ОБРАТНЫЙ ОТВЕС Российский патент 1995 года по МПК G01C15/10 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и предназначено для контроля монтажа крупногабаритного оборудования, в частности для закрепления, построения и стабилизации вертикальных линий, а также для целей метрологирования.

Известен обратный отвес [1] содержащий резервуар, заполненный жидкостью, в которую погружен поплавок, скрепленный с одним из концов струны специальным устройством, другой конец которой прикреплен к якорю.

Недостатком известного отвеса при построении вертикальной линии является низкая точность измерений из-за невозможности учета изменения внешних условий, например потоков воздуха, действующих на положение струны.

Известен обратный отвес [2] содержащий резервуар с жидкостью, в которую погружен поплавок, соединенный с верхним концом струны, нижний конец струны жестко скреплен с якорем, дополнительный поплавок, установленный с возможностью соосного соединения с основным поплавком посредством центрирующего механизма захвата и механизма соединения поплавков.

В известном обратном отвесе путем изменения натяжения струны при соединении поплавков осуществляется ослабление влияния внешних условий, что повышает точность измерений.

Однако отсутствие контроля положения струны снижает надежность учета влияния внешних условий в процессе измерений, например, потока воздуха, действующих на струну.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является обратный отвес [3] содержащий струну, резервуар с демпфирующей жидкостью, поплавок с узлом крепления верхнего конца струны, нижнюю втулку и нижний вкладыш, в котором соосно жестко закреплен нижний конец струны, и механический регистратор.

В известном устройстве регистратор положения струны обеспечивает отслеживание величин сдвигов струны под влиянием внешних условий, за счет чего можно частично повысить точность.

Недостатком известного обратного отвеса является невозможность учета поправок, стабилизирующих положение струны (возврата в первоначальное положение), а также эксплуатация отвеса только в стационарных условиях.

Целью изобретения является создание приспособлений для стабилизации положения струны в пространстве и повышение мобильности устройства.

Цель достигается тем, что в известном обратном отвесе, содержащем струну, резервуар с демпфирующей жидкостью, поплавок с узлом крепления верхнего конца струны, нижнюю втулку и нижний вкладыш, в котором соосно жестко закреплен нижний конец струны, и механический регистратор, резервуар выполнен с цилиндрической верхней втулкой и верхним калиброванным вкладышем в виде полого цилиндра, расположенного внутри резервуара соосно с ним, механический регистратор расположен на верхнем конце верхнего вкладыша соосно с ним, выполнен линейным и установлен с возможностью поворота вокруг струны, нижняя втулка и нижний вкладыш выполнены с возможностью фиксированного углового взаимного разворота с шагом 90^о и с возможностью совместного измеряемого перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости, а узел крепления верхнего конца струны выполнен в виде связанного с поплавком натяжного винта с осевым отверстием, через которое пропущена струна, жестко соединенная с обоймой шарикоподшипника, установленного в верхней части натяжного винта. При этом нижние втулки с вкладышем выполнены цилиндрическими, а верхняя и нижняя втулки съемными.

Новые признаки предлагаемого изобретения следующие. Выполнение резервуара с цилиндрической втулкой с калиброванным вкладышем в виде полого цилиндра, расположенного внутри резервуара соосно с ним, закрепление механического регистратора в верхнем конце вкладыша соосно с ним, выполненного линейным с возможностью поворота вокруг струны, обеспечивает измерение отклонений струны от первоначального положения и определение поправок для ее стабилизации.

Выполнение нижней втулки и нижнего вкладыша с возможностью фиксированного углового взаимного разворота с шагом 90^о и с возможностью совместного измеряемого перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости позволяет вносить поправки, стабилизирующие положение струны.

Выполнение узла крепления верхнего конца струны в виде связанного с поплавком натяжного винта с осевым отверстием, через которое пропущена струна, жестко соединенная с обоймой шарикоподшипника, установленного в верхней части натяжного винта, уменьшает влияние внешних условий согласно предлагаемой ниже методике работы с устройством и кручения струны на результаты измерений.

Выполнение нижних и верхних втулок и вкладышей цилиндрическими и съемными позволяет обслуживать одним комплектом обратного отвеса несколько геодезических знаков, транспортировку комплекта, что повышает уровень мобильности.

Ни одно из известных устройств не обладает указанными свойствами, которые способствуют повышению точности и надежности измерений за счет стабилизации положения струны в пространстве. Устройство дает возможность построения стабильных вертикальных направлений для целей, например, метрологирования оптических приборов, вертикального проектирования, хранения высокоточных координат и азимутов.

На чертеже дана принципиальная схема устройства.

Устройство содержит струну 1, закрепленную в верхней 2 и нижней 3 закладных деталях, в которые установлены втулки 4 и 5 соответственно, индикатор 6 часового типа, нижний вкладыш 7 с закрепительными винтами 8, верхний вкладыш 9, натяжной винт 10 с обоймой 11 и шарикоподшипником 12, установленный в отверстие 13 с резьбой на коромысле 14, поплавок 15, резервуар 16 с демпфирующей жидкостью, платформу 17, штангу 18 с регистратором 19 положения струны, например механическим линейным, и защитный кожух.

Для закрепления нижнего конца струны 1 применена цилиндрическая втулка 5 с цилиндрическим калиброванным вкладышем 7. Нижний конец струны 1 укреплен жестко по оси нижнего вкладыша 7. Втулка 5 установлена в закладную деталь 9 на координатные каретки с возможностью перемещения по направляющим (на чертеже не показаны) в двух взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости. Величина перемещения может быть зафиксирована с помощью, например, индикатора 6 часового типа.

Нижняя втулка 5 и нижний вкладыш 7 выполнены с возможностью фиксированного углового взаимного разворота с шагом 90^о.

