Пенетрометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПЕНЕТРОМЕТР Изобретение относится к области исследова. ния свойств грунта путем приложения к ним механических усилий, например ударами моло. та.Известен пенетрометр, который содержит5 механический сбрасыватель с захватами, на.правляющие, ударный молот, наковальню, отжимное устройство, лебедку, зонд, устройство управления, состоящее из импульсного счетчика, реле отсчета импульсов, промежуточного и тягового реле, микропереключателей, расположенных на направляющих и на отжимном кольце и связанных с лебедкой через устройство управления 11.Однако данным пенетрометром невозмож.но производить автоматическую запись на ди. аграммной ленте количества ударов молота и глубины погружения зонда, он позволяет лишь производить заданное количество ударов, после чего по линейке (лекале) отсчитывается 2 О интервал погружения зонда н вручную записывается в журнал изыскателя.Известен также пенетрометр, содержащий зонд со штанговой колонной, соединенной с приспособлением для погружениязонда, датчик количества ударов, датчик глубины погружения зонда в систему управления, состоящуюиз реле тяги, промежуточного реле, лентопротяжного механизма, источника питания, кнопок"пуск" и "стоп", и выключателя 121.Однако в указанном пенетрометре сумматорвыполнен электромеханическим со скользящимиконтактами, которые вполевых условиях являются весьма ненадежными элементами с незначительным сроком службы, кроме того, записанная на диаграммную, ленту информацияне может быть в дальнейшем использованасредствами автоматической обработки,Цель изобретения- повышение надежностиработы пенетрометра.Эта цель достигается тем, что пенетрометр,содержащий зонд со штенговой колонной, соединенной с приспособлением для погружениязонда, датчик количества ударов, датчик глубины погружения зонда в систему управления,состоящую из реле тяги, промежуточного реле,лентопротяжного механизма, источника питания,кнопок "пуск" н "стоп", и выключателя; сн3 74275 стема управления снабжена формирователями импульсов количества ударов и глубины по.гружения зонда, счетчиком, двумя ключами, двумя триггерами, усилителем мощности, элементом совпадения, элементом задержки, тремя генераторами импульсов и двумя дополни тельными промежуточными реле, причем входы формирователя импульсов количества ударов соединены через размыкающие контакты промежуточного реле с датчиком количества уда.ров, выход формирователя импульсов количест. ва ударов подключен к одному из входов пер.ного генератора импульсов и к одному из вхо дов счетчика, другой вход которого соединен с одним из выходов формирователя импульсов глубины погружения зонда, входы которого соединены с датчиком глубины погружения зонда, друтой выход формирователя импульсов глубины погружения зонда соединен с одним из входов первого триггера, выход которого подключен ко входу усилителя мощности, выход котороо соединен со входом первого элемента задержки и со входом первого дополни.тельного промежуточного реле, выход первого элемента задержки подключен к одному из входов второго триггера, один из выходов которого соединен со входом второго элемента задержки, выход которого подключен к другому входу первого триггера, друтой выход второго триггера соединен с входом первого генератора и с одним из выходов первого ключа, вход которого подключен к второму генератору, а другой выход первого ключа и выход второго ключа соединены с лентопротяжным механизмом, который подключен к замыкающему контакту первого дополнительного промежуточного реле, размыкающий контакт которого включен в цепь питания реле тяги, выходы счетчика соединены с соответствующими входами элемента совпадения, выход которого подключен к другому входу второго триггера, а один из полюсов источника питания подключен к реле тяги,. промежуточному реле, первому дополнительному промежутОчному реле и к одному из Выводов второго дополнительного про 45 межуточного рене, другой полюс источника пи.тания соединен через выключатель с одним из замыкающих контактов второго дополнительно.го промежуточного реле и с кнопкой "пуск", соединенный с другим замыкающим контактом Второго дополнительного промежуточного реле и с кнопкой "стоп", которая подключена к другому вьводу второго дополнительного промежуточного реле, а другой замыкающий кон.такт второго дополнительного промежуточного реле и замыкающий и размыкающий контакты первого дополнительного промежуточного реле нодключены к датчику количества ударов.На чертеже представлена схема пенетрометра,Схема ленетрометра содержит зонд 1, щтан.говую колонну 2, корпус силового механизма 3 с закрепленным на нем датчиком 4 глубины погружения зонда, направляющую раму 5, с за. крепленными на ней кулачками 6, направляющие 7, наковальню 8, ударный молот 9, захваты 10 с закрепленнъм на них датчиком 11 количества ударов молота, отжнмное устрой. ство 12, трос 13, лебедку 14, тяговое реле 15, источник 16 питания (аккумулятор), кнопку 17 "пуск", кнопку 18 "стоп" промежуточное реле 19, дополнительные промежуточные реле ,20, 21, формирователь 22 импульсов количества ударов молота, формирователь 23 импуль. сов глубины погружения зонда, триггер 24, управляющий цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизма, усилитель 25 мощности, электронный счетчик 26, элемент 27 .