Устройство определения планово-высотного положения магистрального нефтепровода

Полезная модель относится к области инженерной геодезии, а именно к области получения геодезической информации о плановых координатах и высотах объектов магистральных нефтепроводов (далее - МН) с использованием данных аэрофотосъемки и данных воздушного лазерного сканирования, в частности, к наблюдению за МН в части отслеживания перемещений участков МН и фиксации числовых значений этих перемещений за счет мониторинга устройств контроля планового-высотного положения, установленных на участках МН подземной прокладки, проложенных в сложных геологических условиях.
Из уровня техники известно устройство определения планово-высотного положения трубопровода, состоящее из металлической трубы, на которой установлена квадратная металлическая пластина, при этом в месте крепления пластины к трубе имеются ребра жесткости, на пластине имеется отверстие для нивелирной рейки, ниже под пластиной на трубе установлен геодезический репер [патент RU 173296 U1, дата публикации 21.08.2017].
Недостатками данного устройства является отсутствие возможности регулирования положения пластины относительно оси трубопровода, что не позволяет обеспечить установку пластины перпендикулярно к лучу сканирования (т.е, в горизонтальной плоскости относительно поверхности земли) при установке устройства на склонах, и, следовательно, точно определять положение МН. Сущность полезной модели
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства определения планово-высотного положения МН, обеспечивающего повышение точности получаемых результатов о смещении МН подземной прокладки, проложенного в сложных геологических условиях.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в повышении точности определения получаемых результатов о смещении МН подземной прокладки, проложенного в сложных геологических условиях за счет выполнения устройства с возможностью поворота пластины в горизонтальной плоскости относительно центральной оси пластины на угол не более 45°.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что устройство определения планово-высотного положения магистрального нефтепровода содержит металлическую стойку, пластину с ребрами жесткости и деформационную марку, расположенную ниже пластины на металлической стойке, при этом на металлической стойке установлена головка, верхняя часть которой выполнена в виде держателя с установленной на нем пластиной, причем пластина установлена таким образом, чтобы предотвратить перекрытие деформационной марки поверхностью пластины при определении планово-высотного положения магистрального нефтепровода, при этом устройство содержит вращающийся механизм, обеспечивающий возможность поворота пластины в горизонтальной плоскости на угол α в обе стороны относительно центральной оси пластины.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели вращающийся механизм содержит палец, прикрепленный к стенкам держателя головки при помощи сварки, на который надета втулка в виде обжимной трубки с приваренными кронштейнами.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели пластина окрашена в контрастный цвет, обеспечивающий опознавание пластины на аэрофотоизображении.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели пластина выполнена в форме квадрата размером не менее 50×50 см.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели пластина изготовлена из металла.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели угол α составляет не более 45°.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели головка закреплена на металлической стойке с помощью монтажных винтов.
Заявляемая полезная модель используется для проведения геотехнического мониторинга МН методом воздушного лазерного сканирования.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства определения планово-высотного положения МН; на фиг. 2 изображена схема установки устройства на МН, где на чертежах позиции имеют следующие обозначения:
1 - металлическая стойка;
2 - пластина;
3 - деформационная марка;
4 - головка;
5 - цилиндрическая часть;
6 - монтажные винты;
7 - держатель;
8 - втулка вращающегося механизма;
9 - прижимные винты;
10 - стопорный винт;
11 - кронштейны;
12 - ребра жесткости;
13 - хомут
14 - магистральный нефтепровод;
А - центральная ось пластины 2;
В - центральная ось металлической стойки 1.
Устройство определения планово-высотного положения магистрального нефтепровода (фиг. 1) включает в себя металлическую стойку 1, предпочтительно цилиндрической формы, на верхнем конце которой закреплена головка 4, с установленной на ней пластиной 2, по изменению наклона или опускания/вздымания которой, например, при воздушном лазерном сканировании, оценивают изменение положения МН подземной прокладки. Ниже пластины 2 на металлической стойке 1 крепится деформационная марка 3 для наземных (контрольных) дифференциальных спутниковых измерений.
Пластина 2 размещена на металлической стойке 1 при помощи головки 4, состоящей из держателя 7 и цилиндрической части 5, установленной на верхнем конце металлической стойки 1 и зафиксированной при помощи монтажных винтов 6.
Деформационная марка 3 используется для определения планово-высотного положения МН с использованием оборудования глобальной навигационной спутниковой системы или геодезического оборудования.
Пластина 2 смещена в горизонтальном направлении относительно металлической стойки 1 таким образом, чтобы предотвратить перекрытие деформационной марки 3 поверхностью пластины 2.
