УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ Российский патент 2003 года по МПК G09B25/06 

Изобретение относится к учебным пособиям по моделированию рельефа местности и предназначено для обучения студентов инженерно-строительных специальностей, например, по специальностям водоснабжение и водоотведение, теплогазоснабжение и вентиляция и другие.

Известно учебное пособие по моделированию рельефа местности, выполненное в виде деревянного ящика, на фанерной крышке которого вырезаны плоскости, соответствующие определенной горизонтали, которые при помощи строек и рычагов могут образовывать рельеф местности. (Плугин В.Г., Краевой Ю.П. Наглядные пособия и тренажеры по военной топографии. - М., 1963, с.37-39).

Недостатком этого пособия является отсутствие вариантности моделирования рельефа местности, что ограничивает наглядность при разработке проектных решений для различных генпланов объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения и других генпланов коммуникаций.

Известно учебное пособие, отражающее рельеф местности, представляющее собой основание, на котором размещены карта и макет местности (см. а.с. СССР 1347092, MKИ 4 G 09 B 26/08).

Недостатком учебного пособия является невозможность изменения рельефа местности, что ограничивает наглядность при разработке проектных решений для различных генпланов объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения и других генпланов инженерных коммуникаций.

Известно устройство для моделирования рельефа местности, содержащее корпус, основание поверхности земли и макеты зданий, при этом основание поверхности земли выполнено подвижным (см. патент Великобритании 1300737, кл. G 09 В 25/06 1972 г.).

Недостатком такого устройства является неизменность планировки местности, что не дает возможность создавать варианты различных генпланов объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения и других генпланов инженерных коммуникаций.

Прототипом изобретения является учебное пособие по моделированию рельефа местности, содержащее корпус, основание поверхности земли с координатной сеткой, макеты зданий и сооружений, имеющих возможность изменения их взаимоположения относительно основания поверхности земли, при этом основание поверхности земли выполнено подвижным с помощью движущих механизмов (см. патент 2163397, кл. G 09 B 25/05, опуб. 20.02.01). Недостатком этого учебного пособия является
1) невозможность создания достаточно сильно пересеченного рельефа местности;
2) невозможность создания территории с рельефом местности, состоящей из нескольких террас со значительной разностью отметок, а следовательно, невозможность разбивания местности на зоны (пояса), например канализуемые самостоятельно;
3) ограничена возможность создания рельефа местности с хорошо выраженным уклоном к водоему.

Указанные недостатки обуславливают невозможность создания системы, например, водоснабжения и канализации городов, населенных пунктов, промышленных предприятий
а) по схеме "параллельного зонирования" водоснабжения и "последовательного зонирования" водоснабжения;
б) ограничивает вариантность рассматривания проектных решений по пересеченной и перпендикулярной схемам канализационных сетей.

Изобретение направлено на повышение эффективности обучения студентов инженерно-строительных специальностей при разработке проектов систем водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения и т.п. путем увеличения вариантности генпланов указанных систем путем создания сильно пересеченного рельефа местности и территории с рельефом местности, состоящей из нескольких террас со значительной разностью отметок.

Задача достигается тем, что в учебном пособии по моделированию рельефа местности, содержащем корпус, основание поверхности земли с нанесенной на нее координатной сеткой, макеты зданий и сооружений, имеющие возможность изменения их взаимоположения относительно основания поверхности земли; закрепленные на корпусе поперечные брусья, на которых установлены движущие механизмы, состоящие из штанги, сопряженной с шестерней, закрепленной на валу, а на противоположном конце вала установлены регуляторы с упором; верхний конец штанги движущегося механизма снабжен рельефообразующими устройствами, например системой гибких дисков, на свободных промежутках брусьев дополнительно установлены движущие механизмы, на верхний конец штанги которых насажены цилиндрические зубчатые направляющие, на верхнем торце которых жестко закреплены съемные рельефообразующие куполообразные жесткие формы поверхности земли, выполненные разной конфигурации в плане, отражающие естественные рельефы поверхности земли, указанные направляющие сопряжены с валом, имеющим винтовую нарезку в месте сопряжения с направляющей, а другой конец вала снабжен регулятором с упором и выведен на панель управления учебного пособия.