Веpхний конец струны 1 пропущен через полый цилиндрический вкладыш 9, помещенный во втулке 4 верхней закладной детали 2 и закреплен в натяжном винте 10 с обоймой 11 и шарикоподшипником 12, установленном в отверстие 13 с резьбой на коромысле 14. Коромысло 14 жестко скреплено с поплавком 15, помещенным в резервуар 16 с демпфирующей жидкостью.

Калиброванный вкладыш 9 выполнен в виде полого цилиндра, расположенного внутри резервуара 16 соосно с ним. На верхнем конце вкладыша 9 установлена кольцевая, вращающаяся относительно его оси, платформа 17, несущая штангу 18 для крепления регистратора 19 положения струны, например, микрометра механического типа для линейных измерений. Кожух предназначен для защиты струны 1 от влияния циркуляции воздушных потоков.

Закладные детали 2 и 3 выполнены с возможностью крепления втулок соответственно 4 и 5 и установки их в вертикальное положение, например, как подставка теодолита.

Подготовка устройства к работе состоит из следующих операций.

На перекрытии верхнего этажа, над отверстием для струны 1 обратного отвеса, устанавливают полый бетонный столб с закладной деталью 2, в которую помещают втулку 4; соосно со струной 1 в полу нижнего этажа выставляют (с погрешностью 1±2 мм) нижнюю закладную деталь 3, в которую устанавливают и крепят втулку 5 с вкладышем 7; во втулку 4, закрепленную в закладной детали 2, устанавливают резервуар 16 на вкладыше 9. Через верхнюю часть вкладыша 9 в отверстие пропускают на грузике струну 1, которую закрепляют жестко по оси вкладыша 7 и вместе с ним помещают во втулку 5. Закрепительными винтами 8 вкладыш 7 соединяют с втулкой 5; верхний конец струны 1 закрепляют в обойме 11 натяжного винта 10, который предварительно должен быть выставлен в крайнее нижнее положение.

Устройство работает следующим образом.

Втулки 4 и 5 закладных деталей 2,3 перед началом измерений выставляют вертикально. Далее с помощью микрометра 19 измеряют положение струны 1 относительно центра втулки 4 закладной детали 2 при четырех положениях микрометра 19, отличных друг от друга на 90^о. При этом замеры выполняют по направлениям, параллельным направляющим координатных кареток закладной детали 3. Четыре замера положения струны 1 составляют один полуприем.

Второй полуприем выполняют аналогично первому при положении натяжного винта 10 в крайнем верхнем положении. Наблюдения в приеме при разном натяжении струны 1 позволяет ослабить влияние внешних условий.

Для устранения влияния внецентренности струны 1 относительно оси втулки 5 по окончании первого приема закрепительные винты 8 вкладыша 7 открепляют, вкладыш 7 поворачивают на угол 90^о и закрепляют во втулке 5 и выполняют второй прием наблюдений. В третьем и четвертом приемах вкладышу 7 задают фиксированный разворот по часовой стрелке на угол 90^о. Цикл измерений состоит из четырех приемов. Перед началом цикла наблюдений проверяют герметичность защитного кожуха.

Если из очередного цикла наблюдений расхождения в координатах превышают 0,05 мм (при длине струны до 25 м), то по вычисленным расхождениям координат вносят поправки в положение струны путем перемещения втулки 5 с вкладышем 7 вдоль направляющих координатных кареток на расчетные величины, откладываемые с помощью индикатора 6 часового типа. После введения поправок выполняют контрольные измерения положения струны.

По сравнению с прототипом предлагаемым обратным отвесом можно задавать точное вертикальное направление за счет стабилизации положения струны в пространстве. Кроме того, устройство мобильно, так как может быть перенесено для измерений на заранее выставленные закладные детали.

Использование: при контроле монтажа крупногабаритного оборудования, в частности для построения вертикальных линий. Сущность изобретения: устройство содержит струну, цилиндрическую верхнюю втулку, нижнюю втулку, нижний вкладыш, в котором соосно жестко закреплен нижний конец струны, верхний калиброванный вкладыш в виде полого цилиндра, натяжной винт с осевым отверстием, шарикоподшипник с обоймой, поплавок, резервуар с демпфирующей жидкостью и механический регистратор, расположенный на верхнем конце верхнего вкладыша соосно с ним, выполненный линейным и установленный с возможностью поворота вокруг струны. Нижние втулка и вкладыш выполнены с возможностью фиксированного углового взаимного разворота с шагом 90° и с возможностью известного измеряемого перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ОБРАТНЫЙ ОТВЕС, содержащий струну, резервуар с демпфирующей жидкостью, поплавок с узлом крепления верхнего конца струны, нижнюю втулку и нижний вкладыш, в котором соосно жестко закреплен нижний конец струны, и механический регистратор, отличающийся тем, что резервуар выполнен с цилиндрической верхней втулкой и верхним калиброванным вкладышем в виде полого цилиндра, расположенного внутри резервуара соосно с ним, механический регистратор расположен на верхнем конце верхнего вкладыша соосно с ним, выполнен линейным и установлен с возможностью поворота вокруг струны, нижняя втулка и нижний вкладыш выполнены с возможностью фиксированного углового взаимного разворота с шагом 90^o и с возможностью совместного измеряемого перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости, а узел крепления верхнего конца струны выполнен в виде связанного с поплавком натяжного винта с осевым отверстием, через которое пропущена струна, жестко соединенная с обоймой шарикоподшипника, установленного в верхней части натяжного винта. 2. Отвес по п.1, отличающийся тем, что нижняя втулка и нижний вкладыш выполнены цилиндрическими. 3. Отвес по п.1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя втулки выполнены съемными.