующее устройство. Положение штанги в пространстве задают с помощью ряда подвесных опор, которые устанавливают на бетонных столбах на расстоянии 1,5 - 2,5 метров друг от друга. Поскольку деформограф установлен в специальной шахте, на показаниях прибора не сказывается влияние температуры окружающей среды.К недостаткам известного деформографа следует отнести тот факт, что использовать его для измерения деформаций льда без существенных конструктивных переделок практически невозможно, так как на показания прибора будут оказывать влияние колебания температуры воздуха. елью изобретения является нсклю температурной деформации штанги.Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения деформаций льда снабжено компенсационным штоком, который расположен у свободного конца штанги, одним концом жестко связан со стойкой, заделанной в лед, а противоположным, с закрепленным на нем преобразователем перемещений, направлен в ту же сторону, что и свободный конец кварцевой штанги. Материал и длину штока подбирают таким образом, чтобы обязательно выполнялось соотношениегде 1 - длина штока;Л - длина кварцевой штанги;а - коэффициент линейного теплового расширения кварца;0а - коэффициент линейного теплового расширения материала штока.На чертеже представлено устройство для измерения деформаций льда.Предлагаемое устройство содержит квар цевую штангу 1, один конец которой жестко связан с постаментом 2, скрепленным со льдом, стойку 3, которая также скрсплена со льдом и одним верхним концом жестко связана с компенсационным штоком 1. На 20 конце компенсационного штока 4 закреплен параметрический преобразователь перемещении свободного конца штанги 5.Работа устройства осуществляется следующим образом. Штанга из кварцевого 25 стекла 1 жестко скреплена со льдом при помощи постамента 2, Второй конец штанги свободно смещается относительно льда при расширении или сжатии последнего, Смещения свободного конца штанги относительно 30 льда регистрируются при помощи параметрического датчика 5, закрепленного на температурном компснсаторе 4, который в свою очередь заделан в стойку. С изменением температуры окружающей среды ме- З 5 няются лш 1 ейные размеры кварцевой штанги 1, что является ошибкой измерений. Одновременно и ту же сторону меняет свою длину компенсационный шток 4, поэтому зазор между параметрическим датчиком 5 1 О и свободным концом кварцевой штанги остается постояппьм, и таким образом удается исключить ошибку, возникающую изза собственных температурных колебаний штанги. 45Напр имср, длина кварцевой штанги У, - 1000 см; коэффициент линейного температурного расширения кварца а=0,5 10 в . Материал штока компенсатора - алюминий, Коэффициент линейного темпе ратурного расширения алюминия а=25,5 10 - . Тогда длина штокаЕ == 19,6 (см).В этом случас при изменении температуры окружающей среды длина штока и кварцевой штанги изменится настолько, что зазор останется постоянным.Введение температурной компенсации в штанговые кварцевые деформометры позволяет значительно расширить сферу использования таких устройств и применять их как для измерений деформаций льда, так и для исследования деформаций грунтов.Макет устройства для измерений деформаций льда был испытан на ледовом покрове Финского залива и на дрейфующей полярной станции Северный полюс - 23, где одинаково хорошо зарекомендовал себя в работе.Формула изобретенияУстройство для измерения деформаций льда или грунта, содержащее кварцевую штангу, один конец которой жестко связан с постаментом, скрепленным со льдом или грунтом, стойку и параметрический преобразователь перемещений свободного конца штанги, отличающееся тем, что, с целью исключения температурной деформации штанги, устройство снабжено компенсационным штоком, причем последний расположен у свободного конца штанги, одним концом жестко связан со стойкой, заделанной в лед пли грунт, а противоположным, с закрепленным на нем преобразователем перемещений, направлен в ту же сторону, что и свободный конец кварцевой штанги, а длина и материал штока подобраны таким образом, чтобы выполнялось соотношениегде 1 - длина штока;Ь - длина кварцевой штанги;а - коэффициент линейного теплового расширения кварца;а - коэффициент линейного теплового расширения материалаштока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР469108, кл. 6 01 Ч 1/20, 1975.2. Латынина Л. А. Анализ работы штангового деформографа, АН СССР, ин-т физики земли,4218-72 деп, М., 1977 (прототип).Составитель А. Волков Редактор Н. Коляда Техред А. Камышиикова Корректор Р. Беркови аказ 2663/7 Изд,101 Тираж 1033 Подписное ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунова