ОБРАТНЫЙ ОТВЕС

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована, в частности для проверки вертикальности установки приборов.
Цель полезной модели - упрощение конструкции известного устройства для построения вертикальных линий с использованием подъемной силы газа легче воздуха, заключенного в эластичный баллон.
Уровень техники
Известны угольники поверочные 90° по ГОСТ 3749-77 (Угольники поверочные 90°. Технические условия.) [1]. Угольники представляют собой две пластины, соединенные под углом 90°, одна из которых устанавливается на базовую поверхность, а по другой проверяют вертикальность различных объектов.
Недостатками известных устройств являются ограниченные размеры (ГОСТ 3749-77 предусматривает размеры угольников до 1600 мм), а также то, что базовая поверхность должна иметь чистоту обработки с параметром шероховатости 0,16-0,32 по ГОСТ 2789-73 (Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.) [2], что предполагает значительную трудоемкость изготовления, и не всегда технически возможно.
Известны отвесы, каждый из которых содержит корпус и шнур, закрепленный одним концом в корпусе, а другим на катушке в верхней точке вывески. (А.С. СССР №1044983, МКИ 3 G01С 15/10, 1979 г., опубл. Бюл. №36, 1983 г.) [3] и (Патент США №2135211, Кл. 33-217, опубл. 01.11.1938 г.) [4].
Катушку со шнуром закрепляют в верхней точке вывески и обеспечивают натяжение шнура под действием массы корпуса и силы тяжести. По натянутому шнуру контролируют вертикальность различных объектов.
Недостатком известных устройств является, то что они требуют наличия верхней точки вывески для закрепления на ней шнура с корпусом. Это, в свою очередь, сопряжено с дополнительными приспособлениями, усложняющими конструкцию, как например, в А.С. СССР №1770748, МКИ 5 G01С 15/10, 1990 г., опубл. Бюл. №39, 1992 г. [5].
Известны обратные отвесы, каждый из которых содержит, размещенный на поверхности, резервуар с жидкостью, в которую погружен поплавок, соединенный с верхним концом гибкой нити, нижний конец которой соединен с якорем, находящимся в нижней части потерны. (А.С. СССР №1204930, МКИ 4 G01С 15/10, 1984 г, опубл. Бюл. №2, 1986 г.) [6], (А.С. СССР №1030650, МКИ 3 G01С 15/10, 1982 г., опубл. Бюл. №27, 1983 г.) [7], (А.С. СССР №531027, МКИ 2 G01С 15/10, 1975 г., опубл. Бюл. №37, 1976 г.) [8] и (Патент Великобритании №1059013, кл. G 1 F 4, 1964 г.) [9].
В известных обратных отвесах, предназначенных в основном, для наблюдения за деформацией гидротехнических сооружений и массивов пород, используется выталкивающая сила, действующая на поплавок, погруженный в жидкость для натяжения гибкой нити, закрепленной с помощью якоря в нижней точке потерны. Натянутая гибкая нить позволяет получать вертикаль для контроля, упомянутых процессов.
Недостатком известных обратных отвесов является то, что при использовании для наземных работ они требуют наличия верхней платформы для закрепления резервуара с жидкостью, т.е. значительного усложнения конструкции.
Известен обратный отвес, содержащий резервуар с демпфирующей жидкостью, закрепленный в верхней части бетонного столба, поплавок, с узлом крепления верхнего конца гибкой нити и нижний вкладыш (якорь) для закрепления ее нижнего конца на базовой поверхности. (Патент РФ №2035696, МПК 6 G01С 15/10, 1992 г., опубл. Бюл. №14, 1995 г.) [10].
В известном обратном отвесе, предназначенном, в основном, для контроля монтажа крупногабаритного оборудования, в частности для закрепления, построения и стабилизации вертикальных линий при инженерно-геодезических работах, используется выталкивающая сила, действующая на поплавок, погруженный в демпфирующую жидкость для натяжения гибкой нити. Натянутая нить позволяет получить вертикаль для описанных целей.
Недостатком известного обратного отвеса является то, что для его использования необходима конструкция, поддерживающая резервуар с демпфирующей жидкостью на определенной высоте, в конкретном случае это бетонный столб с закладной деталью, установленный на перекрытии верхнего этажа контролируемого объекта.
