Способ определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях и профилограф для его осуществления

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения водной эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии. Техническим результатом изобретения является упрощение способа и повышение точности определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях. Профилограф для определения наклона элементарной площадки в полевых условиях содержит раму с тремя опорами. По центру рамы расположена вертикально шарнирно-фиксируемая ось, снабженная подшипником качения, на котором установлено телескопическое плечо с закрепленными на конце вертикальной стойкой, в нижней части которой крепится поводок в виде параллелограмма, ролик и механизм считывания вертикального перемещения ролика. Механизм считывания состоит из датчика перемещения, жесткой ленты с продольной рамкой, направляющей, закрепленной на кронштейне, и датчиком перемещения. Информация с датчиков перемещения передается на компьютер через радиочастотную связь. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения водной эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.

Известен способ определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях по средней линии измеренного профиля поверхности почвы при испытаниях почвообрабатывающих машин, например профилометром почвы ИП 250. Способ определения профиля реализуется следующим образом. По направляющим основания перемещается каретка с установленным на ней измерительным преобразователем. Ход каретки фиксируется шагом 50 мм, длина участка одного цикла измерений равна 1800 мм. Количество циклов - до 50 [1, с.19].

Недостатком известного способа является измерение профиля поверхности почвы только в одной продольно-вертикальной плоскости по ходу каретки за 1 цикл измерений, что не позволяет определить направление и действительный угол элементарной площадки.

Известен электронный угломер ADA AngleMeter, производимый компанией ADA Instruments, предназначенный для измерения углов. Угломер ADA AngleMeter имеет встроенный электронный датчик угла, показания с которого отображаются на встроенном жидкокристаллическом цифровом дисплее [2].

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности точно замерить средний уклон вследствие прямолинейности рейки и неопределенности ее положения относительно неровностей элементарной площадки.

Цель изобретения - упрощение способа и повышение точности определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях.

Цель достигается тем, что в способе определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях и профилограф для его осуществления, включающем определение профиля поверхности почвы с помощью профилографа, определяют профиль поверхности по окружности, ограничивающей элементарную площадку, строят развертку этого профиля и полиномиальную линию тренда четвертой степени под эту развертку, определяют величину верхней точки полинома, которая соответствует 180 градусам положения ролика относительно нулевой отметки, по которой можно теоретически или аналитически рассчитать средний уклон элементарной площадки в полевых условиях, а также применяют профилограф, содержащий раму с тремя опорами, по центру которой расположена ось, снабженная подшипником качения, на котором установлено телескопическое плечо с закрепленной перпендикулярно на конце стойкой, в нижней части которой крепится поводок в виде параллелограмма, ролик и механизм считывания вертикального перемещения ролика, состоящий из датчика перемещения, жесткой ленты с продольной рамкой, расположенной строго горизонтально для передачи только вертикального перемещения от ролика, направляющей закрепленной на кронштейне, причем информация о вертикальном перемещении ролика и угловом перемещении стойки с датчиков перемещения передается на компьютер через радиочастотную связь.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - вид А, на фиг.4 и 5 - расположение устройства на склоне и результаты экспериментальных исследований в виде развертки.

Устройство состоит из рамы 1 с тремя опорами 2, по центру которой вертикально расположена шарнирно-фиксируемая ось 3, подшипника качения 4, телескопического плеча 5 с жестко закрепленной перпендикулярно на конце стойкой 6, поводка 7 в виде параллелограмма, ролика 8 и механизма считывания вертикального перемещения ролика, состоящего из датчика перемещения 9, жесткой ленты с продольной рамкой 10 и направляющей 11, закрепленной на кронштейне 12. На раме установлен уровень 13. Для определения угла поворота стойки 6 вокруг центра устройства применяется датчик перемещения 9, который закреплен на телескопическом плече 5 и скользит по поверхности диска 14, жестко закрепленного на оси 3.

Способ и устройство реализованы следующим образом.

Предварительно перед измерением рама 1 профилографа устанавливается опорами 2 на исследуемом участке, а с помощью уровня 13 находят вертикальное положение оси 3 и фиксируют его (Фиг.4). Выставляют вылет телескопического плеча 5 в зависимости от величины неровностей поверхности элементарной площадки поля, т.е. от вида обработки и типа почвы, например, после вспашки - вылет больше, обработка почвы под посев - вылет меньше и т.д. Таким образом, имеется возможность установить определенный радиус траектории движения ролика и получить необходимую базовую длину, которая должна быть такой, чтобы в ее пределах находилось около пятидесяти пересечений профиля со средней линией. Датчики перемещения 9 подключаются через радиочастотную связь с компьютером или ноутбуком и открывают записывающую программу.

Далее вращают телескопическое плечо 5 с постоянной скоростью. В этот момент ролик будет двигаться по окружности и копировать неровности участка. Параллелограммный механизм позволит передать только вертикальное перемещение ролика через считывающий механизм (см. фиг.3). С поверхности диска 14 также будет передаваться информация о пройденном расстоянии датчиком перемещения 9. Выполнив один оборот вокруг оси 3, проводят анализ полученной информации и строят график на компьютере (Фиг.5).

При условии сканирования абсолютно гладкой наклонной поверхности можно получить теоретические кривые по выражению (1), представленные на графике для наклона плоскости от 1 до 5 градусов, которые хорошо ложатся на полиномиальную линию тренда 4 степени.

