Устройство и способ определения положения оси заглубленного трубопровода
Владельцы патента RU 2253839:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет (RU)
Изобретение относится к геодезии и может найти применение при измерении положения оси трубопровода в пространстве. Сущность: устройство содержит три одинаковых стержня, установленных в отверстиях штанги. Каждый из них имеет шкалу нониуса по всей длине и опорные ролики на нижнем конце. Центральный стержень выполняет роль нивелирной рейки. Крайние стержни равноудалены от центрального. Расстояние между крайними стержнями не более диаметра трубопровода. Стержни свободно перемещаются в осевом направлении в отверстиях штанги. Штангу вращают относительно центрального стержня. Крайние стержни при этом опускаются или поднимаются. Наибольшая разность значений между центральным и крайними стержнями соответствует положению центрального стержня точно над осью трубопровода. Технический результат: повышение точности нахождения пространственного положения оси заглубленного трубопровода. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к техническим измерениям, а именно к геодезическим измерениям положения оси трубопровода в пространстве.
В настоящее время на болотистых, обводненных грунтах существует проблема определения нахождения и положения, длительно эксплуатируемых трубопроводов, определения формы потери устойчивости и, в конечном счете, их безопасность.
Известно устройство - нивелирная рейка, представляющая собой деревянный брус около 3 м длиной с нанесенными на него делениями [Булгаков Н.П., Рывина Е.М., Федотов Г.А. Прикладная геодезия: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1990. - с.87].
При установке на заглубленный трубопровод конструкция нивелирной рейки не позволяет установить ее точно над осью трубопровода.
Известен способ определения пространственного положения заглубленного трубопровода при помощи геодезического прибора и устанавливаемой на поверхность трубопровода нивелирной рейки [Игнатов Н.П. Разбивка и восстановление трасс трубопроводов. - М.: Гостоптехиздат, 1962. - с.15].
Недостатком существующего способа является наличие погрешности в определении положения оси, возникающей из-за возможности установки рейки с эксцентриситетом относительно верхней образующей трубопровода.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является оценка несущей способности и безопасной эксплуатации трубопровода на болотистых и обводненных грунтах.
Техническим результатом является повышение точности нахождения пространственного положения оси заглубленного трубопровода.
Указанный технический результат по объекту - устройство достигается тем, что в известное устройство для определения положения оси заглубленного трубопровода, которое содержит стержень, выполняющий роль нивелирной рейки, введены дополнительно два параллельных равноудаленных от указанного центрального стержня, при этом все три стержня одинаковы, их оси лежат в одной плоскости, каждый из стержней установлен в отверстиях штанги с возможностью их осевого перемещения и фиксации.
Указанный технический результат по объекту - способ достигается тем, что в известном способе определения положения оси заглубленного трубопровода, заключающемся в измерении геометрических параметров отклонения оси трубопровода с помощью геодезического прибора и устройства, выполняющего роль нивелирной рейки, особенностью является то, что используя устройство, состоящее из трех стержней, установленных в отверстиях штанги, производят установку устройства точно над осью трубопровода путем вращения штанги вокруг центрального стержня, а величину заглубления, как один из геометрических параметров, определяют по показаниям центрального стержня.
Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство - предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа определения положения оси заглубленного трубопровода, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.
Причинно-следственная связь между заявляемым техническим результатом и существенными признаками изобретения следующая.
В результате применения устройства, содержащего три одинаковых стержня, расположенных в отверстиях штанги, имеющих шкалу нониуса и опорные ролики на нижнем конце, причем оси стержней лежат в одной плоскости, параллельны друг другу, перпендикулярны штанге, а крайние стержни равноудалены от центрального стержня при вращательных движениях штанги в горизонтальной плоскости вокруг центрального стержня, по показаниям шкал стержней возможно располагать центральный стержень точно над осью трубопровода и определять величину его заглубления относительно дневной поверхности по показаниям шкалы центрального стержня.
Точное определение пространственного местоположения оси заглубленного трубопровода осуществляется за счет точного расположения центрального стержня над осью трубопровода.