Известны устройства для подъема в атмосферу и спуска груза, каждое из которых содержит баллон, заполненный газом легче воздуха, и подвесную систему, с прикрепленым к ней грузом (Патент СССР №1804411, МКИ 5 В64В 1/58, 1991 г., опубл. Бюл. №11, 1993 г.) [11] и (Патент СССР №1834822, МКИ 5 В64В 1/58, 1991 г., опубл. Бюл. №30, 1993 г.) [12].
Известные устройства позволяют поднимать грузы посредством баллонов, заполненных газом легче воздуха, используя его подъемную силу, а также опускать груз на жидкую опорную поверхность, путем изменения подъемной силы баллонов, как в случае аналога [12]. Кроме того, устройство-
аналог [11] благодаря наличию якорного зонда-глубиномера имеет возможность измерять глубину слоя или пласта жидкой опорной среды.
Недостатком известных устройств, при использовании, например в качестве обратных отвесов, является невозможность управления перемещением подобных систем по базовой поверхности.
Известна установка для удержания и направленного перемещения аэростата в воздушном пространстве карьера, содержащая аэростат, подвеску с приборами, транспортное средство с установленными на нем тремя телескопическими стрелами, одна из которых продольная, а две других - правая и левая расположены под углом 120° друг к другу, трос для закрепления аэростата, лебедку, а также самоуравновешивающуюся канатную систему, которая, в свою очередь, состоит из каната и отклоняющих роликов, закрепленных на аэростате и концах телескопических стрел, при этом канат протянут от лебедки через отклоняющие ролики продольной стрелы, аэростата, левой стрелы, правой стрелы и закреплен к подвеске с приборами. (Патент РФ №2036819, МПК 6 В64В 1/50, 1992 г., опубл. Бюл. №16, 1995 г.). [13].
Известная установка позволяет мобильно перемещать аэростат с приборами в воздушном пространстве карьера по заданной трассе, а также благодаря наличию самоуравновешивающейся системы обеспечивает устойчивость аэростата к ветровым нагрузкам и стабильность заданной высоты.
Недостатком известной установки, при использовании в качестве обратного отвеса, является сложность конструкции, обусловленная наличием телескопических стрел и лебедки с системой канатов.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату, к заявляемому устройству, является установка для направленного перемещения аэростата в воздушном пространстве карьера по Патенту Российской Федерации №2036818, МПК 6 В64В 1/50, В64F 3/00, 1993 г, опубл. Бюл. №16,1995 г. [14].
Установка-прототип включает в себя аэростат с приборной платформой, передвижное основание с трехбарабанной лебедкой, отклоняющие устройства со шкивами, установленные на земле, тяговый и два удерживающих троса, причем один конец тягового троса связан с центральным барабаном, а концы удерживающих тросов - с крайними барабанами лебедки, другие концы тросов присоединены к приборной платформе аэростата, при этом удерживающие тросы проходят через шкивы отклоняющих устройств, а барабаны тягового и удерживающих тросов выполнены с возможностью разнонаправленной намотки.
В процессе работы обеспечивается встречное, относительно лебедки, перемещение тросов - двух в одном направлении, а третьего, тягового - в другом, при этом они прикреплены к платформе аэростата с трех разных направлений, и благодаря двум шкивам наземных отклоняющих устройств, образуют натянутую подвижную тросовую систему, на вершине которой находится аэростат с приборной платформой, движущийся по заданной траектории.
Устройство-прототип позволяет получить устойчивость аэростата с приборной платформой к ветровым нагрузкам, стабильность заданных проектных величин и прямолинейность трассы перемещения. Кроме того, благодаря, прикрепленному к центру приборной платформы, съемному мерному шнуру с отвесом, можно контролировать высоту подъема аэростата над базовой поверхностью.
Недостатком устройства-прототипа, при использовании его в качестве обратного отвеса для проверки вертикальности установки приборов, является сложность конструкции, обусловленная наличием подвижной тросовой системы, трехбарабанной
лебедки, двигателей, электромагнитных муфт, тормозов, отклоняющих устройств со шкивами и системы управления барабанами лебедки.
Цель полезной модели - упрощение конструкции известной установки для направленного перемещения аэростата в воздушном пространстве карьера, при использовании ее в качестве обратного отвеса для построения вертикальных линий с использованием подъемной силы газа легче воздуха, заключенного в эластичный баллон, для натяжения гибкой нити, образующей вертикаль.
