УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ РОВНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ АЭРОДРОМНОГО ПОКРЫТИЯ
DEVICE FOR ASSESSING THE EVENNESS OF THE AIRFIELD SURFACE

Изобретение относится к средствам измерения индекса ровности искусственного покрытия аэродромов классов А, Б, В, открытых для международных полетов, в соответствии с Федеральными авиационными правилами «Требования, предъявляемыми к аэродромам, предназначенным для взлета, посадки, руления и стоянки гражданских воздушных судов» утвержденных Приказом Минтранса России от 25.08.2015 N 262, зарегистрировано в Минюсте России 09.10.2015 N 39264.
Изобретение предназначено для оперативного контроля и измерения индекса ровности покрытия для загруженных аэродромов, на которых ограничено применение методов измерения определения индекса ровности.
В «Руководстве по эксплуатации гражданских аэродромов в Российской Федерации». Изд. - М.: Воздушный транспорт, 1955 г., в главе 4 «Осмотр и оценка параметров состояния элементов летного поля» рекомендовано контролировать ровность поверхности летного поля визуально или путем проезда на автомобиле. Величина неровностей проверяется рейкой, просвет под рейкой не должен превышать установленной величины. Такой способ проверки несовершенен и имеет большие ошибки.
Известно устройство для измерения неровностей дорожного покрытия, содержащее штангу с падающим грузом, штамп, выполненный в виде двух спаренных колес, объединенных опорной платформой, и виброизолированную тележку с траверсами, снабженными измерительными роликами и датчиками вертикальных перемещений с одной стороны и подпружиненными с другой (авторское свидетельство СССР № 1641926 на изобретение «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД», МПК E01C 23/07, опубл. 15.04.1991). Недостатком известного устройства является  недостаточная точность измерений.
Известно устройство измерения неровностей дорожных покрытий, согласно которому на оси автомобиля размещают пороговые акселерометры и при движении автомобиля со скоростью V фиксируют интервалы времени Δt1 и Δt2 , в течение которых вертикальное ускорение превышает заданные пороговые значения a1 и a2, а амплитуду и длину неровности определяют из системы уравнений (авторское свидетельство СССР № 1624085 на изобретение «Способ измерения неровностей дорожного покрытия», МПК E 01 C 23/07; опубл. 30.01.1991). Недостатком известного устройства является неточность результатов измерений для различных частей спектра неровностей.
Известно устройство для контроля профиля поверхности, содержащее копировальный ролик с прижимным приспособлением, который кинематически связан с тахогенератором, нагрузочное сопротивление, гальванометр, источник питания (авторское свидетельство СССР №1121346 на изобретение «УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ», E01 23/07, опубл. 30.10.1984).  Данное устройство также имеет значительные погрешности в точности определения ровности поверхности.
Известно устройство измерения ровности дорожных и аэродромных покрытий, содержащее установленные на автомобиль лазерный датчик, измеряющий расстояние от датчика до покрытия, и датчик ускорения, фиксирующий вертикальные ускорения. Датчики установлены на массивном поршне в выполненном в нем центральном сквозном отверстии. Поршень размещен в цилиндрическом корпусе с возможностью свободного вертикального перемещения на эластичном подвесе (патент РФ № 2718018 на изобретение «ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РОВНОСТИ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ», МПК E01C 23/01, опубл. 30.03.2020) Недостатком данного устройства является то, что измерительные датчики находятся на обрессоренных частях автомобиля, что приводит к дополнительным колебаниям системы и снижает точность измерения. Кроме того, для определения индекса ровности аэродромного покрытия с достаточной точностью необходимо предварительно подготовить линию замера, по которой будет измерять датчик. Недостатком известного  устройства является и то, что он не может работать при пасмурной погоде в силу изменения отражательной способности мокрого покрытия.
Известно наиболее близкое по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа устройство для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия, содержащее динамический преобразователь профиля и программное управляемое устройство для обработки информации. Динамический преобразователь профиля содержит датчик ровности, в качестве которого используется высокоточный прецизионный маятниковый электролитический двухосевой инклинометр, измерительное колесо, микроконтроллер, приемник спутниковой навигационной системы, пульт управления, датчик вибрации, датчик шума, блок памяти, жидкокристаллический дисплей и регулировку тарирования устройства. Программное управляемое устройство для обработки информации содержит компьютер с программой обработки информации и базу данных оценки ровности поверхности аэродромного покрытия и принтер. При завершении микронивелирования поверхности аэродромного покрытия блок памяти отключают от микроконтроллера и подключают к компьютеру программно-вычислительного комплекса, где в соответствии с программой обработки информации осуществляют оценку ровности поверхности (патент РФ № 2373323 на изобретение «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ РОВНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ АЭРОДРОМНОГО ПОКРЫТИЯ», МКП E01C 23/07, опубл. 07.04.2008). Использование прецизионного маятникового инклинометра ограничивает скорость измерения, поскольку при большой скорости измерения обладает завалом «нуля». При наличии большого количества дефектов покрытия (отсутствие трещин, уступов и т.д.) показания искажаются в силу дополнительного динамического воздействия, что не позволяет применять его на аэродромах с высоким показателем разрушения покрытия. Использование двухосевого инклинометра не позволяет получить ориентацию в пространстве по третьей оси. Необходимость подключения динамического преобразователя к портативному компьютеру для обработки информации через специальное программное обеспечение для получения индекса ровности снижает оперативность работы устройства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание простого и надежного устройства, обеспечивающего точность измерения, достаточную для оперативного получения показателя индекса ровности аэродромного покрытия без применения дополнительных устройств, способного работать на любой поверхности и любых погодных условиях (до отрицательных температур).
