Устройство для измерения динамического действия дождя на почву Российский патент 2004 года по МПК A01G25/00 G01N17/00 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки опасности водной эрозии.

Известно множество устройств для измерения динамического действия дождя на почву, описанных в книге: Методы исследования водной эрозии почв. Кишинев, 1976, с. 129-136 и в журнале: Гидротехника и мелиорация. София, 1983, №7, с. 21-23.

Устройства включают измерительную пластину, которая фиксирует динамическое давление капельного потока жидкости.

Недостаток известных устройств - низкая точность измерений. Плоская плотная поверхность измерительной пластины отличается от пористой поверхности почвы, что вносит погрешность в результаты измерений.

Наиболее близким по цели и совокупности существенных технических признаков к предлагаемому техническому решению является устройство для измерения динамического действия дождя на почву, описанное в а.с. СССР 1362418, кл. А 01 G 25/00, опубликованное 30.12.87. Бюл. №48. Оно включает корпус, установленную в корпусе пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, связанными с прибором индикации.

Недостаток известного устройства - низкая точность измерений параметров крупнокапельного низкоинтенсивного дождя. Отдельная капля локально деформирует эластичный экран. Его остальная часть капиллярно прилипает к пористой измерительной пластине. Это снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения динамического действия крупнокапельного низкоинтенсивного дождя на почву.

Указанная цель достигается тем, что между пористой измерительной пластиной и эластичным экраном размещена замкнутая полость, заполненная неполярной жидкостью, а датчики закреплены на эластичном экране. В качестве неполярной жидкости использован керосин или толуол.

Предложенное техническое решение характеризует следующая совокупность существенных технических признаков:

1. Корпус.

2. Установленная в корпусе пористая измерительная пластина, поры которой заполнены водой.

3. Эластичный экран с датчиками, электрически связанными с прибором индикации.

И отличительные признаки:

4. Устройство снабжено замкнутой полостью, заполненной неполярной жидкостью.

5. Датчики закреплены на эластичном экране.

6. В качестве неполярной жидкости использован керосин или толуол.

Указанная совокупность существенных признаков достаточна, а каждый из них необходим для достижения цели изобретения.

Корпус является каркасом для соединения деталей устройства. Он ограничивает с боковых сторон замкнутую полость. Пористая пластина с порами, заполненными водой, моделирует пористое пространство поверхности почвы. При попадании капель в поры измерительной пластины в пористой влаге возникает гидродинамическое давление, которое деформирует эластичный экран.

Деформацию экрана фиксируют датчики и отображает прибор индикации. При попадании единичных капель на измерительную пластину эластичный экран деформируется локально в месте попадания отдельной капли. Остальная часть эластичного экрана капиллярно прилипает к пористой пластине, что снижает точность измерений крупнокапельного и низкоинтенсивного дождя.

Отличительные признаки обеспечивают деформацию всей площади эластичного экрана. Полость, заполненная неполярной жидкостью, устраняет капиллярное прилипание. Это обеспечивает повышение точности измерений. Неполярная жидкость не смешивается с водой, которая относится к полярным жидкостям, и не поступает в поры. Она хорошо передает давление поровой жидкости на эластичный экран.

Конструкцию устройства поясняет чертеж. На чертеже показан разрез устройства для измерения динамического действия дождя на почву. В корпусе 1 установлена пористая измерительная пластина 2, поры которой заполнены водой 3. Между пористой пластиной 2 и эластичным экраном 4 размещена замкнутая полость 5, заполненная неполярной жидкостью 6. На эластичном экране 4 закреплены датчики 7, электрически связанные с прибором индикации 8.

Устройство работает следующим образом. Его помещают в капельный поток жидкости (на чертеже не показан). Пористая пластина 2 размещается перпендикулярно оси капельного потока жидкости. Капля ударяет в пору. В поровой жидкости 3 формируется гидроударное давление, которое передается в объем неполярной жидкости 6 и далее деформирует эластичный экран 4. Датчики 7 фиксируют величину деформации эластичного экрана 4 и передают информацию на прибор индикации 8. Величина деформации пропорциональна величине динамического действия капельного потока на почву. Устройство измерения тарируют по интенсивности твердого стока со стоковых площадок для капельных потоков жидкости с различной интенсивностью и крупностью капель.

Пористую пластину выполняют из водопрочного материала: полимеров, композитов, цементного камня. Толщину пористой измерительной пластины принимают от 3 до 8 мм. Площадь пористой пластины принимают не менее 10 см². При меньшем размере пластины увеличивается продолжительность измерений. В качестве эластичного экрана применяют белую резину толщиной не менее 300 микрон. Продолжительность измерений принимается от 6 до 10 мин. Сокращение периода измерений менее 6 мин снижает точность измерений из-за недостаточного числа капель, попадающих на пластину. Увеличение продолжительности измерений более 10 мин увеличивает затраты труда без повышения точности измерений. В качестве неполярной жидкости использован очищенный керосин или толуол.

Высоту замкнутой полости принимают от 1 до 2 мм. При высоте полости менее 1 мм существенно проявляется капиллярное прилипание. При высоте полости более 2 мм снижается точность измерений из-за инерционных свойств объема неполярной жидкости.

В качестве датчиков используют тензорезисторы, прибора индикации - тензостанцию.

По сравнению с аналогом предложенное устройство повышает точность измерений на 44-140% за счет заполненной неполярной жидкостью замкнутой полости между эластичным экраном и измерительной пористой пластиной.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки опасности водной эрозии почвы. Устройство включает корпус, установленную в корпусе пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, электрически связанными с прибором индикации. Между пористой измерительной пластиной и эластичным экраном размещена замкнутая полость, заполненная неполярной жидкостью, а датчики закреплены на эластичном экране. В качестве неполярной жидкости может быть использован керосин или толуол. Полость устраняет капиллярное прилипание эластичного экрана при попадании на устройство единичных крупных капель, что повышает точность измерений. Изобретение обеспечивает повышение точности измерений при выпадении крупнокапельных низкоинтенсивных дождей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения динамического действия дождя на почву, включающее корпус, установленную в корпусе пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, электрически связанными с прибором индикации, отличающееся тем, что между пористой измерительной пластиной и эластичным экраном размещена замкнутая полость, заполненная неполярной жидкостью, а датчики закреплены на эластичном экране.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве неполярной жидкости использован керосин или толуол.