Способ гидростатического нивелирования

Способ гидростатического нивелирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п1 546777

Союз Советских

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.01.75 (21) 2101647/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 30.03.77 (51) М. Кл.з G 01C 5/04

G 01С 9/22

Гасударственный комитет

Совета Мииистрав СССР по делам изобретеиий (53) УДК 528.546(088.8) и открытий (72) Авторы изобретения А. А. Мартиросян, P. А. Мовсесян, И. А. Таплашвили и Г. А. Бабаян (71) Заявитель

Ереванский политехнический институт им. Карла Маркса (54) СПОСОБ ГИДРОСТАТИт1ЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и, в частности к способам измерения превышений с помощью сообщающихся сосудов, заполненных однородИОЙ жидкостью.

Известны способы гидростатического нивелирования, основанные на условии статического равновесия жидкости в системе сообщающихся сосудов, в которых измерения уровня производят либо по отсчетным устройствам, установленным в каждом сосуде, либо по отсчетному устройству одного сосуда, установленного на репере, и сигнальным устройствам (электродам), расположенным в контролируемых сосудах 11).

Основным недостатком известного способа является малая производительность измерений превышений, что затрудняет практическую возможность полной автоматизации процесса измерений.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является гидростатический способ нивелирования с использованием заполненных жидкостью сообщающихся сосудов, соединенных с камерой давления, снабженной индикатором, путем принудительного изменения давления газа в системе сообщающихся сосудов (2).

Для повышения точности определения превышений по предлагаемому способу изменяют давление газа в отсеках каждого сосуда, соединенных с камерой давления, и определяют превышение между сравнительными сосудами по разности перепадов уровней жидкости в этих отсеках и смежных, сообщающихся только по жидкости с ними, отсеках, снабженных датчиками уровня жидкости, причем перепады уровней жидкости в каждом сосуде фиксируют В моменты контакта жидкости с датчиками уровня жидкости сосудов.

На чертеже приведена принципиальная схема гидронивелира, реализующего предлагаемый способ.

Гидронивелир состоит из двух одинаковых

15 сосудов — сосуда 1, устанавливаемого на репере, и сосуда 2, устанавливаемого на контролируемой отметке. Каждый сосуд содержит перегородку 3, которая разделяет внутренний объем сосуда на два отсека: вспомогательный и измерительный, между которыми имеется сообщение только по жидкости через зазор в донной части сосуда. В верхней части измерительного отсека расположен датчик уровня 4.

Воздушные объемы вспомогательных отсеков

25 подсоединены шлангами 5 к камере давления

6, а для измерения в них давления воздуха P„ служит манометр 7, В воздушных объемах измерительных отсеков сосудов поддерживается одинаковое и постоянное атмосферное давлеЗо ние Р,. При одинаковом давлении воздуха в

546777 обоих отсеках сосуда уровни жидкости в них совпадают, а исходная уровенная поверхность занимает положение Π— О. Если повысить давление воздуха во вспомогательных отсеках сосудов 1 и 2 уровни жидкости в них опускаются. Так как распределение давления в газах протекает с высокой скоростью, то практически можно считать, что в любой момент времени давление во вспомогательных отсеках сосудов 1 и 2 одинаково, и следовательно, уровни жидкости в них находятся на некоторой одной уровенной поверхности (при условии, что в сосудах одинаковая температура и однородная жидкость). При этом перетекания жидкости из одного сосуда в другой не наблюдается, так как в любом сечении трубопровода жидкость уровновешивается одинаковыми давлениями с обеих сторон. При Р,)Р,жидкость перетекает только из вспомогательного отсека сосуда в измерительный отсек, в котором уровень жидкости поднимается на некоторую высоту Йи (при этом во вспомогательном отсеке уровень жидкости опускается на высоту h,) относительно исходной уровенной поверхности Π— О. Это позволяет рассматривать все процессы отдельно в каждом сосуде и при этом можно написать, что

5„i „=- Sâhâ, где S„, è S„— площади поперечных сечений измерительного и вспомогательного отсеков, соответственно.

Величина перепада Лй между уровнями жидкости в измерительном и вспомогательном отсеках определяется, как

Лй:йи+ lB Йи 1+ 1 в /

Для упрощения выкладок считаем, что площади поперечных сечений соответствующих отсеков в сосудах одинаковы, т. е.

