УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ ОТКОСА КОТЛОВАНА

Полезная модель относится к измерительным устройствам, а именно к устройствам измерения углов откоса котлованов и может быть использована для проверки крутизны откосов котлованов, предназначенных для ремонта магистральных нефтепроводов.
Для обеспечения безопасного проведения работ в ремонтных котлованах, перед началом ремонта необходимо осуществить контроль угла откосов котлована и, в случае, если его значение больше допустимого, срезать грунт, уменьшив угол откоса котлована. При этом предельно допустимая величина угла откоса зависит от характера грунта, а также от глубины котлована.
В настоящее время измерение углов откоса котлована производится в соответствии с руководящим документом «Регламентом по вырезке и врезке «катушек», соединительных деталей, заглушек, запорной и регулирующей арматуры и подключению участков магистральных нефтепроводов», РД-75.180.00-КТН-150-10, изд. ОАО «АК «Транснефть», 2010, с 15-18.
Для определения крутизны откоса котлована сначала с помощью измерительных средств (рулетки, лазерного дальномера и т.п.) осуществляют измерение длины линии откоса, а также расстояния от бровки котлована до точки, расположенной на дне котлована на расстоянии один метр, затем по этим значениям вычисляют угол откоса при помощи калькулятора или по специальным таблицам и сравнивают его с нормативным значением.
За прототип принято штатное устройство, состоящее из лазерного дальномера и калькулятора.
Измерение угла откоса с помощью прототипа имеет ряд недостатков, а именно: требует участия в измерении не менее двух работников, спуска одного из работников в котлован для разметки метрового отрезка, проведения трех измерений, производства вычислений при помощи калькулятора, сверки полученных результатов вычислений со значениями в таблицах с целью определения угла откоса.
Применение штатных средств контроля занимают большое количество времени и связано с опасностью травматизма из-за возможного осыпания крутых откосов котлована.
Таким образом, существует необходимость усовершенствования устройства, которое обеспечило бы сокращение времени измерения углов откоса котлована и полностью устраняло опасность травматизма.
Задачей заявленной полезной модели является усовершенствование устройства измерения углов откоса котлованов.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в сокращении времени измерения углов откоса котлована и устранении опасности травматизма.
Совокупность существенных признаков, достаточная для достижения указанного технического результата и определяющая объем правовой охраны предлагаемой полезной модели, включает лазерный дальномер и калькулятор, при этом дополнительно введены держатель в виде параллелепипеда, закрепленный на штативе с возможностью установки в вертикальной плоскости, узел определения положения держателя относительно горизонта, аналого-цифровой преобразователь и вращающий трансформатор, статор которого жестко соединен с маятником, а ротор - с лазерным дальномером, причем лазерный дальномер установлен на держателе с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной оси лазерного луча в плоскости, параллельной плоскости держателя.
Другой особенностью настоящей полезной модели является то, что узел определения положения держателя выполнен в виде маятника, установленного на держателе шарнирно, а держатель закреплен на штативе с возможностью перемещения относительно его вертикальной оси.
На фиг.1. показан общий вид устройства, а на фиг.2 показана схема измерения угла откоса котлована с использованием заявленного устройства.
Устройство измерения углов откоса (см. фиг.1) содержит держатель 1, закрепленный на штативе с опорами 2. На держателе 1 шарнирно установлен лазерный дальномер 3 с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной оси лазерного луча в плоскости, параллельной плоскости держателя 1. В держателе шарнирно установлен вращающий трансформатор 5, статор которого жестко соединен с маятником 7, а ротор - с лазерным дальномером 3.
Также на держателе 1 установлен узел определения положения держателя 1 относительно горизонта, выполненный, например, в виде маятника 7, шарнирно установленного на держателе 1.
На держателе 1 установлен аналого-цифровой преобразователь 6 и калькулятор 4. Держатель 1, выполненный в виде параллелепипеда, установлен на штативе с опорами 2 с обеспечением размещения лазерного дальномера 3 в вертикальной плоскости (относительно горизонта). При этом держатель 1 имеет возможность перемещаться относительно вертикальной оси штатива с опорами 2, снабжен винтом 8, обеспечивающим его фиксацию в различных положениях.
Все составные части полезной модели являются изделиями, серийно выпускаемые промышленностью.
Измерение углов крутизны откосов ремонтного котлована нефтепровода с использованием заявленного устройства проводят следующим образом.
Устройство устанавливают на поверхность земли на безопасном расстоянии от края котлована и на высоте, удобной для работы оператора (см. фиг.2). Затем проводят измерение углов крутизны откоса по всему периметру котлована. Для этого передвигают корпус держателя 1 по горизонтали, а лазерный дальномер 3 по вертикали до тех пор пока линия визирования лазерного дальномера 3 не будет наведена на точку А, расположенную на дне котлована в месте пересечения поверхности дна котлована и плоскости откоса.
1
Производят измерение дальности до точки А. В этот момент вращающийся трансформатор 5 определяет угол β между линией отвеса маятника 8 и линией визирования лазерного дальномера 3.
2
Производят измерение дальности до бровки котлована В, и в этот момент происходит измерение угла β между линией отвеса маятника 8 и линией визирования лазерного дальномера 3.
Сигналы от вращающегося трансформатора 5 поступают в аналого-цифровой преобразователь 6, где преобразуются в цифровой код. Калькулятор, куда поступают сигналы от лазерного дальномера 3 и аналого-цифрового преобразователя 6, вычисляет угол крутизны откоса по формуле:
,
где:
- OA - дальность до точки А, м;
- OВ - дальность до точки В, м;
1
1
- ОО - расстояние от оси шарнира до точки O, м;
1
- β - угол между линией отвеса маятника 8 и линией визирования лазерного дальномера 3 на точку А, рад;
1
- β - угол между линией отвеса маятника 8 и линией визирования лазерного дальномера 3 на точку А, рад;
1
1
Если линию визирования лазерного дальномера 3 невозможно навести на точку А вследствие большой крутизны откоса или из-за невозможности установить устройство на необходимом расстоянии до края котлована, то измерение угла крутизны откоса производят из любой точки поверхности земли, находящейся около котлована. При этом производят замер дальности от удаленной точки до точки А, В и точки O, находящейся около места измерения крутизны откоса. Для удобства измерений в точку O можно поместить уголковый отражатель.
В этом случае расчет угла крутизны откоса производится по алгоритму, составленному на основе приближенной стереометрической модели.
При измерении откосов неправильной формы (выпуклой, вогнутой, волнообразной) необходимо выбирать точки А и В, соответствующие максимальной крутизне. При невозможности визуально оценить степень крутизны участка откоса необходимо сделать несколько замеров.
После проведение измерения оператор выбирает в калькуляторе фактический вид грунта (насыпной, суглинок, глина, песчаные, гравийный и т.д), получает нормативное значение допустимой крутизны откоса, сравнивает его с вычисленным значением и делает вывод о его соответствии требуемым нормам безопасности.
Таким образом, конструкция заявленного устройства обеспечивает сокращение времени измерения углов откоса котлована и устраняет опасность травматизма из-за исключения необходимости спускаться в котлован для производства измерений.