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении точности измерений за счет снижения искажения получаемого сигнала от измерительных датчиков.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия, включающее динамический преобразователь профиля и программное управляемое устройство для обработки информации, содержит жесткую плоскую раму на колесах с жестким резиновым ободом, на которой установлены: трехосный датчик виброускорений, датчик Холла, модуль памяти, панель вывода и блок питания, подключенные к микропроцессору с программой по определению индекса ровности.
Предпочтительно, чтобы модуль памяти, трехосный датчик виброускорений, датчик Холла, панель вывода и блок питания были подключены к микропроцессору посредством проводной связи.
Предпочтительно, чтобы в качестве трехосного датчика виброускорений был использован трехосный электрический акселерометр.
Предпочтительно также, чтобы устройство для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия содержало стабилизатор напряжения, размещенный на микропроцессоре.
В отдельных случаях исполнения устройство может содержать несколько датчиков Холла.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения, оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием жесткой плоской рамы на колесах с жестким резиновым ободом;
- наличием микропроцессора с программой по определению индекса ровности;
- наличием трехосного датчика виброускорений;
- наличием датчика Холла;
- наличием  модуля памяти;
- наличием панели вывода;
- наличием блока питания;
- выполнением трехосного датчика виброускорений, датчика холла, модуля памяти, панели вывода и блока питания, подключенными к микропроцессору.
В предпочтительных случаях исполнения изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- выполнением трехосного датчика виброускорений, датчика холла, модуля памяти, панели вывода и блока питания, подключенными к микропроцессору посредством проводной связи;
- наличием стабилизатора напряжения, размещенного на микропроцессоре;
- наличием нескольких датчиков Холла.
Наличие жесткой плоской рамы на колесах с жестким резиновым ободом обеспечивает стабилизацию обрессоренной части и исключает колебательные низкочастотные наводки при движении конструкции, что позволяет трехосному датчику виброускорений получать прямые значения уровня покрытия, повышая точность измерений. Применение трехосного датчика виброускорений, в том числе, трехосного электрического акселерометра, в отличие от двухосного инклинометра, позволяет устройству ориентироваться по трем пространственным осям при определении параметров микропрофиля аэродромного покрытия, что повышает точность получаемого сигнала. Наличие микропроцессора с программой по определению индекса ровности, блока питания, панели вывода и модуля памяти позволяет непосредственно после измерения получать данные по определению индекса ровности аэродромного покрытия на внешний носитель (например, на SD-Card) с формированием микропрофиля без применения дополнительных внешних устройств (компьютера). Шаг измерения регулируется количеством датчиков Холла.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемными чертежами устройства для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия, представленными на  фиг. 1, фиг. 2.
На фиг. 1 представлен схемный чертеж устройства для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия, вид сбоку.
На фиг. 2 представлен схемный чертеж устройства для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия, вид сверху.
Устройство для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия включает жесткую плоскую раму (1) на колесах (2) с жестким резиновым ободом. На раме (1) установлены: трехосный датчик виброускорений (3),  в качестве которого использован трехосный электрический акселерометр; датчик Холла (4);  модуль памяти (5); панель вывода (на чертеже не показана); блок питания (6), подключенные к микропроцессору  (7), предпочтительно посредством проводов (8).
Устройство работает следующим образом.
Рама (1) с прикрепленными через подшипники колесами (2) устанавливается на аэродромное покрытие, на котором необходимо определить индекса ровности, и перемещается за счет физической силы оператора.
При движении трехосный датчик виброускорений (3) определяет свое местоположение в пространстве и передает значения виброускорений в микропроцессор (7) через провода (8). Микропроцессор (7) интегрирует полученные значения виброускорений для определения индекса ровности аэродромного покрытия. Полученные значения виброускорений и индекса ровности сохраняются на модуль памяти (флеш носитель) (5). Значения виброускорений фиксируются во время срабатывания датчика Холла (4). Шаг измерения регулируется количеством датчиков Холла. Питание микропроцессора (7) и датчиков (3), (4) осуществляется по проводам (8) от блока питания (6), через стабилизатор напряжения (на чертеже не показан) расположенный на микропроцессоре (7).