Устройство для установки геодезического знака

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано также в космической геодезии. Задачей изобретения является повышение точности измерения координат геознака в трехмерном пространстве. Сущность предложения заключается в том, что устройство для установки геодезического знака, содержащее трегер, пружинную плиту и плиту-основание, соединенные винтами и имеющие осевые отверстия, в которые устанавливают поочередно рабочую втулку и центрирующий элемент, состоящий из установочного стержня с геодезическим знаком, опорной втулкой и головкой с уровнем, введен цанговый патрон, насажанный по резьбе на установочный стержень и размещенный внутри опорной втулки. Цанга выполнена в виде гайки с коническими выступами и прорезями на обоих концах, а прорези расположены в шахматном порядке с длиной более половины длины цанги. Один конический выступ размещен в нижней части опорной втулки, выполненной конической, а на другой надет зажим, выполненный в форме полого винта с внутренним конусом с резьбовой стороны. Плита-основание имеет раскрепляющие элементы, установленные в отверстиях и выполненные в виде внешней втулки с эксцентричным резьбовым отверстием, в котором размещена внутренняя втулка, опирающаяся на поверхность грунта, и погруженный в грунт стержень, установленный во внутренней втулке. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к геодезическому приборостроению и предназначено для установки геодезического знака в отвесное положение без нарушения центрирования, например, в космической геодезии, в частности, в глобальной навигационной спутниковой системе (GPS) при установке маркировочных знаков, служащих опорными точками на земле.

Известно центрировочное устройство, состоящее из подставки с подъемными винтами, ползуном, перемещающимся в направляющих цилиндрической втулкой с пальцем, который соединен с плитой, несущей посадочную втулку и уровень. К цилиндрической втулке прикреплена штанга с оправкой для вспомогательного и основного зеркал. Кроме того, на подставке установлено отсчетное устройство, контактирующее с ползуном, несущий втулку, ось втулки центрируется над опорным знаком, имеющим центр в виде точки, получившейся от пересечения двух взаимно перпендикулярных линий /1/.

Основным недостатком описанного устройства является очень низкая точность центрирования и сложность в работе.

За прототип взято устройство для центрирования геодезического знака, которое состоит из опорной плиты, закрепленной на штативе тремя отжимными и тремя прижимными винтами, и установленных на обсадной трубе скважины двух ползунов, расположенных один над другим под углом 90^o. Верхний ползун несет на себе полую вертикальную ось, кронштейн, столик с уровнем и микроскопы. К свободному концу кронштейна прикреплена рабочая втулка с держателем, на котором установлен блок с барабаном для наматывания струны. Калиброванное отверстие держателя выполнено строго соосно отверстию в рабочей втулке. На барабан намотана струна, к нижнему концу которой прикреплен груз. Груз выполнен составным из двух не скрепленных между собой деталей: собственно груза с диаметром, меньшим диаметра втулки нижней части геодезического знака, вкладыша со сквозным калиброванным отверстием и фиксатором. Корпус нижней части геодезического знака выполнен в виде стакана, закрепленного в обсадной трубе. На корпусе геодезического знака прикреплена втулка, центр которой является центром геознака. Корпус в нижней части геознака заполнен демпфирующей жидкостью /2/.

Описанное устройство имеет очень сложную конструкцию и использование его при проведении измерений в глобальной навигационной системе (GPS) невозможно ввиду того, что установку геодезических (маркерных) знаков осуществляют преимущественно в твердых породах, на больших площадях в отдаленных местах и со значительными расстояниями между ними (до 100-300 км по прямой). Поэтому использование центрирующего устройства с гибким отвесом и грузом на конце, наличие микроскопов, демпфирующей жидкости в самом геодезическом знаке, наличие штатива, закрепляемого на обсадной трубе скважины, а также бурение самой скважины сравнительно большого диаметра (наличие буровой установки) в полевых условиях и особенно в горной местности совершенно невозможно.

Целью изобретения является повышение точности измерения координат геодезического знака в трехмерном пространстве, что достигается за счет высокоточной установки его по истинной вертикали и за счет совмещения оси геодезического знака с фазовым центром приемной антенны, установленной на верхнем торце геодезического знака.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для установки геодезического знака, содержащее плиту-основание, центрирующий элемент, регулировочные винты, головку с уровнем и рабочую втулку, дополнительно введены трегер, выполненный в виде ступенчатой втулки, пружинящая плита, раскрепляющие элементы, установленные в отверстиях плиты-основания. При этом трегер и пружинящая плита соединены регулировочными винтами, которые установлены с возможностью поджатия подпятниками к плите-основанию. Каждый раскрепляющий элемент выполнен в виде внешней втулки с эксцентричным резьбовым отверстием, в котором размещена внутренняя втулка, выполненная с возможностью упора в поверхность грунта, в отверстии которой установлен стержень, выполненный с возможностью погружения в грунт. Рабочая втулка и центрирующий элемент выполнены с возможностью их поочередной установки в соосных отверстиях трегера, пружинящей плите и плиты-основания, а в рабочей втулке установлены направляющая втулка и сверло. Центрирующий элемент состоит из установочного стержня с геодезическим знаком на нижнем конце, опорной втулки, выполненной с возможностью упора на плечиках трегера, головки с уровнем, цангового патрона, установленного внутри опорной втулки и зажима, выполненного в форме полого винта с конусным отверстием, выполненным у торца с резьбой. При этом установочный стержень выполнен с наружной резьбой и установлен в резьбовом отверстии цангового патрона, выполненного в виде гайки с коническими выступами и прорезями на обоих концах, а прорези расположены в шахматном порядке и выполнены с длиной более половины длины цангового патрона. Один конический выступ цангового патрона размещен в нижней части опорной втулки в коническом отверстии, а второй установлен в конусном отверстии зажима. Выполнением цанги оригинальной конструкции (двойная цанга) -насажанной по резьбе на установочный стержень, кроме функции центрирования (при этом улучшенной, по крайней мере, вдвое) устраняется люфт, образующийся в любом резьбовом соединении. Не менее оригинально выполнена и конструкция цангового патрона, а именно выполнение нижнего конца опорной втулки конической, что добавило ей дополнительную функцию зажать нижний конец цанги (нижнюю цангу), а наличие винтового зажима с шестигранной головкой вверху и коническим нижним концом не только зажимает верхнюю цангу, но и обеспечивает регулирование работы всей цанги по мере износа резьбового соединения. Кроме того, плита-основание имеет раскрепляющие элементы, установленные в отверстиях и выполненные в виде внешней втулки с эксцентричным резьбовым отверстием, в котором размещена внутренняя втулка, опирающаяся на поверхность грунта, и погруженный в грунт стержень, установленный во внутренней втулке.

На фиг. 1 дан продольный разрез устройства для установки геодезического знака; на фиг.2 цанговая втулка; на фиг.3 разрез устройства с установленной в трегер рабочей втулкой и сверлом.

Предлагаемая установка состоит из трегера 1 и круглой плиты-основания 2, между которыми размещена пружинящая плита 3 треугольной формы. Трегер 1 выполнен в виде утолщенной ступенчатой втулки, имеющей на внешней стороне выборки для размещения трех регулировочных винтов 4 с подпятниками 5. Регулировочные винты 4 стягивают все три плиты 1, 2, 3 в единое целое и по центру образуют осевое отверстие 6, в которое устанавливают или рабочую втулку 7 для сверления в грунте отверстия под геодезический знак 8 или же опорную втулку 9 с установочным стержнем 10. На верхнем торце установочного стержня 10 имеется головка 11 с уровнем 12 на верхней площадке, на нижнем имеется резьбовой наконечник 13 меньшего диаметра, а по всей внешней поверхности выполнена резьба, на которую навинчена цанговая втулка 14. На обоих концах цанговой втулки 14 выполнены конические выступы 15, 16 и прорези 17, размещенные в шахматном порядке (двойная цанга) и имеющие длину, большую длины втулки 14. Нижний конический выступ 15 размещают в нижнем конце 18 опорной втулки 9, он также выполнен коническим, а на верхний конический выступ 16 надет зажим 19, выполненный в форме полого винта с шестигранной головкой и внутренним конусом 20 со стороны резьбы. Таким образом, из чертежа хорошо видно, что опорная втулка 9 предполагаемой формы (Т-образная с коническим нижним концом), цанговая втулка 14 и винтовой зажим 19 образуют цанговый патрон, в который зажат установочный стержень 10. Верхний конец опорной втулки имеет выступы 21, опирающиеся на плечики 22 трегера-втулки 1. Причем между внутренней стороной трегера-втулки 1 и внешней стороной опорной втулки 9 по вертикали имеется зазор 23 для выставления оси геодезического знака 8 в строго отвесном положении с помощью винтов 24. Для сверления отверстия 25 в грунте по истинной вертикали необходимо жесткое крепление устройства к грунту. Для этого на свободных местах плиты-основания 2 (выемки у трегера и пружинящей плиты) выполнены три отверстия 26, в которые установлены раскрепляющие элементы. Каждый из раскрепляющих элементов состоит из внешней втулки 27 с эксцентричным резьбовым отверстием, шестигранной головкой 28 сверху плиты-основания 2 и шайбой 29, установленной снизу. Втулка 27 размещена в плите 2 с зазором, позволяющим поворачивать ее вокруг своей оси. В эксцентрическом отверстии втулки 27 размещена внутренняя втулка 30 с наружной резьбой и центральным сквозным отверстием 31, а внутри втулки 30 размещен фиксирующий стержень 32.