На фиг. 1 - представлен общий вид учебного пособия рельефа местности; фиг. 2 - конструкция движущего механизма с гибкими рельефообразующими устройствами; фиг. 3 - конструкция регулятора с упором; фиг.4 - выпуклая поверхность земли при максимальной отметке; фиг.5 - вогнутая поверхность земли при минимальной отметке; фиг.6 - конструкция движущего механизма с жесткими формами рельефообразующих устройств.

Учебное пособие (фиг.1) включает стационарный корпус 1 с движущими механизмами гибких рельефообразующих устройств 2 и жестких рельефообразующих устройств 3. Корпус 1 выполнен с поперечными брусьями 4. Верх корпуса 1 представляет собой подвижное основание поверхности земли 5 с водоемами 6. Модель поверхности земли двухслойная из эластичного материала 7 и наклеенного на него поролонового покрытия 8, окрашенного в зеленый цвет. На покрытие 8 нанесена координатная сетка 9. На стационарном корпусе 1 предусмотрены две боковые панели управления 10, расположенные на противоположных сторонах корпуса 1. На панелях управления 10 установлены регуляторы 11, 12, 13, с подвижными упорами 14, 15, 16. Изменение рельефа местности производится с помощью движущих механизмов 2, которые закреплены на поперечных брусьях 4 корпуса 1 и движущих механизмов 3, установленных также на поперечных брусьях 4 корпуса 1.

Движущий механизм 2 включает в себя шестеренку 17 (фиг.2) насаженную на вал 18 и штангу 19 с резиновым кругом 20. На конец штанги 19 также насаженны три гибких диска 21. Между верхним и вторым сверху дисками 21 установлена шайба 22. Резиновый круг 20, резиновое полотно 7 (основание) и диски 21 неподвижно зафиксированы на конце штанги 19 контргайками 23. Регулятор 11 снабжен защелкой 24, подпружиненной опорной пружиной 25.

Управление механизмом 2 (фиг.1) производится с помощью регулятора 11 с упором 14, насаженного на конце вала 18 и выведенного на панель управления 10 (фиг. 1; фиг.2). Нажатием на упор 14 (фиг.3) защелка 24 из исходного положения отходит в направление указанной стрелкой и создается возможность поворота регулятора 11 вокруг своей оси. При повороте регулятора 11 по часовой стрелке (фиг. 4) штанга 19 поднимается и создается возвышенный участок рельефа местности, при повороте против часовой стрелки (фиг.5) штанга 19 опускается и создается пониженный участок рельефа местности. В результате этого появляется возможность изменения и фиксации относительной отметки рельефа местности с помощью защелки 24. Фиксация отметки поверхности земли осуществляется при возврате упора 14 (фиг.3) в исходное положение при помощи опорной пружины 25.

Управление верхней частью механизма 3 производится с помощью регулятора 12 с упором 15, насаженного на конце вала 28 и выведенного на панель управления 10 (фиг.6). Нажатием на упор 15 (фиг.3) защелка 24 из исходного положения отходит в направление, указанное стрелкой, и создается возможность поворота регулятора 12 вокруг своей оси. При повороте регулятора 12 вокруг своей оси вал 28 при помощи винтовой части 29 одновременно сопрягается и вращает цилиндрическую зубчатую направляющую 26 вокруг своей оси, что создает возможность вращения куполообразной жесткой формы поверхности 27 в заданном направлении. Защелка 24 позволяет изменять и фиксировать положения куполообразной формы поверхности 27 в горизонтальной плоскости. Фиксация куполообразной жесткой формы поверхности 27 осуществляется при возврате упора 15 (фиг.3) в исходное положение при помощи опорной пружины 25.