Указанная цель достигается тем, что в обратном отвесе, содержащим эластичный баллон, заполненный газом легче воздуха, гибкую нить, закрепленную одним концом на базовой поверхности при помощи якоря, а другим - на упомянутом баллоне, подвижное основание с роликом, с возможностью перемещения по базовой поверхности, гибкая нить пропущена через ролик подвижного основания и при натяжении, под действием подъемной силы газа, образует вертикаль, с возможностью перемещения этой вертикали в любую точку базовой поверхности и изменения длины вертикальной части гибкой нити.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель заключается в следующем. При проверке вертикальности установки приборов на базовой поверхности стенда для настройки, возникает необходимость в построении вертикали.
Применение угольников поверочных 90° [1] не всегда возможно в виду ограниченности их размеров (до 1600 мм), громоздкости, большой массы, а также высоких требований к плоскостности и шероховатости базовой поверхности стенда.
Отвесы [3, 4 и 5], а также обратные отвесы [6-10] требуют наличия верхней точки вывески (площадки) для закрепления на ней катушки с гибкой нитью и грузом, как в [3 и 4], или резервуара с жидкостью и поплавками, как в [6-10]. Причем в [3, 4 и 5] натяжение гибкой нити происходит за счет силы тяжести и массы груза, а в [6-10] - за счет выталкивающей силы, действующей на поплавки, погруженные в жидкость и соединенные с упомянутой гибкой нитью. Наличие верхней точки вывески значительно усложняет конструкцию аналогов [3-10].
Применение устройств [11 и 12] невозможно из-за неуправляемости перемещения систем баллонов, наполненных газом легче воздуха, с грузом по базовой поверхности.
Недостатки аналогов [1, 3, 4, 5 и 6-10] устраняются в аналоге [13] и прототипе [14], однако конструкции [13 и 14], при использовании их в качестве обратных отвесов для проверки вертикальности установки приборов на стенде, не обосновано сложны, трудоемки и дороги в изготовлении.
Для решения поставленной задачи, т.е. для проверки вертикальности установки приборов на стенде, достаточно иметь простой обратный отвес, состоящий из эластичного баллона, заполненного газом легче воздуха, гибкую нить, закрепленную одним концом на базовой поверхности при помощи якоря, а другим - на упомянутом баллоне, подвижное основание с роликом, с возможностью перемещения по базовой поверхности, при этом гибкая нить пропущена через ролик подвижного основания, и при натяжении, под действием подъемной силы газа, образует вертикаль с возможностью перемещения этой вертикали в любую точку базовой поверхности и изменения длины вертикального участка гибкой нити.
Технический результат, при осуществлении полезной модели, заключается в получении простой конструкции обратного отвеса для построения вертикальных линий с использованием подъемной силы газа легче воздуха, заключенного в эластичный баллон, для натяжения гибкой нити, образующей вертикаль, с
возможностью перемещения этой вертикали в любую точку базовой поверхности, а также в возможности изменения высоты подъема баллона над базовой поверхностью, т.е. изменения длины вертикального участка гибкой нити.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен обратный отвес, общий вид, гибкая нить с горизонтальным участком; на фиг.2 - то же, гибкая нить с наклонным участком.
Отвес состоит из эластичного баллона 1, заполненного газом легче воздуха, гибкой нити 2, закрепленной одним концом на базовой поверхности при помощи якоря 3, а другим - на упомянутом баллоне 1, подвижного основания 4 с роликом 5, с возможностью перемещения по базовой поверхности, при этом гибкая нить 2 пропущена через ролик 5 подвижного основания 4 и при натяжении, под действием подъемной силы газа, образует вертикаль. Кроме того, ролик 5 имеет возможность перемещения в вертикальной плоскости по пазу 6 подвижного основания 4 для получения, при необходимости, наклонных линий для контроля наклонных поверхностей приборов под углом α.
Работа с обратным отвесом осуществляется следующим образом.
Работа производится в закрытом помещении для исключения воздействия воздушных потоков на эластичный баллон 1 и, соответственно влияния на точность вертикальной установки прибора на стенде.
Прибор (не показан) устанавливают на базовую поверхность стенда (не показан), с края которой при помощи якоря 3 закрепляют гибкую нить 2, пропускают ее через ролик 5 подвижного основания 4 и закрепляют другим концом на эластичном
баллоне 1, заполненным газом легче воздуха. Основание 4 перемещают по базовой поверхности в необходимую для контроля точку, при этом происходит скольжение гибкой нити 2 по ролику 5 и ее натяжение, под действием подъемной силы газа, заключенного в эластичный баллон 1. Тем самым образуется вертикаль, по которой проверяют вертикальность установки прибора на стенде.
