УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНЫХ РАЗВОРОТОВ Советский патент 2006 года по МПК G01C1/00 G01H1/10 

Предлагаемое дополнительное изобретение относится к геофизическим приборам, используемым для измерения угловых разворотов грунта относительно вертикальной оси под действием возмущений, возникающих при взрывах.

Такие азимутальные развороты грунта приводят к развороту стартов и установок для пуска ракет, что нарушает точность прицеливания, тем более что величины азимутальных разворотов значительно превышают допустимые ошибки прицеливания при пусках ракет.

Поэтому для восстановления точности прицеливания после взрывов необходимо точно и оперативно определять угол разворота систем прицеливания ракетных комплексов.

Данное изобретение является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св. №1840394 от 10.05.78 г. Кл. G 01 1/00; G 01 H 1/10.

В основном изобретении по авт. св. 1840394 описано устройство для измерения азимутальных разворотов, используемое для измерения разворотов грунта и сооружений от воздействия сейсмовзрывных волн.

Это устройство состоит из герметичного корпуса, в котором в подшипниках качения установлен ротор, включающий пустотелый цилиндр с лопастями. На верхнем основании установлены катушки индуктивных преобразователей. Сердечники преобразователей при помощи кронштейнов связаны с симметричными лопастями ротора.

Для постановки сердечников преобразователей в исходное положение и для отклонения их на угол тарировки при контроле измерительного канала непосредственно перед взрывом на верхнем основании установлены со смещением, равным тарировочному, две катушки электромагнитов, в которых находятся постоянные цилиндрические магниты, связанные с лопастями ротора.

Внутри корпуса залита жидкость, а вес ротора равен весу вытесненной жидкости.

Устройство опускается в скважину и закрепляется в ней с помощью грунтоцементного раствора или закрепляется на сооружении. При прохождении сейсмовзрывных волн, грунт разворачивается, вместе с ним двигается корпус датчика, а инертная масса (жидкость) с ротором остаются на месте.

В результате этого сердечники изменяют свое положение в катушках, при этом меняется индуктивность преобразователя пропорционально углу поворота, что и регистрируется измерительной аппаратурой.

Измерения азимутальных разворотов с помощью устройств по авт. св. 1840394 производятся как в дальних зонах, на удалении до нескольких десятков ÷ сотен километров от центра взрыва, так и в ближних зонах - на удалении от центра взрыва на десятки ÷ сотни метров.

Недостатком устройства является то, что при измерениях в ближних зонах, т.е. до нескольких сотен метров от центра взрыва, где линейные перегрузки составляют до десятков единиц, лопасти ротора вибрируют и изгибаются, что искажает регистрируемый с преобразователей сигнал и снижает точность измерений в ближних зонах от центра взрыва.

Практика измерений показала, что при наружном диаметре корпуса устройства до 200 мм (что обусловлено определенным весом инерционной массы, необходимым для обеспечения требуемого порога чувствительности, и диаметром приборных скважин, равным в большинстве случаев диаметру 200 мм) при перегрузках 30÷40 единиц в результате вибрации лопастей ротора, регистрируемый сигнал искажается настолько, что мало пригоден для обработки.

Целью дополнительного изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается за счет того, что лопасти ротора жестко скреплены по внешним обводам бандажами.

При таком техническом решении ротора лопасти не вибрируют, что позволяет устанавливать датчики для измерений в ближней зоне взрыва, т.е. на расстояниях десятков ÷ сотен метров от центра взрыва, что обеспечивает измерения больших по величине разворотов, расширяя тем самым диапазон измерений в сторону увеличения максимально измеряемых разворотов.

Устранение вибрации лопастей, при воздействии на прибор сейсмовзрывных волн, позволяет регистрировать более четкий не искаженный помехами от вибраций сигнал, что повышает точность измерений.

Таким образом, за счет введения дополнительных существенных признаков, а именно бандажей, жестко скрепляющих лопасти ротора по внешним обводам, обеспечивается достижение положительного эффекта - расширение диапазона и повышение точности измерений.

На чертежах изображен общий вид датчика сверху фиг.1 и сбоку фиг.2, на фиг.3 показана запись от устройства по авт. св. 1840394 искажения сигнала, т.е. (ложный сигнал), образующегося в результате вибрации и прогиба лопастей под влиянием линейных перегрузов в 35 единиц ″q″, а на фиг.4 запись "ложного сигнала" от предлагаемого усовершенствованного устройства при аналогичных перегрузках.

Датчик состоит из корпуса 1, в котором в подшипниках качения 2 установлен ротор, включающий пустотельный герметичный цилиндр 3 с лопастями 4.

Лопасти ротора жестко скреплены по внешним обводам бандажами 5. Бандажи расположены в верхней, нижней и средней части ротора.

На верхнем основании установлены два герметичных корпуса 6 с катушками индуктивного преобразователя. Сердечники 7 индуктивного преобразователя входят в осевые отверстия катушек и закреплены при помощи кронштейнов с лопастями ротора. Преобразователи установлены с шагом 180°, что поддерживает балансировку ротора.

Внутри корпуса находится рабочая жидкость 8. Обмотки катушек соединены по дифференциальной схеме. Выводы катушек из датчика осуществлены многожильным кабелем через герметичный разъем 9.

Для дистанционной постановки сердечников преобразователей в исходное положение и для отклонения их на угол тарировки при контроле измерительного канала непосредственно перед взрывом на верхнем основании установлены со смещением равным тарировочному два герметичных корпуса 10 с катушками электромагнитов, внутри которых с шагом 180° находятся два постоянных цилиндрических магнита 11, связанные с лопастями ротора. Жидкость в корпус заливается через штуцер 12, закрываемый заглушкой.

Со стороны преобразователей корпус закрыт герметичной крышкой 13.

Перед измерениями устройство опускается в скважину до заданного горизонта и закрепляется с ней при помощи грунтоцементного раствора. При прохождении сейсмовзрывных волн грунт разворачивается, вместе с ним движется корпус 1 датчика, а инертная масса 8 (жидкость) с ротором остаются на месте. В результате этого сердечники 7 изменяют свое положение в катушках 6, при этом меняется индуктивность преобразователя пропорционально углу поворота, что и регистрируется соответствующей аппаратурой.

За счет жесткого соединения лопастей 4 ротора бандажами 5 вибрации лопастей не происходит и сигнал, вырабатываемый прибором, установленным в ближней зоне взрыва, регистрируется без влияния помех от вибрации.

Из сопоставления записей сигналов (фиг.3 и фиг.4) от имеющегося и предлагаемого устройств при воздействии линейных перегрузок в 35 единиц, становится очевидным, что линейные перегрузки могут несущественно искажать запись сигнала в усовершенствованном устройстве, тогда как в имеющемся устройстве такие перегрузки будут существенно искажать сигнал, что делает его неподдающимся обработке.

Применение изобретения позволит повысить точность измерений и расширит диапазон при измерениях в ближней зоне взрыва, что необходимо для получения значений параметров угловых колебаний грунта, которые являются исходными данными при разработке теории проектирования шахтных пусковых установок и фортификационных сооружений.

Устройство для измерения азимутальных разворотов по авт.св. №1840394 дополнительно содержит лопасти ротора, которые жестко скреплены по внешним обводам бандажами. Технический результат - расширение диапазона и повышение точности измерений. 4 ил.

Устройство для измерения азимутальных разворотов по авт. св. №1840394, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерений, лопасти ротора жестко скреплены по внешним обводам бандажами.