Гидростатический нивелир

(19) (11) З(51) С 01 С 5/О сР П ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(21) 3408166/18-10 (22) 15. 03. 82 (46) 30,09,83. Бюл. Р 36 (72) А.К.Мозгов, А.Г.Прихода, А.Е,Блюм и В.В,Щербаков (71) Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (53) 528.541(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 583403, кл. 6 01 С 5/04, 04.,04.76.2. Патент США Р 3815423, кл. С 01 С 5/04, 1974.3. Авторское свидетельство СССР Р 303606, кл С 01 С 5/04,04.12.69 (прототип). (54)(57) 1,ГИДРОСТАТИЧЕСКИЯ НИВЕЛИР, содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенные между собой и заполненные жидкостью,Ч РМ о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности путемуменьшения влияния механических воздействий, а также увеличения производительности, он установлен натранспортном средстве и снабженблоками управления и регистрации,один из датчиков давления расположен над другим по отвесной линиина фиксированной относительно неговысоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдольпродольной оси транспортного средства на расстоянии, равном длинеокружности колеса, с которым связан датчик его оборотов, служащийблоком управления, выход которогосоединен с входом блока регистрации,а второй и третий входы этого блокасоединены с датчиками давления.1044976 2. Нивелир по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что компенсационная камера установлена с возможностью иэме 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля определения превышений на местности в режиме непрерывной записи,Известны гидростатические нивелиры, содержащие сообщающиеся емкости, соединенные трубопроводами изаполненные жидкостью, в которыхдля уменьшения влияния гидроударатрубопровод, составленный иэ вертикальных и горизонтальных частей,выполнен в виде кольцевых витков,симметрич ны х от носит ель но н апра вл ен иядвижения жидкости при гидроударе 1 1.),Недостатком указанных гидростати-ческих нивелиров является снижениеточности измерения при быстро меняющихся величинах измеряемых превышений. Это вызвано тем, что приопределении превышения часть жидкости иэ верхней емкости перетекаетв нижнюю, после чего измеряется уровень жидкости в обеих емкостях.Кольцевые нитки увеличивают времяперетекания жидкости, поэтому прибыстро меняющихся иэмеряемых величинах превышений отсчеты будут сниматься до установления истинногоуровня, соответствующего определенному превышению,Известны гидростатические нивелиры для определения превышениймежду точками местности, содержащиеманометрический датчик давления спредохранительным узлом для исключения влияния гидравлических 35ударов на датчик в момент переносаприбора с точки на точку, соединенные с компенсационной камерой.С помощью предохранительного узлаоператор отключает воздейстние40столба жидкости на датчик давленияна время переноса прибора с точкина точку. Одна из конструкцийкомпенсационной камеры (ей приданаобтекаемая форма) позволяет работать с Ъанным нивелиром одному оператору, В данном случае оператор переме"щает (подтягивает) компенсационнуюкамеру к себе, устанавливает наточку, а сам с манометрическим датчиком.переходит на следующую точку хода 121. 50Однако взятие отсчета по данномунивелиру производится только послепрекращения колебательных движенийжидкости.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достиганения ее положения в горизонтальной ивертикальной плоскостях корректиру-.ющим приспособлением. емому результату является двухсторонний гидростатический нивелир, содержащий два одинаковых измерительных блока, соединенныхмежду собой соединительным шлангом, Каждый блок содержит датчик давления, соединенный посредстном вспомогательного шланга с пеоеоаспоеделительным устройством (компенсационной камерой) в виде дополнительной емкости для автоматического перераспоеделения давления жидкости с одного датчика давления на другой при изменении знаканаклона местности Г 31.К недостаткам известного нинелира также относятся низкая точность при воздействии гидравлических ударов и невысокая производительность нивелирования, в частности, из-эа невозможности применения транспортных средств.Цель изобретения - повышение точности гидростатического нивелира путем уменьшения влияния механических воздействий, а также увеличение про изводительности.Поставленная цель достигается тем, что гидростатический нивелир, содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенные между собой и заполненные жидкостью, ,установлен на транспортном средст(ве и снабжен блоками управления и регистрации, один иэ датчиков давления расположен над другим по отвесной линии на фиксированной относительно него высоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдоль продольной оси транспортного средства на расстоянии равном длине окружности колеса, скоторым связан датчик его оборотов, служащий блоком упранления, выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй и третий входы этого блока соединены с датчиками давления.Компенсационная камера установлена с возможностью.изменения ее положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях корректирующим приспособлением.На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого нивелира; на фиг.2 - расположение нивелира на транспортном средстве.