Устройство для регистрации продольного угла наклона пути,проходимого объектом Советский патент 1983 года по МПК G01C7/04 G01C9/22 

Изобретение относится к измери тельной техника, и может найти применение для автоматической регистрации углов наклона продольного профиля автомобильных дорог при ходовых испытаниях транспортных средств. . .Известна дорожная инвентаризацион ная МсШ1ина для автоматической записи профиля автомобильных дорог Cl. Устройство содержит электрические и оптические элементы и мало пригодно, для использования при испытаниях одиночных транспортных средств. Известно устройство, предназначен ное для определения разности высот (превышения) двух точек местности в стационарных условиях, содержащее чувствительный злемент, связанный с регистрирукяцим устройством, соединительный шланг и компенсационную каме ру,в которую введена жидкость с удельным весом большим, чем у рабоче жидкости, а жидкости разделены эластичной мембраной 2. Недостатками известного устройств являются большие габариты и сложност обусловленные наличием тяжелой жидкости (ртути) и мембран для ее отделения от основной рабочей жидкости. Кроме того, оно имеет недостаточную точность ввиду отсутствия коштенсации температурных погрешностей, возникающих при- нагреве элементов уст- ройства соседними агрегатами транспортного средства при сезонных и суточных колебаниях температуры забортного воздуха, а также вследствие большого объема рабочей жидкости, необходимого для заполнения обоих полостей . компенсационной к-ацеры. Применение тяжелой жидкости, тем более токсичной ртути, затрудняет испольэова- : ние устройства -при полевых испытаниях. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регистрации продольного углг1 наклона пути, проходимого объектом, содержащее частично заполненные жид костью камеры, сообщающиеся между . собой посредством трубопровода,и регистрирУкядее приспособление-,связанное с диафрагмой,расположеннрй в закрытой камере,причем вторая камера - компенсационная имеет сообщение с атмосферой з Л. Это устройство не может быть применено в современных условиях, поскольку сейчас повсеместно запретается работа с открытой ртутью вследствие бе высокой токсичности. Ртуть не может быть заменена какими-либо другими жидкостями вследствие весьма малого удельного веса последних по сравнению с ртутью. Следовательно, при условии отказа от применения .ртути это устройство оказывается неработоспособным, поскольку для создания с помощью жидкости статичесIforo напора, эквивалентного статическому напору ртути, оно имеет неприемлемые габариты по высоте. .

- Одновременно базу измерений (рас стояние между, камерами) пришлось увеличить до значительных размеров, что привело к ухудшению быстродействия устройства, поскольку трубопровод должен пропускать большой расход жидкости, обусловленный соответствующим рабочим ходом диафрагмы. Кроме того,использование длинной гофрированной диафрагмы (фактически сильфона) при водит к резкбму увеличению объема жидкости в устройстве и, как следст вие, недопустимому увеличению температурной погрешности.

Целью изобретения является повьшение точности, быстродействия и упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем частично заполненные жидкостью камеры,сообщающиеся между собой посредством трубопровопа,к регистрирующее приспособление, связанное с диафрагмой,расположенной в закрытой камере,причем вторая камера-компенсационная имеет сообщение с атмосферой, компенсационная камера дополнительно снабжена двухходовым врнтилем, вход которого сооаден а . пррстранством над свободной поверхностью жидкости, а выход - с атмосферой, при этом основные размеры устройства находятся в следующих .qooтнoшeнияx с пределами изменения определяемого угла наклона и температурой окружаклцей среды:

п

i ,5П-,

макс

VR, /Ji

макс

макс

проекция расстояния между

Кё1мерами в плане на продольную ось объекта, м; . превышение .компексационной 60 камеры над камерой с диафраг мой при горизонтсшьяом положении обЪ|вкта, м; максимгшьный определяемый

угол наклона, град; 65

п - пределы измерения устройства равные разности максимального и минимального превышений,М). - плодадь свободной поверхност

кк жидкости в компенсационной камере,

тох пределы ожидаемого изменения температуры окружшодей среда, Кг

V объем жидкости в сообщающихс

камерах,

максимально допустимое изменение превышения в результате изменения температуры жидкости на величину d-fc , MJ ft - базразмеоный объемный коэффициент теплового расширения жидкости.

На фиг,1 схематически показано размещение устройства -на транспортном средстве; на фиг.2 - принципиальная схема устройства.

Устройство содержит камеру 1 с чувствительным элементом- (фиг.1) и компенсационную камеру 2, сообщающиеся между собой посредством трубопровода 3, заполненные жидкостью (на показан) и закрепленные на объекте транспортном средстве 4. рыход 5 чувствительного элемента связан с регистрирующим устройством- 6.В проекции на продольную полость симметрии объекта трубопровод 3 имеет Г-образную форму, причем расстояние между; камерой ic чувствительным элементом и камерой 2 в проекции на гориаонтальную плоскость (длина горизртальной части трубопровода 3) равна Е, превышение камеры 2 над чувствительным элементом при горизонтальном положении транспортного средства 4 в этом случае равно lig.