При необходимости, высоту подъема баллона 1 можно изменять, путем изменения длины вертикального участка гибкой нити 2, а также создавать наклонную линию перемещением ролика 5 по пазу 6 на подвижном основании 4 по градуированной шкале (не показана).
Осуществление полезной модели
Разработана и изготовлена конструкция обратного отвеса для контроля вертикальности установки приборов на стенде.
Конструктивно обратный отвес представляет собой привязной аэростат с возможностью перемещения над базовой поверхностью для проверки вертикальности установки приборов при их настройке на стенде. При этом удерживающий трос (гибкая нить) аэростата используется в качестве контрольной вертикали.
Базовая поверхность стенда представляет собой стальную поверочную плиту по ГОСТ 10905-75 (Плиты поверочные и разметочные. Технические требования.) [15] с размером 800×1000×50 мм.
3
3
Эластичный баллон 1 представляет собой резиновый шар диаметром 500-700 мм, заполненный инертным газом - техническим гелием по ГОСТ 20461-75 (Гелий газообразный.) [16] или Техническим условиям ТУ 51-940-80 (Гелий газообразный.) [17] с плотностью 0,1785 кг/м и удельной грузоподъемностью 0,95 кг/м, и обеспечивает достаточную подъемную силу для натяжения гибкой нити 2.
Гибкая нить 2, из капроновых ниток диаметром 1 мм по ГОСТ 15897-70 (Нить капроновая технического назначения) [18], пропитана воском (для предотвращения раскручивания) и имеет длину 2 - 2,5 м.
Якорь 3 представляет собой Болт M 10×20 мм по ГОСТ 7805-70 (Болты с шестигранной головкой. Конструкция и размеры.) [19], на боковой поверхности головки болта имеется сквозное отверстие диаметром 1,5 мм для пропускания и закрепления гибкой нити 2.
Подвижное основание 4 представляет собой стальной уголок 75×75×8 мм по ГОСТ 8509-86 (Сталь прокатная угловая равнополочная. Сортамент.) [20], длиной 75 мм, на горизонтальной полке которого установлена магнитная пластина по ГОСТ 17809-72 (Материалы магнитотвердые литые. Марки и технические требования) [21], а на вертикальной - имеется паз 6 шириной 8 мм и длиной 50 мм для установки ролика 5, а также градуированная шкала.
Стальной ролик 5 диаметром 10 мм и шириной 5 мм имеет проточку по периметру радиусом 1 мм и возможностью вращения на оси диаметром 6 мм с резьбой М6 для закрепления в пазе подвижного основания 4 при помощи гайки М6 по ГОСТ 5915-75 (Гайки шестигранные. Конструкция и размеры.) [22].
Работа с обратным отвесом производится в закрытом помещении для исключения воздействия воздушных потоков на эластичный баллон 1 и, соответственно влияния на точность вертикальной установки прибора на стенде.
Прибор (на чертеже не показан) устанавливают на базовую поверхность (поверочную плиту) стенда (на чертеже не показан), с краю которой, при помощи якоря 3 (болта М 10×20 мм) одним концом закрепляют гибкую нить 2, затем пропускают ее через проточку ролика 5 подвижного основания 4 (уголка 75×75×8 мм) и закрепляют другим свободным концом, посредством узла, на эластичном баллоне 1 заполненным техническим гелием.
Подвижное основание 4 перемещают по базовой поверхности в необходимую для контроля точку, при этом упомянутое основание фиксируется на стальной базовой поверхности посредством магнитной пластины, а гибкая нить 2 скользит по проточке ролика 5 и натягивается под действием подъемной силы газа. Контрольные точки прибора устанавливают по полученной вертикали регулировкой опор основания прибора (не показан).
В отдельных случаях требуется получить наклонную линию, например, для установки дополнительного приспособления под углом к вертикали (горизонтали) прибора. Для этого перемещают ролик 5 по пазу 6 подвижного основания 4 в вертикальной плоскости. Отсчет угла ведут по шкале (на чертеже не показана). Наклон приспособления проверяют по участку гибкой нити 2 между якорем 3 и роликом 5.
Реализация полезной модели, благодаря применению стандартных деталей и узлов, позволяет получить простую конструкцию обратного отвеса для проверки вертикальности установки приборов на стенде настройки и регулировки. При этом гибкая нить используется в качестве вертикали, а ее натяжение осуществляется за счет подъемной силы газа легче воздуха, заключенного в эластичный баллон, с возможностью перемещения этой вертикали в любое место базовой поверхности, посредством подвижного основания.