Управление нижней частью механизма 3 производится с помощью регулятора 13 с упором 16, насаженного на конце вала 18 и выведенного на панель управления 10. При повороте регулятора 13 по часовой стрелке одновременно поднимается штанга 19 с закрепленной на ней цилиндрической зубчатой направляющей 26 с куполообразной жесткой формой поверхности 27 и создается заданный вид рельефа местности, при повороте против часовой стрелки штанга 19 опускается вместе с цилиндрической зубчатой направляющей и куполообразной жесткой формой поверхности 27 и участок рельефа местности приобретает изначальный (горизонтальный) вид. Таким образом, производится регулирование рельефа местности по вертикали.

Для учебных занятий используются макеты зданий различного назначения и сооружений инженерных систем, выполненные в соответствии с заданным масштабом местности. Указанные макеты снабжены игольчатыми фиксаторами для изменения места закрепления их на поверхности земли, что создает возможность изменения генпланов объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения. Изменение планировки зданий различного назначения и сооружений, которые являются объектами водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения, ведет к изменению проектных решений инженерных коммуникаций, независимо от изменения рельефа местности. Таким образом, увеличивается вариантность генпланов объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения и, соответственно, проектных решений инженерных коммуникаций, что ведет к увеличению наглядности и эффективности обучения студентов инженерно-строительных специальностей.

При разработке проектных решений вариантность проектирования может быть достигнута также применением соотношения масштабов учебного пособия рельефа местности и макетов зданий и сооружений по вертикали и горизонтали 1:10, например, по вертикали М1:50;1:100; по горизонтали М1:500; 1:1000, что позволяет иметь вариантность ситуационных решений до 4000 видов.

Увеличение вариантности генпланов объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения обеспечивает увеличение эффективности и наглядности обучения студентов инженерно-строительных специальностей при использовании предложенного учебного пособия.

Для примера было изготовлено учебное пособие для обучения студентов по специальности водоснабжения и водоотведения. Учебное пособие (фиг.1) включает стационарный корпус 1 с движущими механизмами 2 и 3. Для придания жесткости конструкции в корпусе 1 предусмотрены поперечные брусья 4 с шагом 30 см. Верх корпуса 1 представляет собой подвижное основание поверхности земли 5 с источниками водоснабжения 6. Модель поверхности земли двухслойная из эластичного материала, например из резинового полотна 7 и наклеенного на него поролонового покрытия 8, окрашенного в зеленый цвет. На покрытие 8 нанесена координатная сетка 9. На макете местности имеются источники водоснабжения 6: река, водохранилище и т.д., выполненные из окрашенного в голубой цвет оргстекла и закрепленные на корпусе 1. На стационарном корпусе 1 предусмотрены две боковые панели управления 10, расположенные на противоположных сторонах корпуса 1. На панелях управления 10 установлены регуляторы 11, 12, 13 с подвижными упорами 14, 15, 16 в количестве по 18 штук с каждой стороны. Изменение рельефа местности производится с помощью движущих механизмов 2, которые закреплены на поперечных брусьях 4 корпуса 1 в шахматном порядке с сеткой 45•45 см и движущих механизмов 3 которые установлены и закреплены на свободных концах поперечных брусьев 4 корпуса 1.

Движущий механизм 2 включает в себя шестеренку 17 (фиг.2), насаженную на вал 18 и штангу 19 с резиновым диском 20. Диаметр нижнего диска 20 составляет 18 см, толщиной 5 мм. На конце штанги 19 также насаженны три гибких диска 21, диаметром 6 см. Между верхним и вторым сверху дисками 21 установлена шайба 22 диаметром 2 см и толщиной 8-10 мм. Нижний диск 20, резиновое полотно 7 (основание) и диски 21 неподвижно зафиксированы на конце штанги 19 контргайками 23. Такая конструкция позволяет создавать правильную форму возвышенных и пониженных участков рельефа местности.

