Гидростатический нивелир

 

Изобретение относится, к измерительным устройствам и может быть использовано при установке и вывер-'5Кб конструкций по высоте, при высокоточном монтаже конструкций и наблюдениях за осадками. Гидростатический нивелир содержит частично заполненные жидкостью и сообщающиеся между собой измерительные сосуды 1 и уравнительную емкость 2. В конструкцию нивелира введены дополнительная емкость 3 и размещенный а уравнительной емкости поплавок ^ с полостью 6 в нижней части. Полость 6 нижней части поплавка 't и дополнительная емкость 3 частично заполне* ны жидкостью и сообщены друг с другом по жидкости через трубку 5. Такое выполнение нивелира позволяет повысить точность, измерений за счет обеспечения постоянства уровня t* жидкости в уравнительной емкости. 1 ил.а S(Лх54^ ОО О^ 01х/X/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) r. 01 С 5/04, 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

По ИЗОИЧГтаНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4775549/10 (22) 29. 12. 89 (46) 23.02.92. Бюл. и 7 (72) Ю;Г.федоренко.и С.A.Êóçüìåíêo (53) 528.541(088.8) (56) Кузнецов Il.Н. и др..Геодезическое инструментоведение. И.: Недра, 1984, с.284.

Уставич Г.А.Применение гидростатического нивелирования для наблюдений за осадками турбоагрегатов.Геодезия и картография, 1977, Г 3.

Величко В.А. и др. Новая геоде.зическая техника и ее применение в строительстве. И.: Высшая школа, 1982, с.159-160, рисЛ.23. (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИД НИВЕЛИР (57) Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано при установке и вывер2 ке конструкций по высоте, при высокоточном монтаже конструкций и наблюдениях за осадками. Гидростатический нивелир содержит частично заполненные жидкостью и сообщающиеся между собой измерительные сосуды 1 и уравнительную емкость 2. В конструкцию нивелира введены дополнительная емкость 3 и размещенный в уравнительной емкости поплавок 4 с полостью б в нижней части. Полость 6 нижней части поплавка 4 и дополни" тельная емкость 3 частично заполне-ны жидкостью и сообщены друг с дру-. гом по жидкости через трубку 5. Такое выполнение нивелира позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения постоянства уровня. жидкости в уравнительной емкости.

1 ил.

3 1714365

Изобретение относится к области изиерительных устройств для определения превышения одной точки относительно другой и может быть исполь" эовано для установки и выверки конструкций по высоте, при высокоточном монтаже конструкций и наблюдениях эа осадками.

Известно гидростатическое устройство нивелирования, содержащее два частично заполненных жидкостью и сообщающихся между собой с поиощью гибкого шланга измерительных сосуда.

Недостатками такого устройства являются ограниченный диапазон измерений превышений, обусловленный допустимыми пределаии уровня жидкости в каждом измерительном сосуде при их перемещении, и достаточно большое время цикла измерений при определении превышений большого количества точек, связанное с необходимостью переноса измерительных сосудов и повторения измерений в полном объеме. ! )

Известно также гидростатическое устройство нивелирования, содержащее два частично заполненных жидкостью и сообщающихся между собой с помощью гибкого шланга измерительных сосуда, которые могут перемещаться по высоте и фиксироваться в нужных положениях на жестких металлических стержнях.

Недостатком такого устройства остается достаточно большое время цик" . ла измерений.

Наиболее близким к предлагаемому . устройству по технической сущности является гидростатический нивелир, содержащий частично заполненные жидкостью и сообщающиеся между собой измерительные сосуды и уравнительную емкость.

Недостаткои известного гидростати-: ческого нивелира является повышенная погрешность измерения превышений (до

1 мм), так как введение уравнительной емкости даже с значительной площадью поперечного сечения не обеспечивает в полной мере постоянства начальной отметки уровневой поверхности жидкости при изменении положения измерительных сосудов.

Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения постоянства уровня жидкости в уравнительной емкости.