Величину вертикального перемещения относительно угла поворота устройства для абсолютно гладкой наклонной поверхности согласно расчетной схемы (Фиг.6) определяют по формуле

где R - радиус окружности, описываемой роликом (вылет телескопического плеча), м; α - угол уклона элементарной площадки, град; γ - угол поворота от исходного положения телескопического плеча, град.

Таким образом, полученная экспериментальная линия строится в координатах h-γ (величина вертикального положения ролика - угол поворота телескопического плеча) в виде развертки, и выводится полиномиальная линия тренда 4 степени, а также ее уравнение. Подставляя в уравнение полиномы угол γ=180 градусов, получим максимальную высоту h положения ролика относительно горизонта, например для экспериментальной линии имеем h=0,175 м. Для определения действительного уклона элементарного участка получен график зависимости этого уклона от максимальной высоты h положения ролика относительно горизонта при γ=180 градусах. Применяя график на фиг.7, можем определить графически или аналитически по уравнению средний уклон элементарной площадки в полевых условиях для конкретного вылета телескопического плеча, например при h=0,175 м для вылета плеча в 1 метр получим α≈5 градусов.

Источники информации

1. Аннотированный сборник средств измерения и испытательного оборудования. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2012. - 51 с.

2. www.adainstruments.com. - компания ADA Instruments. Угломеры и уровни.

1. Способ определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях, включающий измерение профиля поверхности с помощью профилографа, отличающийся тем, что с целью упрощения способа и повышения точности определения среднего уклона элементарной площадки определяют профиль поверхности профилографом по окружности, ограничивающей элементарную площадку, строят развертку этого профиля и полиномиальную линию тренда четвертой степени под эту развертку, определяют величину верхней точки полинома, которая условно соответствует 180 градусам положения ролика относительно нулевой отметки, по которой можно аналитически рассчитать средний уклон элементарной площадки в полевых условиях.

2. Профилограф для определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях, содержащий раму с тремя опорами, отличающийся тем, что с целью упрощения способа и повышения точности определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях шарнирно-фиксируемая ось снабжена подшипником качения, на котором установлено телескопическое плечо с закрепленными перпендикулярно на конце стойкой, в нижней части которой крепится поводок в виде параллелограмма, ролик и механизм считывания вертикального перемещения ролика, состоящий из датчика перемещения, жесткой ленты с продольной рамкой, расположенной строго горизонтально для передачи только вертикального перемещения от ролика, направляющей, закрепленной на кронштейне, и датчиком перемещения, скользящим по поверхности диска, жестко закрепленного на шарнирно-фиксируемой оси, причем информация с датчиков перемещения передается на компьютер через радиочастотную связь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизических исследований и касается устройства для определения вертикали места. Устройство содержит чувствительный элемент, в качестве которого используется баллистический гравиметр, который измеряет ускорения свободного падения с помощью пучка непараллельных лазерных лучей.

В изобретении предлагается новая категория инерциальных датчиков (линейных и угловых акселерометров, гироскопов, инклинометров и сейсмоприемников), называемых молекулярными электронными преобразователями (MET).

Изобретение относится к области измерения уклонов и может быть использовано для определения крутизны склона в лавинных очагах. Сущность: с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние до произвольной контрольной точки «А» на склоне (L1), угол зондирования (β1) и азимут проекции лазерного луча на горизонтальную плоскость.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов взаимной ориентации установочных площадок под приборы научной аппаратуры летательных аппаратов, в машиностроении, станкостроении, а также в горном деле, инженерной геологии, разведочной геофизике в системах контроля проседания земной поверхности.

Предложенное изобретение относится к строительной технике, а именно к лазерным нивелирам, используемым внутри помещений, в частности для разметки стен. Предложенный лазерный нивелир на отвесе содержит лазерную указку или лазерный указатель направления, закрепленный на нити с возможностью его скольжения, а также закрепленный на нити груз в виде юлы, выполненной с возможностью вращения.

Изобретение относится к области определения состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга безопасности несущих конструкций в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для их геофизического исследования, а именно для измерения азимутального угла скважины непосредственно в процессе бурения.

Изобретение относится к области технической физики и может служить для измерения наклонов фундаментов, стен, опорных колонн зданий и сооружений, наклонов скважин, тоннелей, а также в геодезических приборах.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к системам позиционирования и устройствам для определения углов наклона объектов и оборудования на производстве и в быту относительно местного горизонта.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к технике и технологии бурения скважин. .

Изобретение относится к оценке уклона дороги. Способ оценки уклона дороги в транспортном средстве с использованием сочетания датчиков содержит этапы, на которых обнаруживают, воздействует ли динамический процесс на упомянутое транспортное средство, и оценивают уклон, проводя совместное взвешивание двух входных сигналов для упомянутого сочетания датчиков. Упомянутые входные сигналы содержат входной сигнал на основе акселерометра и входной сигнал на основе уравнения сил. Один из упомянутых двух входных сигналов и/или весовой коэффициент для сочетания датчиков определяются на основе обнаружения того, воздействует ли динамический процесс на транспортное средство. Способ выбора передачи в моторном транспортном средстве характеризуется вышеуказанной оценкой уклона дороги и выбором передачи на основе упомянутой оценки упомянутого уклона. Повышается эффективность и надежность оценки уклона. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх