Способ измерения параметров движения поверхности грунта при подземном взрыве и устройство для его осуществления



Способ измерения параметров движения поверхности грунта при подземном взрыве и устройство для его осуществления
Способ измерения параметров движения поверхности грунта при подземном взрыве и устройство для его осуществления
Способ измерения параметров движения поверхности грунта при подземном взрыве и устройство для его осуществления

Владельцы патента RU 2722411:

Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Группа изобретений относится к области измерений параметров движения грунта и различных объектов и может быть использовано при исследовании сейсмического действия подземного взрыва. В способе измерения параметров движения поверхности грунта при подземном взрыве, которое реализует устройство для измерения параметров движения поверхности грунта, рядом с установленными световыми реперами размещают дополнительный световой репер, который начинает движение в поле силы тяжести в момент начала воздействия. При этом в качестве точки отсчета используют координаты дополнительного светового репера, двигающегося в поле силы тяжести, а координату вертикальной составляющей дополнительного светового репера рассчитывают по зависимости:

h=g⋅t2/2,

где h - текущее значение вертикальной составляющей координаты точки отсчета, g - ускорение свободного падения, t - текущее время с момента начала воздействия. Технический результат настоящего изобретения состоит в увеличении продолжительности времени регистрации исследуемого процесса и повышении достоверности полученных результатов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области измерений параметров движения поверхности грунта и может быть использовано при исследовании сейсмического действия подземного взрыва.

Предшествующий уровень техники

При проведении подземных взрывов промышленного или научного назначения важным является знание параметров движения поверхности грунта. Актуальность достоверности данных о параметрах движения поверхности грунта (смещения, скорости и ускорения) наглядно подтверждается, например, практикой создания взрывонабросных плотин [1-3].

Параметры движения грунта измеряются различными типами аппаратуры с использованием широкого диапазона методов исследований. Известны, например, способы и устройства по патентам РФ (№№2366960, 2518018, 2438111) и а.с. СССР (№№1511692, 1599474).

Один из способов, основанный на использовании световых реперов, описан в ряде работ [1-5]. Такой способ нашел самое широкое применение в практике. Наиболее полно способ измерения описан в работе [4], который принят в качестве способа-прототипа.

Сущность такого способа заключается в установке светового репера, жестко скрепленного с грунтом специальной конструкцией, регистрации светового сигнала с помощью оптических средств, выборе точки отсчета движения поверхности грунта и обработки этого сигнала с использованием выбранной точки отсчета.

Как правило, конструкция репера представляет собой прочную опору (металлическую трубу или уголок), с жестко закрепленным на ней световым репером. В качестве светового репера используется, например, пиротехнический патрон с длительным временем горения. Прочное крепление опоры с грунтом обеспечивается размещением на ее торце башмака. Для масштабирования исследуемого процесса на опоре устанавливаются два и более световых репера с известным расстоянием между ними.

Регистрация процесса осуществляется с помощью кино- или видеокамеры. Регистратор устанавливается на безопасном расстоянии от места взрыва.

Процесс движения поверхности грунта записывается в виде световых отметок реперов на видеозаписи или пленке. При обработке полученных записей сигнала в кадре выбирается точка отсчета. В качестве точки отсчета может приниматься любой объект, сохраняющий неподвижное положение и находящийся в поле зрения в процессе развития взрыва.

Основной недостаток способа - прототипа состоит в том, что с приходом сейсмической волны, в пункте размещения регистратора (кино- или видеокамеры) происходят колебания, которые приводят к искажению картины движения поверхности грунта.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для жесткого крепления световых реперов с грунтом.

На фиг. 2 представлены графики движения световых реперов после прихода сейсмической волны в точку размещения специальной конструкции.

Краткое описание изобретения

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в обеспечении более длительного времени измерения движения поверхности грунта при подземном взрыве и повышении достоверности полученных результатов.

Технический результат достигается тем, что в предполагаемом способе рядом с установленным световым репером, размещают дополнительный световой репер, который начинает свободное падение в поле силы тяжести в момент начала движения поверхности грунта.

В качестве точки отсчета используют координаты дополнительного светового репера, свободно падающего в поле силы тяжести, а координату вертикальной составляющей дополнительного светового репера рассчитывают по известной зависимости:

h=g*t2/2,

где h - текущее значение вертикальной составляющей координаты точки отсчета,

g - ускорение свободного падения,

t - текущее время.

Сущность предлагаемого способа заключается в выполнении следующих операций:

установка репера в грунте и жесткое крепление его путем бетонирования;

установка регистратора (кино- или видеокамеры) в пункте наблюдения;

регистрация сигнала движения световых реперов совместно с дополнительным световым репером;

обработка сигнала для получения кинематических параметров движения грунта (смещение, скорость, ускорение) с учетом движения дополнительного светового репера.

Обработка сигнала проводится с использованием точки отсчета, до момента прихода сейсмической волны в пункт размещения регистратора, сохраняющего неподвижное положение.