S„,= S „ = S„; S, == S — S,, но $„ФЯ„и что датчики уровня 4 в сосудах отстоят на одинаковом расстоянии от оснований сосудов.

В процессе измерения превышения с увеличением давления Рв уровень жидкости в измерительных отсеках поднимается и затем фиксируется датчиками уровня в моменты смачивания их жидкостью.

Превышение между основаниями сосудов 1 и 2 определяют по формула

dÈ" — ЬЙ вЂ” йи йи— и

1+ в

8и зная отношениа сечении " и величины в перепадов уровней и Лй и Лй" в отсеках сосудов 1 и 2, измеренных (зафиксированных) в моменты контактирования жидкости с датчиками уровня сосудов.

Из рассмотрения перепада уровней жидкости в отсеках можно написать, что величина

- перепада Лй между уровнями жидкости в измерительном и вспомогательном отсеках определяется, как

Є— Ри

5 I

1 (4) где у — удельный вес рабочей жидкости.

Из выражений (2) и (3) следует, что

hи—

Р, — P, l .)

Будем увеличивать давление Р, до тех пор, пока не произойдет контакт жидкости с дат15 чиком уровня 4 в измерительном отсеке, например, сосуда I. В момент контакта изменяется давление Р,. При этом высота подъема жидкости Йи в измерительном отсеке сосуда 1 относительно исходной уровенной поверхности

0 — О согласно формуле (5) равна

P, — — P.

h„=(:) (6) 95

Будем продолжать увеличивать давление Р„ до момента контактирования уровня жидкости с датчиком уровня в измерительном отсеке сосуда 2. Аналогично, измеряя давление P", в момент контакта жидкости с датчиком уровня в сосуде 2, находим высоту h"„ïîäúåìà жидкости в измерительном отсеке сосуда 2 относительно исходной уровенной поверхности

Π— 0

P„— P.„

lf йи—

;(i в Рв

Н= h„— й„= ("Ф) Таким образом, зная отношение и по в перечных сечений отсеков, удельный вес жидкости у и значения Р и и Р, давления воздуха (или любого другого газа), измеренные в моменты контактирования жидкости с датчи* ками уровня в сосудах, находят превышение

Н между основаниями этих сосудов.

От гидростатического нивелирования предо лагаемыи способ отличается тем, что в процессе измерений жидкость в сосудах не остается неподвижной, а от гидродинамическото спосооа нивелирования отличается тем, что жидкость в трубопроводах остается неподвижной, При использовании предлагаемого способа число сосудов (гидронивелиров) в системе мо жет быть любым, причем измерение превышений можно проводить путем дистанционного

65 измерения перепадов уровней например вра4О При этом превышение Н между сосудами определяется по формуле

546777

Составитель Л. Кол1обакина

Редактор И. Шубина

Корректор И. Позняковскай

Техред Т. Гревцова

Зака", 3 4/4 Изд. ¹ 185 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета . 1п«истпов СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )1(-35, Раушская пао., д. 4, 5

Типография, i:ð. Сапунова, З мя-импульсным методом или путем измерения давления Р, в системе одним общим измерителем давления, например манометром.

Способ гидронивелирования позволяет полностью автоматизировать процесс измерений превышений, а данные регистрировать на записывающем устройстве.

Формула изобретения

Способ гидростатического нивелирования с использованием заполненных жидкостью сообщающихся сосудов, соединенных с камерой давления, снабженной индикатором, путем принудительного изменения давления газа в системе сообщающихся сосудов, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью повышения точности, изменяют давление газа в отсеках каждого сосуда, соединенных с камерой давления, и определяют превышение между сравниваемыми сосудами по разности перепадов уровней жидкости в этих отсеках и смежных, со5 общающихся только по жидкости с ними, отсеках, снабженных датчиками уровня жидкости, причем перепады уровней жидкости в каждом сосуде фиксируют в моменты контакта жидкости с датчиками уровня жидкости

10 сосудов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Брайт П. П. «Геодезические методы измерений деформаций оснований и сооруже15 ний», изд. «Недра», М., 1965.

2. Патент CILIA ¹ 3561127 кл. 33 — 209, от

1971 (прототип).