Такое расположение пластины 2 обеспечивает выполнение дифференциальных спутниковых измерений и инструментальных измерений, а также проведение контрольных измерений планового-высотного положения МН с использованием нивелирной рейки (на чертежах не показана), которая используется для контрольного определения высотного положения устройства определения планово-высотного положения МН, за счет установки нивелирной рейки на деформационную марку 3 параллельно металлической стойке 1.
Устройство определения планово-высотного положения магистрального нефтепровода закреплено на МН 14 с помощью хомута 13 (фиг. 2).
В предпочтительном варианте реализации полезной модели пластина 2 может быть окрашена в контрастные цвета, например, в красный цвет, краской, устойчивой к внешним воздействиям, для опознавания пластины устройства определения планово-высотного положения МН на аэрофотоизображении. Использование цвета, отличного от белого, позволяет избежать засветки краев пластины 2 на аэрофотоизображениях и получения нечетких изображений, в том числе надписей на пластине
В предпочтительном варианте реализации полезной модели пластина 2 может быть изготовлена из материала, например, из металла, не позволяющего пластине 2 деформироваться под собственным весом и под влиянием погодных условий.
Пластина 2 выполняется, предпочтительно, в форме квадрата размером не менее 50×50 см для формирования облака точек лазерных отражений в количестве не менее 4 шт., т.е. для достижения достаточной плотности точек лазерных отражений.
При монтаже устройства для определения планово-высотного положения МН пластину 2 фиксируют в горизонтальной плоскости относительно поверхности земли (перпендикулярно лучам воздушного лазерного сканера) на металлической стойке 1 с допуском отклонения не более 1° к горизонту для сохранения точности измерений и неизменного положения относительно металлической стойки 1. Соблюдение данного требования обеспечивает получение одинаковых высотных отметок точек лазерных отражений от поверхности пластины для подтверждения достоверности метода воздушного лазерного сканирования.
При возможном смещении МН и отклонении пластины 2 от горизонтального положения относительно поверхности земли, положение данной пластины 2 необходимо выровнять. Для выравнивания положения пластины 2 устройство для определения планово-высотного положения МН снабжено вращающимся механизмом, обеспечивающим поворот пластины 2 в обе стороны относительно центральной оси А пластины 2 на угол а не более 45°.
В предпочтительном варианте реализации полезной модели вращающийся механизм может включать в себя палец (на чертежах не показан), втулку 8 вращающегося механизма в виде обжимной трубки, два кронштейна 11 для соединения пластины 2 с втулкой 8 вращающегося механизма.
Фиксация пластины 2 в заданном положении осуществляется следующим образом. На палец (на чертежах не показан), прикрепленный к стенкам держателя 7 при помощи сварки, надевается втулка 8 вращающегося механизма с приваренными к ней кронштейнами 11, на которые также при помощи сварки крепится пластина 2. После выравнивания пластины 2 в горизонтальном положении относительно поверхности земли втулка 8 вращающегося механизма зажимается при помощи двух прижимных винтов 9. Для надежной фиксации закручивается стопорный винт 10, выполняющий функцию стопорного механизма, до упора в палец. Система дополнительной фиксации вращающегося механизма стопорным винтом 10 позволяет надежно зафиксировать пластину 2 в горизонтальном положении относительно поверхности земли.
В предпочтительном варианте реализации полезной модели пластина 2 снабжена двумя ребрами жесткости 12, соединенными с одним из кронштейнов 11 при помощи сварки. Наличие у пластины 2 двух ребер жесткости 12 позволяет ограничить поворот пластины 2 в каждую из сторон относительно центральной оси А пластины 2 на угол больше 45°.
При воздушном лазерном сканировании, совмещенном с аэрофотосъемкой, происходит фиксация изменений наклона или опускания/вздымания пластины 2 при изменении положения МН под землей.
Использование данного устройства определения планово-высотного положения МН дает возможность получения перемещений участков МН подземной прокладки при воздействии экзогенных и эндогенных геологических процессов на МН. Рекомендуемое количество точек лазерных отражений для получения достоверного результата измерений плановых координат и высотных отметок от пластины составляет двадцать штук на квадратный метр, разрешение цифровых аэрофотоснимков - не более 3 см.
Указанные требования к материалам воздушного лазерного сканирования и цифровой аэрофотосъемки позволят выявлять изменения планово-высотного положения пластины устройства определения планово-высотного положения МН, вызванные перемещениями участков МН, и зафиксированные в результате проведения повторного воздушного лазерного сканирования.