Чувствительный элемент выполнен в виде диафрагмы плоской вялой мембраны 7 с жестким центром. В качестве регистрирующего устройства б может использоваться любая иэ известных контрукций (например, шлейфрвый осциллограф) ,а его связь с мембраной зависимости от вида регистрирующего устройства б, может быть электрической, механической и т.д.

В верхней части камеры 2 установлен двухходовой вентиль 8 с поворотным затвором 9, вход 10 которого сообщен с полостью камеры 2 над поверхностью жидкости, а выход 11 - с атмосферой. Основные размеры элементов устройства находятся меязду собой в определенном соотношении.

Устройство работает следукицим образом.

.При горизонтальном положении транспортного средства 4 на мембрану 7 действует гидростатический напор, создаваемый столбом жидкости высотой Ъо(фиг.1). Под напором жидкости мембрана 7 деформируется. Величина деформации является выходным сигналом чувствительного элемента, пропорциональным гидростатическому напору и регистрируемым посредством устройства 6, При движении по дороге с- продольным уклоном корпус транспортного средства 4 наклоняется относительно горизонтали на угол, равный углу наклона дороги. Соответственно изменяется величина.превышения камеры 2 по отношению к камере 1, т.е. высота столба жидкости, действующая на мембрану 7, и деформация последней. В результате регистрирующее устройство б непрерывно фиксирует текущее значения угла наклона продольного профиля дороги, по которой движется транспортное средство. При этом уровень жидкости в камере 2 изменяется на величину, необходимую для компенсации изменения объема камеры 1 в результате деформации .мембраны 7. Изменение уровня жидкост сопровождается выталкиванием или вса сыэанием соответствующего количества воздуха через открытый вентиль 8. Основные параметры устройства & ,и Ъо определяются заданными величина ми П ио4тс1хП , 24 «-mcix tip70,5n. (2) В отличие от обычйых геодезических нивелиров, с которыми работают вручную на открытой местности при медленных (суточных и сезонных) колебаниях температуры, предлагаемое устройство может подвергаться быстрым- и неравномерным по длине трубопровода тепловым воздействиям со стороны соседних агрегатов транспорт ного средства. Нагрев жидкости, лмею едей .высокий объемный коэффициент теплового расширения, приводит к самопроиэвольному повышению ее уровня При герметическом исполнении камеры 2 результатом нагрева является самопроизвольное повышение гидростатичес кого давления, величина которого может значительно превысить рабочую, а при открытом исполнении г- выброс жидкости из камеры 2 в атмосферу. Для исключения указанных явлений при работе на транспортном средстве размеры устройства должны находиться в определенном соотношении с коли честном заключенной в нем жидкости при известных пределах изменения тем пературы окручсгиощей среды в эксплуатации. . Площадь SKK свободной поверхности жидкости в компенсационной камере 3, т.е. площадь поперечного сечения камеры 3, должна отвечать следующему соотношению Л. В качестве рабочей жидкости целесообразно использовать минеральное масло, например, жидкость AMT-IQ для авиационных гидросистем, или жидкость для автомобильных тормозных систем и т.д. Это позволяет использовать устройство как в летних,так и в зимних условиях. Трубопровод 3 может выполняться как металлическим, так и гибким. Преимуществом устройства перед другими устройствами для регистрации уклонов дорог, используемыми на транспортных средствах, например, гироскопами, являются простота, высокая надежность, низкая стоимость, весьма малый вес и безопасность в эксплуатации. В то же время он имеет выходной сигнал, который может регистрироваться без усиления. При стендовых испытаниях опытного образца устройства установлено, что при базе 5 м суммарная погрешность (включая обработку осцилограммы) не превьмает 0,5°, что вполне достаточно дляОпределения нагрузочных режимов транспортных средств. По сравнению с известн11м предлагаемый прибор более безопасен, так как не имеет в своем составе камеры с токсичной ртутью, и при этом также обеспечивает требуемый уровень выходного -сигнгша. Формула изобретения Устройство для регистрации продольного угла наклона пути, проходимого объектом, содержащее частично заполненные жидкостью камеры, сообщающиеся между собой посредством трубопровода, и.регистрирумщее приспособление, связанное с диафрагмой, расположенной в закрытой камере, причем вторая камера - компенсационная имеет сообщение с атмосферой отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, компенсационная камера дополнительно снабжена двухходовым вентилем, вход которого с пространством над свободной поверхностью жидкости,а выход - с атмосферой,при этом основные размеры устройства находятся в следующих соотношениях с пределами изменения определяемого угла наклона и температурой окружаю аей среды /-nzr5-г -. .sn