Гидростатический нивелир (фиг.1) содержит датчик 1 давления (напри 1044976мер, манометрический, газовый илижидкостный), расположенный непосредственно над таким же датчиком 2 давления на фиксированнойвысоте.б и соединенный с ним жестким трубопроводом 3, компенсационную камеру 4, соединенную с верхней частью трубопровода шлангом 5,блок 6 регистрации, входы которогосоединены с датчиками давления черев преобразователи 7 и 8, и механически соединенные с ними штоки 9и 10, а также с выходом блока 11управления, Компенсационная камера 4 закреплена на основании 12 спомощью винтов 13 и 14. Основание 12и винты 13 и 14 выполняют функциикорректирующего приспособления, изменяющего положение компенсационнойкамеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Вся система залитарабочей жидкостью (например, ртутью).и расположена на транспортном средстве (фиг.2). Расстояние между дат(чиками Ь = 2 В, где В - радиус колеса транспортного средства,Блок 6 регистрации представляетсобой регистратор с магнитной лентой или диском.Преобразователи 7 и 8 представляют собой устройства, преобразующие неэлектрические величины - линейные перемещения штоков 9 и 10в электрический сигнал,напримермеханотронные, электромагнитные,фотоэлектрические устройства, обеспечивающие высокую точность преобразования в широком диапазоне рабочихчастот.Блок 11 управления представляетсобой датчик оборотов колеса транспортного средства и может быть выполнен, например, в виде магнита икатушки, фотоэлемента и источникасвета ит,п.Работа устройства основана наследующем. Если транспортное средство стоит на площадке, имеющейуклон, датчик 1 будет испытыватьдавление Р равноеР уЗи (1)где Ь - высота столба жидкостиот уровня жидкости в компенсационной камере до датчика 1;9 - плотность жидкости;ускорение силы тяжести вданной точке.Датчик 2 будет испытывать давление Р равноеР =рФ (2)Разделив равенство (1) на равенство (2), получим.Р Фи1 (3)В момент действия на гидростатический нивелир механических нагруэок, вызывающих гидроудар (удар,вибрация, изменение скорости движения транспортного средства и т.д.),изменится ускорение, действующеена столб жидкости (9 ), что вызоветсоответственно изменение давлений,измеряемых датчиками 1 и 2, и которые будут равны соответственноР= )Зп, Р = )9 и, (4) 10 Иэ равенства (4) следует, чтоР(5)Приравнивая левые части уравнений (3) и (5), получим15 РР Р(7)Р= - -Р Рт Учитывая, что в современныхгидростатических нивелирах измеряемые превышения считывают непо средственно с унифицированной шкалыприбора, измеряющего давления жидкости, предварительно проградуирован-ной в единицах высоты, получимЬла., д (8)Но Л , как видно на фиг.1, Равно.- +а, (9)2.где а - известное, фиксированное 35 расстояние между датчиками1 и 2 давленияС учетом выражения (9) рабочаяформула определения превышениядля гидростатического нивелира будет иметь вид(10)Таким образом, имея на любой момент показания датчиков 1 и 2, зная 45 величину о , находится искомоепревышение в условиях воздействияна гидростатический нивелир гидравлических ударов.Гидростатический нивелир работает .следующим образом.Для определения превышений наестности прибор размещают на трансортном средстве, при этом датчикидавления и компенсационную камерурасполагают вдоль его продольнойоси, а расстояние между ними устанавливают равным длине .окружностиколеса тра.фспортного средства. Придвижении транспортного средства сигнал в виде изменения давления пре образуется датчиками 1 и 2 давленияв линейные перемещения штоков 9 и 10,которые, в свою очередь, преобразуются в электрический сигнал преобразователями 7 и 8, При прохождении 5 транспортным средством расстояния,Заказ 7533/38 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 когда компенсационная камера 4 находится точно над предыдущей, точкой расположения датчиков 1 и 2, по команде с блока 11 управления электрический сигнал с преобразователей 7 и 8 поступает в блок б регист рации, где записывается на магнитную ленту, С помощью винтов 13 и 14 осуществляется корректировка положения компенсационной камеры 4, В горизонтальной плоскости корректиров ка осуществляется винтом 13 с целью точной установки расстояния между датчиками давления и компенсацион-, ной камерой, равного длине окружности колеса транспортного средства, Несоответствие длины окружности колеса транспортного средства расстоянию между датчиками и компенсационной камерой определяется на специальном профиле длиной 0,5-1,0 кмВ вертикальной плоскости корректировка осуществляется винтом 14 с целью исключения и учета систематической погрешности датчиков 1 и 2,обусловленной их нелинейностью. Величина вертикального перемещениякомпенсационной камеры определяетсяна высотном базисе (тот же базис длиной 0,5-1,0 км, имеющий известныевысоты конечных точек) . Конструкция гидростатического нивелира позволяет повысить точность измерений при воздействии гидравлических ударов и использовать его на транспортных средствах, что значительно повышает производитель- ность работ. Экономический эффет от использования предлагаемого гидростатического нивелира по сравнению с базовым объектом составляет 4700 руб,в год за счет повышения производительности труда,