Подробное описание изобретения

Технический результат достигается с помощью устройства, включающего корпус светового репера с башмаком, световой репер, жестко связанный с корпусом репера. Дополнительно к корпусу репера жестко прикреплено коромысло, к которому на разрушаемой нити подвешен дополнительный световой репер.

Сущность способа и устройство для его реализации представлены на фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства, которая включает в себя корпус репера 1 с башмаком 2, замоноличенном в нише или приямке 3, которые заранее подготавливаются на поверхности грунта 4. К корпусу репера 1 жестко прикреплены световые реперы 5 на фиксированном расстоянии между ними. Дополнительный световой репер 6 подвешен на коромысле 7, с помощью разрушаемой нити 8.

На фиг. 2 непрерывной линией показан типовой результат обработки смещения световых реперов 5 во времени, зарегистрированных на фото- или видеопленке.

В момент t0 (приход сейсмической волны в точку размещения конструкции) дополнительный световой репер 6 отрывается и далее двигается в поле силы тяжести. Расстояние, пройденное дополнительным световым репером 6, от первоначального положения в моменты времени t1 и t2 оцениваются как h1=g*t12/2 и h2=g*t22/2. С приходом сейсмической волны в пункт размещения регистрирующей аппаратуры (в момент времени t* на фиг. 2) запись сигнала искажается и сильно затрудняет дальнейшую обработку.

Для восстановления сигнала все кадры, следующие после воздействия сейсмической волны на пункт регистрации и колебаний регистрирующей аппаратуры, корректируются с учетом дополнительного светового репера 6, свободно падающего в поле силы тяжести. Восстановленное истинное смещение световых реперов 5, расположенных на конструкции, в момент времени 13 показано на фиг. 2 пунктирной линией. Таким же образом производится обработка оптических материалов и определяется истинное смещение поверхности грунтового массива в последующие моменты времени, например, в момент U (фиг. 2). Скорректированные кадры позволяют восстановить истинное смещение световых реперов 5 и рассчитать параметры движения поверхности грунта.

Таким образом, достоверные измерения движения поверхности грунта обеспечиваются как до, так и после прихода сейсмической волны в пункт, в котором установлена регистрирующая аппаратура.

Работоспособность способа и функционирование устройства проверены в маломасштабном эксперименте.

Список источников

1. Садовский М.А., Адушкин В.В., Родионов В.Н. Моделирование крупных взрывов на выброс.// ДАН. 1966. Т. 167. №6. С. 1253-1255.

2. Адушкин В.В., Перник Л.М. Исследование на модели процесса образования опытной плотины на р. Бурлыкия. // Гидротехническое строительство. 1977, №5.

3. Адушкин В.В., Перник Л.М. Моделирование направленных взрывов при сооружении набросных плотин. В Кн.: Взрывное дело. 82/39. М.: Недра, 1980. С. 5-17.

4. Гарнов В.В., Харин Д.В. Методика и некоторые результаты регистрации движения поверхности нескального грунта в ближней зоне подземного взрыва оптическими и сейсмическими. Сб. Взрывное дело. 64/21. М.: Недра, 1968. С. 65-92.

5. Гарнов В.В. Подземные ядерные взрывы// История атомного проекта. 1997, М., Сб. трудов ИДГ РАН, С. 399-403.

1. Способ измерения параметров движения поверхности грунта при подземном взрыве, включающий установку световых реперов, жестко скрепленных специальной конструкцией с грунтом, регистрацию перемещения светового репера с помощью оптических средств, выбор точки начала отсчета движения поверхности грунта и обработку данных о перемещении светового репера, отличающийся тем, что в качестве точки начала отсчета движения поверхности грунта используют координаты дополнительного светового репера, подвешенного на разрушаемой нити к корпусу репера, а текущую координату вертикальной составляющей дополнительного светового репера рассчитывают по зависимости:

h=g⋅t2/2,

где h - текущее значение вертикальной составляющей координаты точки отсчета,

g - ускорение свободного падения,

t - текущее время с момента начала воздействия.

2. Устройство для измерения параметров движения поверхности грунта, включающее корпус светового репера, световые реперы, жестко связанные с корпусом репера, отличающееся тем, что к корпусу репера жестко прикреплено коромысло, на которое на разрушаемой нити размещен дополнительный световой репер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области определения угловой скорости вращения. Способ определения угловой скорости вращения метаемого объекта заключается в фиксации изменения во времени физического параметра, функционально связанного с угловым вращением метаемого объекта, определении периода вращения объекта и вычислении по периоду вращения угловой скорости вращения объекта.

