СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЛЕДНИКА И РАДИОПЕРЕДАТЧИК Российский патент 1997 года по МПК G01S1/04 

Изобретение относится к отраслям народного хозяйства, ведающим изучением баланса пресных вод на Земле, в частности, гляциологии и может быть использовано для исследования ледников с тем, чтобы пополнить недостаточные сведения гидрологического характера. Кроме того, изобретение может быть использовано в случаях, требующих контроля за перемещением предметов, участков рельефа в горной местности, например, оползней, селей, лавин, а также при контроле за изменением давления вокруг каких-либо участков, например, при взрывах.

Известен способ определения скорости движение ледника, заключающийся в том, что на определенное место ледника устанавливают метку, фиксируют время ее установки, определяют скорость движения ледника по скорости перемещения метки на заданное расстояние за интервал времени между временем установки метки и времени окончания измерения (спутник альпиниста, М. 1970 г. с. 262 263). Способ взят за прототип.

Недостатком описанного способа является необходимость неоднократного присутствия наблюдателя, что ненадежно, трудоемко, затруднительно, а порою - невозможно, а также необходимость обновлять исчезающую под снегом метку, что также не всегда возможно.

Предлагаемый способ позволяет избежать указанные недостатки, что является целью способа.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве метки используют радиопередатчик, устанавливают режим включения радиопередатчика по перепаду атмосферного давления на заданном расстоянии перемещения радиопередатчика, время окончания измерения определяют по фиксированию сигналов радиопередатчика, появляющихся в нижней части пути.

Известен радиомаяк, состоящий из радиопередатчика, излучающего определенные сигналы, принимаемые радиопередатчиком (Советский энциклопедический словарь, М. 1985, с. 1090). Его недостаток, не позволяющий использовать в предложении независимость от давления.

За прототип устройства принято устройство, включающее в себя радиопередатчик, электрически соединенный с источником его электропитания, датчик давления мембранного типа (сильфон) для обеспечения работы радиопередатчика (а.с. 72910, кл. G01S1/04, 1948). Его недостаток прямое соединение питания и передатчика через механический коммутатор в виде датчика давления, т.к. при этом снижается надежность соединения питания и передатчика, кроме того, система питания, непрерывного включения, недолговечна.

Предлагаемое устройство позволяет избежать указанные недостатки, что является целью устройства.

Поставленная цель достигается тем, что электролит находится в оболочке с подвижной стенкой, помещенной в герметичную полость, содержащую ампулу со сжатым газом с возможностью ее разрушения при механическом контакте с сильфоном при уменьшении его объема. Электролит отделен от электродов источника питания клапаном с возможностью его открывания в сторону электродов.

Общий вид устройства схематически показан на фиг. 1. Схематическое изображение источника питания показан на фиг. 2.

Радиопередатчик содержит: полое жесткое тело 1 с единичными мелкими отверстиями на нем, переходящее в штыкообразный выступ 2, являющийся антенной радиопередатчика 3 электрически и механически объединенного с источником питания 4, которые подвешены на амортизаторах 5 в полости тела 1.

Полость источника питания 4 и оболочка с подвижной стенкой 6 соединены отверстием клапаном 7, подпружиненным и открывающимся в полость источника питания 4. Оболочка с подвижной стенкой 6 размещается в жесткой герметичной полости 8 с тупиком 9, имеющим электрическую нерастягиваемую стенку, в котором находится хвост 10 ампулы 11 со сжатым газом, фиксированной в герметичной полости 8 к стенке. В ампуле 11 находится газ, могущий образоваться из твердого, например, CO₂, либо жидкого, например, хлорэтил, состояния.

Эластический нерастягивающий тупик 9 находится в выемке крюка 12, жестко соединенного с датчиком давления мембранного типа 13, который другим концом жестко соединен с упругой биметаллической (термокомпенсационной) пластиной 14.

По углам в полости источника питания 4 расположены входные отверстия трубочек 15, попарно заканчивающихся в закрытых снаружи подпружиненными клапанами 16 устьях 17. Внутреннее сечение трубочек 15 составляет 1 2 мм.