Всегда на цилиндрической поверхности имеется такое положение трех стержней, при котором превышение центрального стержня согласно показаниям шкалы нониуса относительно дневной поверхности имеет максимальное значение, а разность между показаниями шкалы нониуса центрального и крайних стержней максимальна, то центральный стержень находится точно над осью трубопровода.
На фиг.1 показана конструктивная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - сечение А-А.
Устройство определения положения состоит из трех одинаковых, установленных в отверстиях штанги 1, стержней 2, 3, 4, каждый из которых имеет шкалу нониуса по всей длине и опорные ролики на нижнем конце. Стержень 3 является центральным и выполняет роль нивелирной рейки, а стержни 2 и 4 - крайними. Оси стержней 2, 3, 4 лежат в одной плоскости, параллельны друг другу, перпендикулярны наибольшему базовому размеру (длине) штанги 1, а расстояние между осями стержней 2-3 и 3-4 одинаково. Расстояние между крайними стержнями 2, 4 должно быть не более диаметра трубопровода 7. Стержни 2, 3, 4 свободно перемещаются в осевом направлении в отверстиях штанги 1 с возможностью закрепления фиксаторами 5. Уровень 6, прикрепленный на штанге 1, служит для выявления отклонения устройства от вертикали.
Определение положения заглубленного трубопровода 7 осуществляется следующим способом.
На заглубленный трубопровод 7 устанавливают устройство до упора нижними концами стержней 2, 3, 4. Штангу 1 фиксируют на центральном стержне 3 на некоторой высоте над дневной поверхностью, а крайние 2, 4 стержни свободно под действием собственного веса опускаются. Уровнем 6 контролируют вертикальное положение устройства. При поочередном вращении штанги 1 в горизонтальной плоскости по и против часовой стрелки относительно центрального стержня 3 крайние стержни 2 и 4 опускаются или поднимаются. По числовым значениям шкалы крайних стержней 2 и 4 относительно дневной поверхности определяют положение центрального стержня 3 относительно верхней образующей трубопровода 7. При равных числовых значениях высоты крайних стержней 2 и 4 положение центрального стержня 3 соответствует верхней образующей трубопровода 7. Состояние, при котором отмечается наибольшая абсолютная разница значений между центральным 3 и крайними стержнями (2, 4), соответствует перпендикулярному положению плоскости стержней относительно оси трубопровода 7.
Установив устройство в рабочее положение, используя геодезический прибор (нивелир, теодолит и т.д.), производят замеры геометрических параметров отклонения центрального стержня устройства в вертикальной и горизонтальной плоскости от проектного расположения, либо по показаниям центрального стержня определяют величину заглубления трубопровода как один из геометрических параметров.
Осуществляя указанные замеры с некоторым шагом (например, 10-20 м) вдоль трубопровода составляют схему пространственного расположения оси трубопровода.
Таким образом, применение этого изобретения позволит повысить точность определения пространственного местоположения оси заглубленного трубопровода, оценить его несущую способность, определить возможность безопасной эксплуатации.
1. Устройство для определения положения оси заглубленного трубопровода, содержащее стержень, выполняющий роль нивелирной рейки, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит два стержня, параллельных и равноудаленных от указанного стержня, при этом все стержни установлены в отверстиях штанги с возможностью их осевого перемещения и фиксации и перпендикулярны ей, каждый из стержней имеет шкалу нониуса по всей длине, расстояние между крайними стержнями не более диаметра трубопровода, при этом все три стержня одинаковы, а их оси лежат в одной плоскости.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из стержней имеет опорные ролики на нижнем конце.
3. Способ определения положения оси заглубленного трубопровода, заключающийся в измерении геометрических параметров отклонения оси трубопровода, отличающийся тем, что, используя устройство по пп.1 и 2, производят установку его точно над осью трубопровода путем вращения штанги вокруг центрального стержня, при этом состояние, при котором отмечается наибольшая абсолютная разница числовых значений между центральным и крайними стержнями, соответствует перпендикулярному положению плоскости стержней относительно оси трубопровода, а величину заглубления определяют по показаниям шкалы центрального стержня.