Изобретение относится к области полигонных испытаний, в частности для определений баллистических характеристик снарядов. Способ определения зависимости баллистических характеристик снарядов от режимов стрельбы, заключающийся в формировании в пространстве вдоль предполагаемой траектории движения снарядов n неконтактных измерительных полей в виде двухмерных сеток на основе выполнения конструкции неконтактных датчиков в виде двух линеек излучателей и фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определении скорости и координат пролета снарядов относительно n измерительных полей на основе фиксации моментов и сработавших комбинаций элементов матриц фотоприемников, определении углов нутации на основе измерения основных элементов движения снаряда относительно центра массы, при этом для определения углов нутации предварительно определяют характерные размеры пробоин на каждой мишени при каждом угловом положении снарядов, определяют угол нутации в соответствии с видом пробоины на основе сравнении комбинации сработавших элементов фотоприемников с заданными значениями, определяют нулевое значение угла нутации, в случае если пробоина имеет форму окружности, данный вид пробоины образуется в случае совпадении оси снаряда с вектором скорости центра массы, определении значения углов нутации при увеличении размера пробоины в направлении отклонения оси снаряда от касательной к траектории, определяют динамику нутационного движения на основе измерения величины большой оси пробоины вдоль траектории движения снарядов, при выполнении стрельбы определяют режим стрельбы (номер и длительность очереди), определяют зависимость углов нутации от режимов стрельбы, учитывают время стрельбы, количество выстрелов и режимы стрельбы авиационного артиллерийского оружия в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области полигонных испытаний, в частности для определений баллистических характеристик снарядов. Способ определения зависимости баллистических характеристик снарядов от условий стрельбы, заключающийся в формировании в пространстве вдоль предполагаемой траектории движения снарядов n-измерительных полей в виде двухмерных сеток на основе выполнения конструкции неконтактных датчиков в виде двух линеек излучателей и фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определении скорости и координат пролета снарядов относительно измерительных полей на основе фиксации моментов и сработавших комбинаций элементов матриц фотоприемников, определении углов нутации на основе измерения основных элементов движения снаряда относительно центра массы, при этом предварительно определяют характерные размеры пробоин на каждой мишени при каждом угловом положении снарядов, определяют угол нутации в соответствии с видом пробоины на основе сравнения комбинации сработавших элементов фотоприемников с заданными значениями, определяют нулевое значение угла нутации, в случае если пробоина имеет форму окружности, при этом данный вид пробоины образуется в случае совпадения оси снаряда с вектором скорости центра массы, определении значения углов нутации при увеличении размера пробоины в направлении отклонения оси снаряда от касательной к траектории, определении динамики нутационного движения на основе измерения величины большой оси пробоины вдоль траектории движения снарядов, дополнительно определяют условия стрельбы, при этом определяют режимы стрельбы как «одиночная стрельба» или «стрельба очередью», интервалы стрельбы между очередями, длительность очереди, осуществляют запись данных о параметрах полета снарядов и режимах стрельбы в блок памяти, определяют зависимость баллистических характеристик снарядов от условий стрельбы.

Изобретение относится к устройствам контроля перемещения объектов с использованием отраженного света относительно контрастной метки, нанесенной на объект. Фотоэлектрическое устройство контроля прохождения метки, показанное на фиг.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения путевой скорости транспортных средств с использованием эффекта Доплера для электромагнитных волн.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения путевой скорости транспортных средств с использованием эффекта Доплера для электромагнитных волн.

Способ определения скорости ветра над водной поверхностью, в котором получают при помощи двух оптических систем на основе линеек ПЗС-фотодиодов с разными направлениями визирования два пространственно-временных изображения водной поверхности.

Изобретение относится к области технической физики и касается способа и устройства для исследования воздушной взрывной волны. В исследуемой среде создают насыщенный пар, близкий к критической точке фазового перехода.

Изобретение относится к измерительным приборам космического аппарата (КА) и может использоваться для высокоточного определения малого приращения скорости поступательного движения КА.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения скорости железнодорожного состава. Способ заключается в том, что регистраторы, представляющие собой два расположенные на заданной высоте от железнодорожного полотна видеорегистратора, производят съемку железнодорожного полотна синхронно, в каждый момент времени запоминается текущий кадр с первого видеорегистратора, определяется кадр с тем же фрагментом железнодорожного полотна в видеопоследовательности со второго видеорегистратора, вычисляется сдвиг между этими кадрами, и по разнице порядковых номеров кадров и сдвигу между ними определяется скорость по формуле V = F ⋅ S + Δ L Δ N , где F - темп съемки видеорегистраторов (количество кадров в секунду), S - смещение между видеорегистраторами, ΔL - сдвиг между кадрами с одинаковым фрагментом железнодорожного полотна с двух видеорегистраторов, ΔN - разность номеров кадров с одинаковым фрагментом железнодорожного полотна со второго и первого видеорегистраторов.

Изобретение относится к области прикладной газовой динамики, а именно к способам генерирования воздушной ударной волны (ВУВ) путем создания газовой смеси в эластичной оболочке, расположенной в ударной трубе, и подрыва, и может быть применено для испытаний конструкций и объектов на механическое действие импульса давления.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2019-07-30 2020-05-29T15:00:06
Наверх