совпадения, генератор 28 импульсов, частотный ключ 29, коммутирующий сигналы количества ударов молота, частотный ключ 30, коммутирующий сигналы интервалов глубины погружения зонда, генератор 31, подающий колебания для записи количества ударов молота, генератор 32,подающий колебания для записи числа интервалов глубины погружения зонда, триггер 33 запуска частотных ключей, элемент 34 задержки остановки лентопротяжного механизма, элемент 35 задержки начала записи на ленте, лентопротяжный механизм 36, контакты 37 и 38 промежуточного реле 21, контакты 39 и 40 промежуточного реле 19, контакты 41 и 42 промежуточного реле 20, выключатель 43.Пенетрометр работает следующим образом.При включенном выключателе 43, нажимая кнопку 17 "пуск", срабатьвает промежуточное .реле 21 и своим контактом 37 блокируется,а контактом 38 подает питание на схему от источника 16 питания, Если захваты 1 О находятся в нижнем положении и захвачен молот 9,то они нажимают на датчик 11 числа ударов молота, последний замыкает свой контакт и срабатьвает промежуточное рею 19, которое своими контактами 39 включает тяговое реле 15. Тяговое реле 15 включает лебедку 14 и захваты 10 с помощью троса 13 поднимаются вмес. те с молотом 9 и датчиком 11 количества ударов молота. В верхнем положении отжимное устройство 12 действует на .захваты 10 и последние отпускают молот 9 под свободное падение. Молот 9 ударяется по наковальне 8 изонд 1 со щтанговой колонной 2 погружаютсяв грунт, Одновременно с отпусканием молота 9(в верхнем положении) размыкаются контакты 11 датчика количества ударов молота и размыкаются контакты 39 и 40 промежуточного реле 19. В момент размыкания контакта 40 от формирователя 22 импульсов количества ударов742759электронного счетчика 26, так как от генера.тора управляется. частотный ключ 19, коммутирующий сигналы количества ударов молота,пропускающий синусоидальные колебания отгенератора 3, подающего колебания для запи.си количества ударов молота на вход лентопротяжного механизма в моменты наличияимпульса генератора 28 на входе частотногоключа 29, коммутирующего сигналы количест-,10,ва ударов молота.Одновременно на ленту лентопротяжногоа- механизма записывается синусоидальный сигнал, поступающий через частотный ключ 30,коммутирующий сигналы интервалов глубины15 погружения зонда от второго генератора 31,подающего колебания для записи числа интервалов глубины погружения зонда от второгогенератора 32, подающего колебания для запи 4 си числа интервалов глубины погружения зон 5 20 да.Процесс записи продолжается до тех пор,пока электронный счетчик 26 возвратится висходное состояние, что определяется элементом 27 совпадения, который в момент возвра 25 шения элсктронного счетчика 26 в исходноесостояние выдаст сигнал и триггер запускачастотных ключей приходит в исходное состояние, после чего генератор 28 импульсовпрекращает работу, закрываются частотныеключи 29 и 30 и поступает импульс на элементзадержки остановки лентопротяжного механизма, с которого через некоторое время поступит сигнал для приведении триггера, управляющего цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизМа 36, в исходное состояние, т.е. лентопротяжный механизм выключается.Элемент 34 задержки остановки лентопротяжного механизма необходим для того, чтобылентопротяжный механизм Зб не останавливатьв момент заполнения электронного счетчика 26,так как в процессе воспроизведения записанной информации необходима пауза между циклами,В момент прихода триггера 24, управляющего цепями запуска и остановки записи лен.топротяжного механизма, в исходное состояниевыключается лентопротяжный механизм 36 ивновь включается тяговое реле 15 и воэобновчо ляется работа пенетрометра со считываниемт количества ударов на заданную глубину погруо жения зонда, которая определяется следующимкулачком 6, расположенным на заданном рас.стоянии от предыдущего. 5молота подается импульс на электронный счетчик 26.Захваты 10 после выключения лебедки 14 под действием собственного веса опускаются и в нижнем положении после захвата молота 9 вновь замыкаются контакты датчика 11 количества ударов молота и вновь тяговое реле 15 включает лебедку 14 и процесс забивания зонда повторяется с выдачей при каждом ударе молота импульса на электронный счетчик 26.Процесс продолжается до тех пор, пока по мере погружения зонда 1 в грунт кулачок б, з крепленный на раме 5, не нажмет на датчик 4 глубины погружения зонда. В момент замыкания контакта датчика 4 глубины погружения зонда от формирователя 23 импульсов глубины погружения зонда подается импульс на триггер, управляющий цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизма Зб. Триггер 2 срабатывает и подает потенциал на усилитель 2 мощности, на выходе которого присоединено промежуточное реле 20, которое срабатывает и контактами 42 включает лентопротяжный механизм 36, а контактами 41 блокирует тяговое реле 15 и процесс пенетрации прекращается.