К наружной стенке герметичной полости 8 прикреплена замкнутая полурасплавленная эластичная оболочка 18, помещенная вокруг жесткой сетки 19, являющейся продолжением стенок герметичной полости 8. Внутри этих образований находятся эластический нерастягивающий тупик 9 и датчик давления мембранного типа 13. Таким образом, пространство под оболочкой 18 разделено сеткой 19 на сообщающейся через ее ячейки пространства над этой сеткой и под нею. Оболочка 18, полурасправленная в складских условиях, должна быть полностью расплавлена на высоте 10 12 км выше любого горного массива. Эластическая 18, как и оболочка с подвижной стенкой 6 нерастягиваема.

Стержень 20, прикрепленный к датчику давления мембранного типа 13, может перемещаться в трубке 21, фиксированной к стенке 19. Штифт 22 на отрезке с резьбой имеет ползун 23, прикрепленный к датчику давления мембранного типа 13 пластиной 14. Штифт 22 опирается на стояк 24, в котором он может вращаться, и на стенки отверстия в сетке 19, через которое он проходит другим концом. От продольного смещения штифт 22 защищен щеткой 25 и штурвалом 26, имеющим выступ на боковой поверхности. Щечка 25 и штурвал 26 расположены по разные стороны сетки 19. На прямолинейную часть крюка 12 одет ограничитель 27 в виде кольца, жестко фиксированного ножкой к стенке сетки 19. Со стороны штурвала 26 в стенке жесткого тела 1 расположена заглушка 28 заподлицо с поверхностью этого тела, фиксируемая в нем с помощью, например, резьбы. На наружной поверхности эта заглушка имеет зацепы для ввинчивания ее в тело. Хомуты 29 фиксируют к стенке герметичной полости 8 ампулу 11. Источник питания 4 снабжен электродами 30.

Устройство и его составляющие устойчиво к механическим, химическим, температурным и иным воздействиям, которыми оно подвержено при реализации способа.

Способ осуществляют при работе описанного радиопередатчик следующим образом. В снаряженном устройстве (в оболочку с подвижной стенкой 6 помещен электролит, произведены необходимые монтажные работы и т. п.) ползун 23 помещен на штифте 22 в крайнем левом положении, допускающем нахождение устройства на уровне моря. При этом крюк 12 вместе с датчиком давления мембранного типа 13 максимально отогнуты от хвоста 10 и его повреждение исключено, поскольку в заводских и транспортировочных условиях (наземный, воздушный транспорт) датчик давления мембранного типа сжаться более, чем на величину атмосферного давления (поверхность земли) и надавить крюком 12 на хвост 10 не может. Произвольное смещение датчика давления мембранного типа 13, например, вследствие тряски, ударов, исключено, т.к. этому помещают следующие элементы, фиксирующие датчик давления мембранного типа 13 и крюк 12: ограничитель 27, стержень 20 в трубке 21, пластина 14, с помощью ползуна 23 фиксированная к несмещенному штифту 22.

При реализации предложения по известным данным о леднике определяют начало исследования во времени и пространстве и конец его, но только в пространстве, т.к. информация о времени окончания будет получена с использованием способа. Практически для этого намечают точку на леднике, куда будет установлен радиопередатчик начальную точку, а также намечают конечную точку, до которой планируют смещение участка ледника вместе с этим устройством-меткой. Чтобы определить длину пути между этим точками, используют традиционные методы измерение шагами, измерительной лентой, аэрофотосъемной, топографически и т. п. ). При этом, также традиционно (анероидами, топографически и т.п.), определяют высоту конечной точки над уровнем моря.