Управление механизмом 2 (фиг.1) производится с помощью регулятора 11 с упором 14, насаженного на конце вала 18 и выведенного на панель управления 10 (фиг.1; фиг.2). Нажатием на упор 14 (фиг.3) защелка 24 из исходного положения отходит в направление указанной стрелкой и создается возможность поворота регулятора 11 вокруг своей оси. При повороте регулятора 11 по часовой стрелке (фиг.4) штанга 19 поднимается и создается возвышенный участок рельефа местности, при повороте против часовой стрелки (фиг.5) штанга 19 опускается и создается пониженный участок рельефа местности. Фиксация отметки поверхности земли осуществляется при возврате упора 14 (фиг.3) в исходное положение при помощи опорной пружины 25. Принцип действия всех остальных регуляторов 11, расположенных на панели управления, аналогичен.

Движущий механизм 3 состоит из двух частей: верхней и нижней. Верхняя часть движущего механизма 3 включает в себя цилиндрическую зубчатую направляющую 26, куполообразную форму поверхности 27 и вал 28. Цилиндрическая зубчатая направляющая 26 насажена на верхний конец штанги 19. На цилиндрическую направляющую 26 насажена и жестко закреплена куполообразная форма поверхности 27 различной конфигурации (например, сечение овальное, или яйцевидное, или без определенной формы поверхности земли), выполненные из жесткого материала. Площадь самой нижней проекции любой конфигурации куполообразной формы поверхности 27 превышает площадь эластичного нижнего диска 20 движущего механизма 2 в 2-3 раза. Вал 28, один конец которого соприкасается с цилиндрической направляющей 26, выполнен винтовым 29.

Нижняя часть механизма 3 включает в себя шестеренку 17, насаженную на вал 18, и штангу 19. Механизм действия аналогичен механизму 2.

Такая конструкция позволяет создавать сильно пересеченный рельеф местности и рельеф местности, состоящей из нескольких террас со значительной разностью отметок.

Управление верхней частью механизма 3 производится с помощью регулятора 12 с упором 15, насаженного на конце вала 28 и выведенного на панель управления 10 (фиг. 6). Нажатием на упор 15 (фиг.3) защелка 24 из исходного положения отходит в направление, указанное стрелкой, и создается возможность поворота регулятора 12 вокруг своей оси. При повороте регулятора 12 вокруг своей оси вал 28 при помощи винтовой части 29 сопрягается и вращает цилиндрическую зубчатую направляющую ведомую звездочку 26 вокруг своей оси, что дает возможность вращения куполообразной жесткой форме поверхности 27 вокруг своей оси. В результате этого появляется возможность изменения и фиксации куполообразной формы поверхности 27 с помощью защелки 24. Фиксация куполообразной жесткой формы поверхности 27 осуществляется при возврате упора 15 (фиг.3) в исходное положение при помощи опорной пружины 25. Принцип действия всех остальных регуляторов 12, расположенных на панели управления, аналогичен.

Управление нижней частью механизма 3 производится с помощью регулятора 13 с упором 16, насаженного на конце вала 18 и выведенного на панель управления 10. При повороте регулятора 13 по часовой стрелке одновременно поднимается штанга 19, цилиндрическая направляющая 26 с куполообразной жесткой формой поверхности 27 и создается заданный вид рельефа местности - рельеф местности с хорошо выраженным уклоном к водоему или рельеф местности, состоящей из нескольких террас со значительной разностью отметок, или сильно пересеченный рельеф местности. При повороте против часовой стрелки штанга 19 опускается вместе с цилиндрической направляющей 26 и куполообразной жесткой формой поверхности 27 и участок рельефа местности приобретает изначальный (горизонтальный) вид. Фиксация куполообразной жесткой формы поверхности 27 осуществляется при возврате упора 16 (фиг.3) в исходное положение при помощи опорной пружины 25. Принцип действия всех остальных регуляторов 13, расположенных на панели управления, аналогичен.