Установку геодезического знака в грунт осуществляют следующим образом. Прежде всего выбирают крепкие породы типа гранита с площадкой на поверхности диаметром не менее 200 мм с уклоном не более 10^o. В осевое отверстие 6 помещают центрирующий элемент, состоящий из установочного стержня 10, ввинченного в цанговый патрон, состоящий из опорной втулки 9, цанговой втулки 14 и зажима 19. Контроль горизонтальности головки 11, а следовательно, вертикали осевого отверстия 6 ведут по уровню 12. Затем устанавливают устройство на площадке, подкручивая в плите-основании 2 внешние втулки 27, опирающиеся на поверхность грунта. Через отверстия во внешней втулке 27 сверлят отверстия диаметром 10 мм, устанавливают фиксирующие стержни 32 и, поворачивая гаечным ключом шестигранную головку 28 втулки 27, за счет выполнения последней с эксцентрическим отверстием очень жестко раскрепляют предлагаемое устройство на поверхности грунта. Теперь можно приступать к сверлению отверстия 25 под геодезический знак 8. Для того центрирующий элемент устанавливают в осевое отверстие 6 с помощью регулировочных винтов 4, выставляют трегер 1 в горизонтальное положение, а затем центрирующий элемент вынимают и устанавливают рабочую втулку 7, установив предварительно в нее направляющую втулку 33 со сверлом 34 необходимого диаметра. Рабочую втулку 7 закрепляют на торцах трегера 1 прижимными болтами 35 и сверлят в грунте отверстие 25 под геодезический знак. Затем рабочую втулку 7 удаляют из трегера 1, очищают отверстие 25 от пыли, впрыскивают в него необходимое количество отвердевающего раствора 36. На резьбовой наконечник 13 установочного стержня 10 навинчивают геодезический знак 8 и весь центрирующий элемент устанавливают в осевое отверстие 6 устройства. Выставляют геодезический знак в строго отвесном положении по уровню 12 с помощью регулировочных винтов 4, прижимных винтов 24 и жестко закрепляют. Здесь следует особое внимание обратить на то, что между опорной втулкой 9 и установочным стержнем 10 размещена цанговая втулка 14, которая значительно упрощает процесс центрирования установочного стержня 10, а также винтового зажима 19, насажанного на верхний конический выступ 16 цанговой втулки 14 и ввинченного в верхний конец опорной втулки 9. Таким образом, осуществляя ввинчивание зажима 19 в опорную втулку 9, мы заставляем работать цангу, причем по всей его высоте, т.к. вся ее высота несет функцию клинового передаточного усилительного звена, т.е. является рабочей, а следовательно, сильнее обжимает поверхность установочного стержня 10, тем самым устраняя зазоры, которые присутствуют при любом винтовом соединении. И хотя эта погрешность не так велика, однако в случае использования данного устройства в космической геодезии эту погрешность мы допустить не можем. Поэтому с помощью винтового зажима 19 мы регулируем работу цанговой втулки 14, тем самым устраняя межрезьбовой люфт у опорной втулки 9 и установочного стержня 10, особенно по мере износа резьбового соединения. Отцентрированный таким образом установочный стержень 10 удерживают в таком положении до полного отвердевания раствора, затем его выкручивают из геодезического знака 8, выкрутив прижимные винты 24, тем самым освобождая весь центрирующий элемент. Само устройство для установки геодезического знака убирают после поворота головок 28 втулки 27 до момента выхода трех фиксирующих стержней 32 из зацепления с грунтом. Как видно из описания, основным и единственным преимуществом предлагаемого технического решения в сравнении с прототипом является повышение точности при проведении геодезических измерений за счет устранения межрезьбового люфта между установочным стержнем и опорной втулкой, особенно после длительной эксплуатации устройства. Кроме того, здесь очень удачно использован эффект цанги как таковой: центрирование и надежное крепление, а тем более двойной цанги, что существенно упрощает процесс выставления центра по уровню и также направлено на повышение точности измерения.

Формула изобретения

Устройство для установки геодезического знака, содержащее плиту-основание, центрирующий элемент, регулировочные винты, головку с уровнем и рабочую втулку, отличающееся тем, что дополнительно содержит трегер, выполненный в виде ступенчатой втулки, пружинящую плиту, раскрепляющие элементы, установленные в отверстиях плиты-основания, при этом трегер и пружинящая плита соединены регулировочными винтами, которые установлены с возможностью поджатия подпятниками к плите-основанию, каждый раскрепляющий элемент выполнен в виде внешней втулки с эксцентричным резьбовым отверстием, в котором размещена внутренняя втулка, выполненная с возможностью упора в поверхность грунта, в отверстии которой установлен стержень, выполненный с возможностью погружения в грунт, рабочая втулка и центрирующий элемент выполнены с возможностью их поочередной установки в соосных отверстиях трегера, пружинящей плиты и плиты-основания, а в рабочей втулке установлены направляющая втулка и сверло, центрирующий элемент состоит из установочного стержня с геодезическим знаком на нижнем конце, опорной втулки, выполненной с возможностью упора на плечиках трегера, головки с уровнем, цангового патрона, установленного внутри опорной втулки, и зажима, выполненного в форме полого винта с конусным отверстием, выполненным у торца с резьбой, при этом установочный стержень выполнен с наружной резьбой и установлен в резьбовом отверстии цангового патрона, выполненного в виде гайки с коническими выступами и прорезями на обоих концах, а прорези расположены в шахматном порядке и выполнены с длиной более половины длины цангового патрона, один конический выступ цангового патрона размещен в нижней части опорной втулки в коническом отверстии, а другой установлен в конусном отверстии зажима.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3