Находясь над точкой установки радиопередатчика (начальной), отвинчивают заглушку 28, просовывают туда руду, через оболочку 18 берут штурвал 26 и, вращая его на контролируемое число оборотов (сделанные обороты определяют по выступу на штурвале), перемещают датчик давления мембранного типа 13 от хвоста 10. Количество оборотов определяют, исходя из цены деления оборота винта (указано в заводском паспорте) и высоты конечной точки. Так, если высота конечной точки, куда должен сместиться прибор вместе с выбранным участком ледника, составляет 6 км, а в заводском паспорте указано, что 6 километрам соответствует поворот штурвала от исходного положения по часовой стрелке на 12 оборотов, то именно на столько и поворачивают штурвал по часовой стрелке. После этого ввинчивают в тело 1 заглушку 28, делают невозможной ее самопроизвольное удаление, например, с помощью керна, повреждая края заглушки. Подготовленный радиопередатчик штыкообразным выступом 2 втыкают в ледник, либо сбрасывают с воздушного транспорта в намеченную точку ледника. Падающий радиопередатчик втыкается в ледник штыкообразным выступом 2, что возможно благодаря соответствующей его центровке. Амортизаторы 5 предотвращают повреждение устройства.

До спуска в намеченную конечную точку датчик давления мембранного типа 13 будет расправлен настолько, что крюк 12 не повреждает хвост 10. Смещение датчика давления мембранного типа 13 в сторону хвоста 10 на морозе за счет изгиба пластины 14 компенсирует сжатие датчика давления мембранного типа 13 так, что, несмотря на изменения температуры, крюк 12 остается на месте. Он смещается к хвосту лишь по мере сползания ледника вниз, в область более высокого давления, которое передается на датчик давления мембранного типа 13 через отверстия в теле 1, эластичную оболочку 18, сетку 19, сжимая датчик давления мембранного типа 13.

Включение радиопередатчика в конечной точки пути становится возможным благодаря тому, что к моменту прихода устройства в заданную точку, оно опустилось до высоты, на которую штурвалом 26 было настроено его срабатывание. При срабатывании радиопередатчика сжавшийся датчик давления мембранного типа 13 крюком 12 ломает хрупкий хвост 10 и сжатый газ из хвоста 10 через разлом в нем поступает в герметичную полость 8, сдавливая оболочку с подвижной стенкой 6 и вытесняя из нее электролит в полость источника питания 4. Выход газа под оболочку 18 невозможен из-за герметичности тупика 9, а его давление на оболочку с подвижной стенкой 6 достаточно, чтобы преодолеть сопротивление клапана 7 поступлению из нее электролита и преодолеть сопротивление клапанов 16 воздуху, вытесняемому из полости источника питания через трубочки 15. После этого источник питания 4 начинает работать, запитывая радиопередатчик и позволяя ему, тем самым, посылать в эфир радиосигналы, улавливаемые радиоприемником, работающем в дежурном режиме.

Этот момент фиксируется, давая возможность определить время, за которое ледник преодолел намеченный путь, вычислением разницы начального и конечного временных показателей. Отсюда можно узнать скорость движения устройства, и, следовательно контролируемого участка ледника.

Предложение поясняется следующими примерами.

Пример 1. Предлагается исследовать движение висячего ледника, передняя часть которого срывается с обрыва и падает на глубину 500 м, где находится на высоте 5 км над уровнем моря, 10 июня, штурвалом 26 установив высоту срабатывания 5 км и проделав все подготовительные действия по способу, наледник, находящийся на высоте 5,5 км, над уровнем моря, сбрасывают с высоты 20 м с вертолета (сесть он не может) два радиопередатчика. При этом одно из них воткнулось выступом в 40 м, а другое в 60 м, от обрыва. Таким образом, прежде чем включиться, спустившись на запланированную высоту, радиопередатчики должны пройти до края обрыва пути вместе с ледником в 40 и 60 м. Первый радиопередатчик проделал этот путь за 4 месяца, свалившись с обрыва вместе с окружающим участком ледника и на высоте 5 км его сигнала принят радиостанцией 10 октября того же года. При этом крюком 12 отломлен хвост ампулы с 12,5 г углекислоты. Она, повысив давление в герметичной полости 8 до 5 атм. выдавило из 5-литровой оболочкой с подвижной стенкой 6 электролит в количестве 4,2 л в 4-литровую полость источника питания 4, поскольку, из-за неисправности клапанов 16, 200 мл электролита вылилось по трубочкам 15 (длиной 15 см и диаметром просвета 1 мм) вместе с выдавливанием воздуха. При наполнении полости источника питания 4 электролитом, после снижения в ней давления, утечка прекращается. Выделенные в процессе работы источника питания 4 газы постепенно уходят по вышерасположенным трубочкам 15.