Для трассировки наружных сетей водоснабжения и водоотведения используются провода различной окраски (трубы), макеты колодцев и т.д.

Пособие работает следующим образом.

На основании поверхности земли 5, выполненной в заданном масштабе, устанавливают макеты зданий жилой застройки и промышленных предприятий согласно заданному генплану. Рельеф местности создают с помощью движущих механизмов 2 и 3. Управление механизмом 2 производят с помощью регулятора 11 с упором 14, который регулирует относительные отметки земли в заданных пределах. Управление механизмом 3 производят с помощью регуляторов 12, 13 с упорами 15, 16, которые создают рельеф местности с хорошо выраженным уклоном к водоему, или рельеф местности, состоящей из нескольких террас со значительной разностью отметок, или сильно пересеченный рельеф местности. Затем производят трассировку наружных сетей водоснабжения и водоотведения. Выбирают место расположения водозаборного сооружения, водопроводных и канализационных очистных станций, выпуска сточных вод и других элементов систем водоснабжения и водоотведения. Устанавливают макеты зданий очистных сооружений водоснабжения и водоотведения на выбранных площадках. Производят трассировку трубопроводов на очистных сооружениях.

Использование изобретения в учебном процессе по инженерно-строительным специальностям, например водоснабжение и водоотведение, позволяет значительно улучшить усваеваемость теоретических знаний на занятиях, проводимых в форме деловой игры, дает наглядное и углубленное представление о принципе проектирования указанных систем и служит средством развития теоретического и практического мышления студентов.

Учебное пособие по моделированию рельефа местности предназначено для обучения студентов инженерно-строительных специальностей и позволяет повысить эффективность и наглядность при разработке проектных решений объектов водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения и т.п. путем увеличения вариантности генпланов указанных объектов. На корпусе закреплены поперечные брусья, на которых установлены движущие механизмы. Движущие механизмы состоят из штанги, сопряженной с шестерней, закрепленной на валу. На противоположном конце вала установлены регуляторы с упором. Верхний конец штанги движущегося механизма снабжен гибкими рельефообразующими устройствами. На свободных промежутках брусьев дополнительно установлены движущие механизмы, на верхний конец штанги которых насажены цилиндрические зубчатые направляющие. На верхнем торце направляющих жестко закреплены съемные рельефообразующие куполообразные жесткие формы поверхности земли. Куполообразные формы имеют разную конфигурацию в плане, отражающую естественные рельефы поверхности земли. Направляющие сопряжены с валом, имеющим винтовую нарезку в месте сопряжения с направляющей. Другой конец вала снабжен регулятором с упором и выведен на панель управления учебного пособия. На основание поверхности земли нанесена координатная сетка. 6 ил.

Учебное пособие по моделированию рельефа местности, содержащее корпус, основание поверхности земли с нанесенной на нее координатной сеткой, макеты зданий и сооружений, имеющие возможность изменения их взаимоположения относительно основания поверхности земли; закрепленные на корпусе поперечные брусья, на которых установлены движущие механизмы, состоящие из штанги, сопряженной с шестерней, закрепленной на валу, на противоположном конце вала установлены регуляторы с упором, верхний конец штанги движущегося механизма снабжен гибкими рельефообразующими устройствами, отличающееся тем, что на свободных промежутках брусьев дополнительно установлены движущие механизмы, на верхний конец штанги которых насажены цилиндрические зубчатые направляющие, на верхнем торце которых жестко закреплены съемные рельефообразующие куполообразные жесткие формы поверхности земли, выполненные разной конфигурации в плане, отражающие естественные рельефы поверхности земли, указанные направляющие сопряжены с валом, имеющим винтовую нарезку в месте сопряжения с направляющей, а другой конец вала снабжен регулятором с упором и выведен на панель управления учебного пособия.