Поставленная цель достигается тем, что гиДростатический нивелир, содержащий частично заполненные жидко"

5 стью и сообщающиеся между собой измерительные сосуды и уравнительную емкость, снабжен дополнительной емкостью и разиещенным в уравнительной емкости поплавком с верхней и нижней

10 частями> последняя из которых выполнена с полостью и расположена ниже уровня жидкости, полость нижней части поплавка и дополнительная емкость частично заполнены жидкостью и сообщены друг с другом по жидкости через введенную трубу, при этом площадь поперечного сечения верхней части поплавка S определяется из выражения

20 $ = (1- — — Д вЂ” — -)S

Ь

$и + $у 2$т где S > - площадь попере ного сечения полости;

S — площадь поперечного сечения

25 дополнитель ной емкости, S- — площадь поперечного сечения трубки.

На чертеже изображен гидростатический нивелир, продольное сечение.

30 Гидростатический нивелир содержит . частично заполненные жидкостью и сообщающиеся между собой измерительные сосуды 1 и уравнительную емкость 2, дополнительную емкость

3„ поплавок Ч и трубку 5. Поплавок 4

35 размещен в уравнительной емкости 2.

Нижняя часть поплавка 4 выполнена с полостью 6 и расположена ниже уровня жидкости в уравнительной емкости 2. По4. лость 6 нижней части поплавка и дополнительная емкость 3 частично заполнены жидкостью и сообщены друг с другом по жидкости через введенную трубку 5.

4 Площадь поперечного сечения верхней части поплавка 4 S определяЬ ется из выражения

$и

S = (1 - — — — — — " -р,, 50

Sq + Sà — 2S где S> — площадь поперечного сечения полости 6;

S — площадь поперечного сечения дополнительной емкости 3;

S„- площадь поперечного сече" ния трубки 5.

Гидростатический нивелир работает следующим образом.

В исходном рабочем состоянии уровень жидкости в измерительных сосудах и уравнительной емкости 2 на» ходится на одном уровне.

Также на одном уровне находится уровень жидкости в полости 6 поплав ка 4 и дополнительной емкости 3.

Выталкивающая сила Г» действующая на floflJlBBoK 4 и равная весу жидкости, вытесненной поплавком 4, уравно вешена весом С поплавка 4 с находящейся в полости 6 жидкостью.

Измеряя уровень жидкости в каждом измерительном сосуде 1, определяют превышение точек в местах установки измерительных сосудов 1.

При перемещении хотя бы одного из измерительных сосудов в но" вую контрольную точку происходит нарушение исходного равновесного состояния жидкости в измерительных сосудах и уравнительной емкости 2 за счет перераспределения жидкости в системе.

Изменится выталкивающая сила, действующая на попЛавок 4, и он начнет перемещаться по вертикали в направлении изменения уровня жидкости в уравнительной емкости 2. Одновре-. менно, жидкость, перетекая- по трубке

5, стремится сохранить одинаковые . уровни в полости 6 поплавка 4 и дополнительной емкости 3.

При перемещении поплавка 4 вверх вес жидкоСти полости 6 уменьшится, а при перемещении вниз - увеличится.

Вследствие изменения веса жидко.сти, находящейся во внутренней полости 6 поплавка 4, соответствующим образом изменится и объем жидкости, вытесняемый поплавком 4 в уравнительной емкости 2 за счет изменения глубины погружения поплавка 4.

Если площадь поперечного сечения верхней части поплавка 4 определена из выражения

1714365 6 завершения переходного процесса, вызванного перераспределением жидкости в системе, займет положение, точ5 но соответствующее начальной отметке уровневой поверхности жидкости я уравнительной емкости 2.

Действительно из уравнения равно- . весного состояния поплавка 4

1О

F-G=O

Sü )S„, 8„+ S — 2S то изменение объема жидкости, вытес" няемого поплавком 4 при его всйлытии или погружении, будет полностью .компенсировать изменение объема жидкости в уравнительной емкости 2, вы". званное перемещением измерительных сосудов 1.