Начало работы радиопередатчика устройства на определенной радиоволне определяют по повторяющимся позывным, обнаруженным через час с помощью спутника-ретранслятора на приемной радиостанции, автоматически отметившей это событие и сигналом оповестившей дежурный персонал о том, что устройство прошло определенный путь. Аналогичным образом было отмечено, что движение второго радиопередатчика на заданное расстояние было спустя год после установки. На основании проведенных расчетов был сделан вывод, что в летние месяцы скорость движения изучаемого ледника составляет 10 м/месяц, а зимой 2,6 м/месяц.

Пример 2. Радиопередатчик установлен в начале ледника отдаленной и труднодоступной местности Камчатки с расчетом, что он даст сигнал после прохождения верхней половины ледника. Этот путь был изменен и составил 2 км. Нижняя точка была 2 км над уровнем моря.

Установив штурвалом устройство на срабатывание на высоте 2 км в 12 часов дня 1 июня 1980 г. его, подготовленное к работе в верхней точке 2 километрового отрезка ледника, который был намечен к изучению, оставили на леднике. Утром 1 июня 1990 г. радиопередатчик сработал, пройдя за 10 лет вместе с окружающим ледником 2 км. Специальная группа, направлена на поиск устройства, отметила, что радиопередатчик сработал не дойдя до намеченного участка 50 м, что вполне приемлемо.

Относится к гляциологии и может быть использовано для исследования ледников. Способ определения скорости движения ледника, заключающийся в том, что на определенное место ледника устанавливают метку, при этом в качестве метки используют радиопередатчик, фиксируют время ее установки, а скорость движения ледника определяют по скорости перемещения метки на заданное расстояние за интервал времени между временем установки метки и временем окончания измерения, предварительно устанавливают режим включения радиопередатчика по перепаду атмосферного давления, соответствующему заданному расстоянию перемещения радиопередатчика так, что включение передатчика осуществляется его приходом в точку конечного (большей величины) атмосферного давления. Радиопередатчик содержит датчик давления мембранного типа 13, источник питания 4 снабженный электродами 30, оболочку с подвижной стенкой 6, внутри которой размещен электролит, отделенный от электродов 30 источника питания 4 клапаном 7 с возможностью его открывания в сторону электродов 30, при этом оболочка с подвижной стенкой 6 помещена в герметичную полость 8, содержащую ампулу 11 со сжатым газом при достижении определенного места, определяемого давлением вокруг датчика давления мембранного типа, на которое он настроен, крюк 12 датчика давления мембранного типа отламывает хвост 10 ампулы 11 и выпущенный газ давит в герметичной полости 8 на эластичную оболочку с подвижной стенкой 6, электролит выдавливается в полость источника питания, после чего запитанный радиопередатчик начинает подавать позывные по радиоволнам; воздух, вытесняемый электролитом из полости источника питания уходит через расположенные по его углам длинные капилляры, проходимые для воздуха, но непроходимые, в силу большой вязкости, для электролита. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения скорости движения ледника, заключающийся в том, что на определенное место ледника устанавливают метку, фиксируют время ее установки, определяют скорость движения ледника по скорости перемещения метки на заданное расстояние за интервал времени между временем установки метки и временем окончания измерения, отличающийся тем, что в качестве метки используют радиопередатчик, устанавливают режим включения радиопередатчика по перепаду атмосферного давления на заданном расстоянии перемещения радиопередатчика, время окончания измерения определяют по фиксированию сигналов радиопередатчика. 2. Радиопередатчик, содержащий источник питания, датчик давления мембранного типа, отличающийся тем, что дополнительно содержит оболочку с подвижной стенкой, внутри которой размещен электролит, отделенный от электродов источника питания клапаном с возможностью его открывания в сторону электродов, при этом оболочка с подвижной стенкой помещена в герметичную полость, содержащую ампулу со сжатым газом с возможностью ее разгерметизации вследствие механического контакта с датчиком давления мембранного типа.