КВАРЦЕВЫЙ ШТАНГОВЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ДЕФОРМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

Полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для измерения относительных деформаций ледяного покрова, вызванных природными явлениями и техническими воздействиями.
Известны кварцевые штанговые линейные деформометры для измерения относительных деформаций Земной коры, вызываемых приливными волнами и землетрясениями [1, 2]. Такие устройства устанавливают в специально построенных шахтах, где климатические влияния на работу прибора практически отсутствуют. При этом один конец штанги заделывается в бетонное основание, а свободный конец покоится на подвесной опоре у другого основания. Оба основания заделываются в скальный грунт шахты.
Недостатком устройства является отсутствие компенсации температурных колебаний воздуха и заделка кварцевой штанги в бетонном основании, что неприемлемо для ледовых условий эксплуатации прибора.
Известен ледовый кольцевой многофункциональный деформометр [3], который используется для измерения деформаций льда в скважинах и на поверхности. На поверхности ледяного покрова устройство устанавливается при помощи стоек, которые вмораживаются в предварительно пробуренные во льду отверстия.
Недостатком устройства является малая база измерения относительных деформаций льда (20-25 см) и отсутствие термокомпенсации перепадов температуры воздуха, что снижает чувствительность прибора, например при длительных деформациях, таких как приливные деформации льда или сезонные деформации ледяного покрова. Кроме того, необходимость замораживать стойки сокращает возможные сроки применения устройства.
Известно устройство для измерения деформаций льда [4], взятое за прототип. Такое устройство содержит кварцевую штангу, один конец которой жестко связан с основанием, вмороженным в лед. У свободного конца штанги вмораживается стойка с термокомпенсационным штоком, на котором крепится преобразователь перемещений свободного конца кварцевой штанги. Длина штанги может составлять от одного метра до нескольких метров в зависимости от решаемых задач.
Недостатком устройства является длительность подготовки прибора на льду к эксплуатации. Это связано с необходимостью предварительного выбуривания отверстий под постамент и стойки и временем их замораживания в лед, а при температурах льда близких к 0°С замораживание постамента и стоек вообще может оказаться невозможным. Кроме того, подвес свободного конца штанги деформометра не устраняет поперечных паразитных вибраций конца штанги, что снижает точность работы устройства.
Техническим результатом предложенной конструкции является повышение производительности труда за счет сокращения времени установки деформометра и расширения температурного диапазона его эксплуатации, повышение точности работы устройства во всем диапазоне упруго-пластических деформаций льда.
Указанный технический результат достигается тем, что постамент и стойка у деформометра выполнены в виде ледошурупов, которые закручиваются при помощи гаечного ключа в лед любой температуры. При этом на постаменте закреплен хомут, в котором жестко зажимается один конец кварцевой штанги. На стойке у свободного конца штанги устанавливается фторопластовая подушка, и на нее укладывается свободный конец штанги, что обеспечивает снижение поперечных вибраций деформометра.
На фиг.1 приведена схема кварцевого штангового линейного деформометра для измерения относительных деформаций ледяного покрова, который содержит постамент 1 в виде ледошурупа с выборкой 3 под гаечный ключ и хомут 5; стойку 2 с выборкой 4 под гаечный ключ, второпластовую подушку 6 и термокомпенсатор 8, на котором закреплен датчик перемещений 9. В хомуте 5 жестко закрепляется конец кварцевой штанги 7. При этом свободный конец штанги 7 лежит на фторопластовой подушке 6.
Кварцевый штанговый линейный деформометр для измерения деформаций в ледяном покрове работает следующим образом. В ледяной покров вворачивается постамент 1 в виде ледошурупа при помощи гаечного ключа, который вставляется в проточки 3 (вторая проточка на фиг.1 не видна). На постаменте закрепляется хомут 5. На некотором расстоянии, в направлении измеряемых деформаций льда, вворачивается стойка 2 в виде ледошурупа при помощи гаечного ключа, который вставляется в проточки 4 (вторая проточка на фиг.1 не видна). На стойке 2 закрепляется фторопластовая подушка 6 и термокомпенсационный шток 8 с датчиком перемещений 9. В хомуте 5 жестко закрепляется один конец кварцевой штанги 7, а второй свободный конец укладывается на фторопластовую подушку 6. Изменения расстояния между постаментом 1 и стойкой 2 фиксируются при помощи датчика перемещений 9, соединенного кабелем с электронным регистратором (на фиг.1 не указаны).
Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства проявится:
- в повышении производительности труда;
- в расширении температурного режима, при котором возможно применение устройства;
- в повышение точности работы устройства во всем диапазоне упруго-пластических деформаций льда.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Латынина Л.А. Анализ работы штангового деформографа. АН СССР, ин-т «Физики Земли», №4218-72, деп., М., 1977 г.
2. Латынина Л.А., Кармалеева P.M. Деформографические измерения. Изд. «Наука», М. 1978 г.
3. Смирнов В.Н., Сыроваткин В.И., Шушлебин А.И. Ледовый кольцевой многофункциональный деформометр. Патент на полезную модель №82838, опубликовано: 10.05.2009. Бюл. №13.
4. Смирнов В.В., Шушлебин А.И. Устройство для измерения деформаций льда. - Авт. св. №712744. Опубликовано 30.01.1980 г. Бюллетень №4 (прототип).