В результате этого уровень жидкости в уравнительной емкости 3 после где F = F + P S >(Ah — A h„) выталкивающая сила, действую- .

15 - щая на поплавок 4, G «G(j +P S (Ah) -Q (1>,)— вес поплавка 4 с йаходящейся в нем жидкостью, - удельный вес жидкости, Д h — изменение уровня жидкости в уравнительной емкости 2 от" носительно начальной отметки,"

ДЬ вЂ” изменение вертикального положения поплавка 4 относительно уравнительной емкости 2, hh . — изменение уровня жидкости в дополнительной емкости 3 и поплавке 4 относительно начальной отметки, 30 следует соотношение, связывающее уров-, ни жидкости в уравнительной емкости 2, поплавке 4 с положением поплавка 4 относительно уравнительной емкости 2

35 в " ь < " Sn(Ah Д н)

Для того, чтобы уровень жидкости в уравнительной емкости 2 не изменялся, т.е. Ah = О, необходимо выполнение

40 условия

8 Д » я(>

Так как полость 6 поплавка. 4 и дополнительная емкость 3 сообщены

45 друг с другом по жидкости через введенную трубку 5, то изменение уровня жидкости .в дополнительной емкости

3 и поплавке 4 будет зависеть от изменения вертикального положения поплавк", 4 A h, относительно уравнительнойй емкости 2 и площадей поперечных сечений полости 6, дополнительной емкости 3 и трубки 5.

Из соотношения, связывающего изменение объемов жидкости в полости

6 и дополнительной емкости 3 в зависимости от положения попла вка 4

Ah (Sn+ S) 2ST) hhp я

При 4$в = 1 ° 10 + $м $в = 4 10 2 и Ь = 100 мм эта ошибка составит

4 ° 10, что совсем незначительно.

Возможны та кже другие ва риа нты конструкции гидростатического нивелира,. не выходящие за рамки предлагаемого изобретения. следует

Sn

ДЬ

ы А1

3 Sn+ $ -2$т .tl

С учетом ранее полученного соотош-- $в Д 1 и = $ л(,Д 1 и — Ь Ь ) получим выражение, определяюще необходимую площадь поперечного сечения верхней части поплавка .4

Sn (1

Ь +$ -2$

-$м

SS--h, 5$6

Составитель Ю.Федоренко Редактор Л.Гратилло Техред л,Олийнык Корректор Л.Пилипенко

- Заказ 1325 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

При этом условии перемещение любо- го измерительного сосуда:1 в новую контрольную точку вызовет изменение 15 уровня жидкости только в этом сосуде и не вызовет изменения начальной-отметки уровневой поверхности жидкости в уравнительной емкости 2 и неподвижних измерительных сосудах

1. Тем самым устраняется системати" ческая погрешность и повышается точность измерений превышений.

За счет технологических допусков при изготовлении деталей нивелира некоторая систематическая погреш"

: ность все же будет возникать, однако величина ее очень незначительная.

Так, если 5,S > относительная погрешность площади поперечного сечения при изготовлении верхней части поплавка 4, а S „ - площадь поперечного сечения йзмерительного сосуда 1, то .:систематическая погрешность в Ь опредеЛения величины превышения одной .точки относительно другой определяется по формуле

Формула изобретения

Гидростатический нивелир, содер- :. жащий части4но заполненные жидкостью и сообщающиеся между собой измерительные сосуды и уравнительную емкость, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения постоянства уровня. жидкости в уравнительной емкости, он снабжен дополнительной емкостью и размещенным в уравнительной емкости поплавком с верхней и нижней частями, последняя из которых выполнена с полостью и расположена ниже уровня.жидкости, полость и дополнительная емкость частично заполнены жидкостью и сообщены друг с другом по жидкости через введенную трубку, при этом пло" щадь поперечного сечения верхней части поплавка .S определена выражением

Sn

S =(1- — — — — --) S

8 $„+$ +2$ где S — площадь поперечного сечел ния полости, S — площадь поперечного сечения дополнительной емкости, S — площадь поперечного сечения трубки.