ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРМИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ ПОКРЫТИЯ ПОЧВОГРУНТОВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСОСЕК

Полезная модель относится к устройствам, применяемым для исследования почв, и может быть использована в приборах для определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосеки при ее подготовке к проведению лесосечных работ, планировании трасс трелевочных волоков.
Известно устройство для взятия проб почвы, применяемое для исследования почв, включающее вертикальную штангу с рукояткой на одном ее конце и наконечником- выталкивателем - на другом. (RU 103000 U1, опуб. 20.03.2011).
Известно также устройство для взятия проб почвы, применяемое для исследования почв, включающее вертикальную штангу с рукояткой на одном ее конце и наконечником - выталкивателем - на другом. (RU 32277 U1, опуб. 10.09.2003 - прототип).
Оба известные технические решения обеспечивают лишь изготовление кернов исследуемой почвы, которые для исследования высушивают, а затем вручную выбирают части корней, взвешивают и определяют соотношение почвогрунта и корней. Чем корней больше - тем, при прочих равных условиях, почвогрунт прочнее.
Такая методика является трудоемкой и неоперативной, а все известные пробоотборники не обеспечивают целостности керна при изъятии его из почвы, т.е. не обеспечивается достоверность результатов исследования почвы. Кроме того, известные пробоотборники обеспечивают лишь точечное воздействие на почвогрунт, что требует при проведении исследования большого количества измерений и не может отразить действительной картины уплотнения почвогрунтов при воздействии на них лесных машин и трелевочных систем.
В действительности, экологические последствия уплотняющего воздействия лесных машин и трелевочных систем на почвогрунты лесосек во многом определяются не только степенью деформации почвогрунтов, но и процентом уплотненной площади. Почвогрунты лесосек уплотняются не только под нормальным давлением движителей машин и волочащейся части трелюемой пачки лесоматериалов, но и в боковых полосах трасс движения.
Техническая задача полезной модели состоит в повышении эффективности прибора за счет усовершенствования его конструкции, обеспечивающего оперативность и точность определения исследуемого показателя и расширение номенклатуры показателей за счет возможности одновременного исследования площадей больших размеров, размер которых включает размер колеи предполагаемого для выполнения лесозаготовительных работ движителя трелевочной машины и боковых полос трасс движения.
Поставленная задача достигается тем, что в приборе для определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосек, включающем вертикальную штангу с рукояткой на одном ее конце и наконечником - на другом, - наконечник выполнен в виде закрепленной перпендикулярно штанге площадки, на рабочей поверхности которой в гнездах смонтированы равномерно расположенные подпружиненные иглы, под пятками которых установлены нормально разомкнутые контакты, соединенные в питающуюся от источника единую электрическую цепь, содержащую цифровое устройство для подсчета количества замкнутых контактов, при этом около рукоятки установлен соединенный проводом с рабочей поверхностью наконечника индикатор, шкала которого проградуирована в процентах замкнутых контактов.
Устройство для подсчета количества замкнутых контактов содержит регистр, входы которого соединены с линейкой контактов, с кнопкой пуск подачи сигнала через формирователь сигнала, с триггером и генератором через логический элемент, который в свою очередь связан со счетчиком ограничения числа импульсов, соединяющимся с входом триггера, при этом выход с регистра связан со счетчиком зарегистрированных единиц через другой логический элемент, который связан с генератором, а выход счетчика зарегистрированных единиц связан с табло через дешифратор, преобразующий показания счетчика в формат сигнала индикатора.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- наконечник выполнен в виде закрепленной перпендикулярно штанге площадки, на рабочей поверхности которой в гнездах смонтированы равномерно расположенные подпружиненные иглы;
- под пятками подпружиненных игл установлены нормально разомкнутые контакты, соединенные в питающуюся от источника единую электрическую цепь, содержащую цифровое устройство для подсчета количества замкнутых контактов;
- около рукоятки установлен соединенный проводом с рабочей поверхностью наконечника индикатор, шкала которого проградуирована в процентах замкнутых контактов;
- устройство для подсчета количества замкнутых контактов содержит регистр, входы которого соединены с линейкой контактов, с кнопкой пуск подачи сигнала через формирователь сигнала, с триггером и генератором через логический элемент, который в свою очередь связан со счетчиком ограничения числа импульсов, соединяющимся с входом триггера;
- выход с регистра связан со счетчиком зарегистрированных единиц через другой логический элемент, который связан с генератором, а выход счетчика зарегистрированных единиц связан с табло через дешифратор, преобразующий показания счетчика в формат сигнала индикатора.
Это позволит повысить эффективность прибора за счет усовершенствования его конструкции, обеспечивающего оперативность и точность определения исследуемого показателя и расширение номенклатуры показателей за счет возможности одновременного исследования площадей больших размеров, размер которых включает размер колеи предполагаемого для выполнения лесозаготовительных работ движителя трелевочной машины и боковых полос трасс движения.
Результатом определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосек заявленным прибором является показатель соотношения площади корней в поверхностном слое почвогрунта к общей деформируемой площади в отличие от прототипа т.к. известные приборы - пробоотборники обеспечивают лишь точечное воздействие на почвогрунт, что требует при проведении исследования большого количества измерений и не может отразить действительной картины уплотнения почвогрунтов при воздействии на них лесных машин и трелевочных систем.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений с заявленной совокупностью признаков.
Устройство применимо и будет использовано в отрасли в 2014-2015 г.г.
На фиг. 1 изображена схема прибора для определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосеки, общий вид.
На фиг. 2 - то же, структурная схема цифрового устройства подсчета количества замкнутых контактов.
На фиг. 3 - то же, функциональная схема цифрового устройства подсчета количества замкнутых контактов.
Прибор для определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосеки включает вертикальную штангу 1 с рукояткой 2 на одном ее конце и наконечником 3 - на другом. Наконечник 3 выполнен в виде закрепленной перпендикулярно штанге площадки 4, на рабочей поверхности 5 которой в гнездах 6 смонтированы равномерно расположенные подпружиненные иглы 7, под пятками которых установлены нормально разомкнутые контакты, соединенные в питающуюся от источника единую электрическую цепь 8, содержащую цифровое устройство 9 для подсчета количества замкнутых контактов, при этом около рукоятки 2 установлен соединенный проводом 10 с рабочей поверхностью 5 наконечника 3 индикатор 11, шкала которого проградуирована в процентах замкнутых контактов.
Следует отметить, что размеры площадки наконечника 3 соответствуют размеру колеи предполагаемого для выполнения лесозаготовительных работ движителя трелевочной машины и боковых полос трасс движения и могут составлять, например, 1 м × 0,5 м.
Устройство для подсчета количества замкнутых контактов содержит функционирующий в режимах параллельной записи и последовательного считывания универсальный регистр 12, входы которого 13, 14. 15 и 16 соединены соответственно - с линейкой контактов 17, - с кнопкой пуск 18 подачи сигнала, связанной в свою очередь с формирователем 19 сигнала и элементом задержки 20, - с триггером 21, имеющим входы 22 и 23, а также - с генератором 24 через имеющий входы 25 и 26 логический элемент 27, который в свою очередь связан со счетчиком 28 ограничения числа импульсов, соединяющимся с входом 23 триггера 21, при этом выход 29 с регистра 12 связан с входом 30 счетчика 31 зарегистрированных единиц через другой логический элемент 32, вход 33 которого связан с генератором 24, а вход 34 счетчика 31 связан также с формирователем сигнала 19, выход счетчика 31 зарегистрированных единиц связан с табло 35 через дешифратор 36, преобразующий показания счетчика 31 в формат сигнала индикатора 11.
Прибор работает следующим образом.
При вдавливании рукоятки 2 наконечника 3 в виде площадки с иглами 7 в почвогрунт часть игл не встретит на своем пути корней и заглубится, не нажав при этом на контакт. Иглы 7, которые встретят на своем пути корень, или иное твердое препятствие, под усилием, прикладываемым испытателем к рукоятки 2, преодолеют усилие пружин, вдавятся в гнездо и замкнут свои контакты, о чем информация поступит в схему цифрового устройства подсчета количества замкнутых контактов.
Действие схемы основывается на универсальном регистре 12, способном функционировать в ряде режимов, включая режим параллельной записи и последовательного считывания. В регистр 12 записывается показания линейки контактов 17, подключенных к группе входов 13 регистра 12. Запись в регистр 12 инициируется подачей на его вход 14 сигнала с кнопки 18. Сигнал записи, проходя через формирователь сигнала 19, используемый для ликвидации явления «дребезга контактов», стробирует запись показаний линейки контактов 17 в регистр 12 и устанавливает через элемент задержки 20 триггер 21 в состояние «запись произведена», путем подачи сигнала на вход 22 установки триггера 21. В результате значительно снизится общий эффект действия помех и повысится помехозащищенность системы. Сигнал с триггера 21 переводит регистр 12 в режим последовательного считывания путем подачи на вход установки режима 15 и открывает выход генератора прямоугольных импульсов 24 при помощи логического элемента 27. Выходы триггера 21 и генератора 24 подаются на входы 25 и 26 соответственно логического элемента 27 типа И (конъюнктивная логика), в результате чего импульсная последовательность с выхода генератора 24 поступает на вход 16 регистра 12 только тогда, когда триггер 21 установлен в состояние «запись произведена». Сигнал генератора 24 стробирует считывание разрядов из регистра 12. Разряды считанного значения последовательно выдвигаются из регистра 12, и выдвинутые «единицы» подсчитываются счетчиком 31. Выход регистра 12 подается на вход 30 счетчика 31 через логический элемент 32 типа И, открываемый стробирующими импульсами генератора 24, подаваемыми на его вход 33. Это устраняет возможность «склеивания» последовательностей разрядов, считываемых из регистра 12 на вход 33 логического элемента 32. Показания счетчика 31 подаются на табло 35, в простейшем случае сформированное из семисегментных светодиодных индикаторов, через дешифратор 36, позволяющий транслировать показания счетчика в формат сигналов индикатора 11. Шкала стрелочного индикатора (при его использовании) может быть отградуирована, например, в процентах игл, замкнувших свои контакты, т.е., если ни одна игла не встретила твердого препятствия (вариант песчаный пляж), то стрелка лежит на отметке 0. Если половина игл встретила препятствия, преодолела сопротивление пружин и замкнула контакты, то стрелка показывает значение 50, и т.д.
Счетчик 31 наиболее эффективно строится на основе каскадированных двоично-десятичных счетчиков. Счетчик 28 позволяет ограничить число импульсов генератора 24 разрядностью регистра 12. Сигнал переполнения данного счетчика сбрасывает состояние триггера 21 путем подачи на его вход 23 сброса, перекрывая тем самым выход генератора 24. Регистр 12 переходит в режим параллельной записи, которая и будет осуществлена по следующему сигналу кнопки 18. В зависимости от особенностей реализации и измеряемой величины схема может быть также дополнена инвертирующими элементами, что будет давать в результате подсчет нулей, а не единиц.
Таким образом, полезная модель позволит повысить эффективность прибора за счет усовершенствования его конструкции, обеспечивающего оперативность и точность определения исследуемого показателя и расширение номенклатуры показателей за счет возможности одновременного исследования площадей больших размеров, размер которых включает размер колеи предполагаемого для выполнения лесозаготовительных работ движителя трелевочной машины и боковых полос трасс движения.
Результатом определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосек заявленным прибором является показатель соотношения площади корней в поверхностном слое почвогрунта к общей деформируемой площади в отличие от прототипа т.к. известные приборы - пробоотборники обеспечивают лишь точечное воздействие на почвогрунт, что требует при проведении исследования большого количества измерений и не может отразить действительной картины уплотнения почвогрунтов при воздействии на них лесных машин и трелевочных систем.