Одновременно с срабатыванием промежуточного реле 20 от усилителя 25 мощности запускается элемент задержки начала записи на ленте (с установкой порядка 1 с, т.е. на время, необходимое для набора оборотов двигателем лентопротяжного механизма) .В момент размыкания контактов датчика 4 импульсов глубины погружения зонда с формирователя 23 импульсов глубины погружения зонда поступает сигнал на электронный счетчик 26 импульсов и производит инверсию счет чика (т.е. все элементы памяти триггера замыкают противоположные положения), После поступления импульса от элемента задержки начала записи на ленте на триггер 33 запуска частотного ключа последний дает импульс и запускает частотный ключ, коммутирующий сигналы интервалов глубины погружения зонда и генератор 28 импульсов. Генератор 28 на. чинает генерировать импульсы, которые поступают на частотный ключ 29, коммутирующий сигналы количества ударов молота, и электрон ный счетчик 26.Так как в электронном счетчике 26 произведена инверсия, то для заполнения счетчика на его вход от генератора 28 импульсов подае ся столько импульсов, сколько было сосчитан за время работы пенетрометра в течение прохождения интервала глубины погружения зонда (расстояние между кулачками 6). За время работы генератора 28 импульсов происходит Запись на лентопротяжном механизме,столько пачек синусоидальных колебаний, сколько импульсов генерирует генератор 28 до замыкания Формула изобретения Пенетрометр, содержащий зонд со штанговой колонной, соединенной с приспособлениемдля погружения зонда, датчик количества ударов, датчик глубины погружения зонда и, и стему управления, состоящую из реле тяги, промежуточного реле, лентопротяжного механиз- ма, источника питания, кнопокпуск" и "стоп" э : и выключателяо т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения надежности работы, систе ма управления снабжена формирователями им. пульсов. количества ударов и глубины ногружения зонда, счетчиком, двумя ключами, двумя 1 О триггерами, усилителем мощности, элементом совпадения, элементами задержки, тремя генераторами импульсов и двумя дополнительными промежуточными реле, причем входы формирователя импульсов количества ударов со;едшены через размыкающие контакты проме.жуточногореле с датчиком количества ударов, выход формирователя импульсов количества , ударов подключен к одному из входов перво го генератораимпульсов и к одному из вхо дов счетчика, другой вход которого соединен с одним иэ выходов формирователя импульсов глубины погружения зонда, входы которого соединень 1 с датчиком глубины погружения зонда, другой выход формирователя импульсов глубины погружения зонда соединен с. одним из входов первого триггера, выход которого подключен ко входу усилителя мощности, вы.ход которого соединен со входом первого элемента задержки и со входом первого допол. ЗО шпельного промежуточного реле, выход первого элемента задержки подключен к одному из входов .второго триггера, один из выходов которого соединен со входом второго элемен.та задержки, выход которого подключен к дру- з 5 гому входу первого триггера, другой выход второго триггера соединен с другим входомпервого генератора, с одним из выходов первого ключа, вход которого подключен к вто.рому генератору, а другой выход первого ключа и выход второго ключа соединены с лентопротяжным механизмом, который подключенк замыкающему контакту первого дополнительного промежуточного реле, размыкающий кон.такт которого включен в цепь питания релетяги, выходы счетчика соединены ссоответствующими входами элемента совпадения выходкоторого подключен к другому входу второготиггера, а один из полюсов источника питанияподключен к реле тяги, промежуточного реле, пер- .вому дополнительному промежуточному релеи к одному иэ выводов второго дополнительного промежуточного реле, другой полюс источника питания соединен через выключательс одним из замыкающих контактов второгодополнительного промежуточного реле и скнопкой "пуск", соединенной с другим замыкающим контактом второго дополнительногопромежуточного реле и с кнопкой "стоп", которая подключена к другому выводу второгодополнительного промежуточного реле, а другой замыкающий контакт второго дополнительного промежуточного реле и замыкающий иразмыкающий контакты первого дополнитель.ного промежуточного реле подключены к датчику количества ударов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Юф 194697,кл, Е 21 В 3/02, 1965.2. Авторское свидетельство СССР Мо 412528,кл, 6 01 й 3/42, 1972.742759 1.оставнтель Л, ШаровТехред М.Петко Редактор рректор А, Гриценко ле в Тираж 1019 ПоЦНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,Заказ 3603/1 О ое 4/ лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная