Устройство для измерения деформаций льда

 

! ii! 7l2744

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

/ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.08.78 (21) 2657344/18-25 (51) М 1 л 2

G 01N 25 16 с присоединением заявки № (53) УД1 539.37/38 (088.8) ф (43) Опубликовано 30.01.80. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. H. Смирнов и A. И. Шушлеоин (71) Заявитель

Ордена Ленина арктический и антарктический научноисследовательский институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

ЛЬДА

Ь Уд Ртоенный комитет (23) Приор г т

Изобретение относится к области измерения деформаций, возникающих во льду в результате волновых и температурных воздействий.

Известны кварцевые штанговые деформометры и деформографы, которые используют для измерения деформаций, возникающих в земной коре в результате различных сейсмических явлений, таких как землетрясения, приливные волны (1).

С целью исключения влияния на показания приборов метеорологических факторов, известные деформографы, как правило, устанавливают в специально построенных шахтах, где влияние изменений температу- 15 ры воздуха на кварцевую штангу — основной элемент прибора, ничтожно и практически никак не сказывается на показаниях последнего.

Использование штангового кварцевого 20 деформографа для исследований ледяного покрова, особенно в арктических и антарктических областях, без специального термостатирования невозможно, так как сказывается влияние температуры окружаю- 25 щего воздуха, а оборудовать специальную шахту не представляется возможным.

Ближайшим техническим решением является штанговый деформограф (2), содержащий кварцевую штангу, один конец 30 которой жестко связан с постаментом, скрепленным с грунтом, свободный же конец штанги покоится на другом постаменте. Там же устанавливают регистрирующее устройство. Положение штанги в пространстве задают с помощью ряда подвесных опор, которые устанавливают на бетонных столбах на расстоянии 1 5 — 2,5 метров друг от друга. Поскольку деформограф установлен в специальной шахте, на показаниях прибора не сказывается влияние температуры окружающей среды.

К недостаткам известного деформографа следует отнести тот факт, что использовать

его для измерения деформаций льда без существенных конструктивных переделок практически невозможно, так как на показания прибора будут оказывать влияние колебания температуры воздуха.

Целью изобретения является исключение температурной деформации штанги.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения деформаций льда снабжено компенсационным штоком, который расположен у свободного конца штанги, одним концом жестко связан со стойкой, заделанной в лед, а противоположным, с закрепленным на нем преобразователем перемещений, направлен B ту же сторону, что и свободный конец квар712744 цевой штанги. Материал и длину штока подбирают таким образом, чтобы обязательно выполнялось соотношение

1. и

l у, где l — длина штока;

L — длина кварцевой штанги; а — коэффициент линейного теплового расширения кварца; 0 а — коэффициент линейного теплового расширения материала штока.

На чертеже представлено устройство для измерения деформаций льда.

Предлагаемое устройство содержит кварцевую штангу 1, один конец которой жестко связан с постаментом 2, скрепленным со льдом, стойку 3, которая также скрсплена со льдом и одним верхним:концом жестко связана с компенсационным штоком 1. На 20 конце компенсационного штока 4 закреплен параметрический преобразователь перемещений свободного конца штанги 5.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Штанга из кварцевого 25 стекла 1 жестко скреплена со льдом при помощи постамента 2. Второй конец штанги свободно смещается относительно льда при расширении или сжатии последнего. Смещения свободного конца штанги относительно 30 льда регистрируются при помощи параметрического датчика 5, закрепленного íа температурном компснсаторе 4, который в свою очередь заделан в стойку. С изменением температуры окружающей среды ме- 05 няются лш|ейные размеры кварцевой штанги 1, что является ошибкой измерений. Одновременно в ту же сторону меняет свою длину ком пснсационный шток 4, поэтому зазор между параметрическим датчиком 5 1О и свободным концом кварцевой штанги остается постояппь|м, и таким образом удается исключить ошибку, возникающую изза собственных температурных колебаний штанги. -15

Напримср, длина кварцевой штанги

L — 1000 см; коэффициент линейного температурного расширения кварца а — — 0,5

10 — . Материал штока компенсатора— алюминий. Коэффициент линейного темпе- 50 ратурного расширения алюминия о.i=25,5

10 — . Тогда длина штока

l = = 19,6 (см).

B этом случае при изменении температуры окружающей среды длина штока и кварцевой штанги изменится настолько, что зазор останется постоянным.

Введение температурной компенсации в штанговые кварцевые деформометры позволяет значительно расширить сферу использования таких устройств и применять их как для измерений деформаций льда, так и для исследования деформаций грунтов.

Макет устройства для измерений деформаций льда был испытан на ледовом покрове Финского залива и на дрейфующей полярной станции «Северный полюс — 23»> где одинаково хорошо зарекомендовал себя в работе.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций льда или грунта, содержащее кварцевую штангу, один конец которой жестко связан с постаментом, скрепленным со льдом или грунтом, стойку и параметрический преобразователь перемещений свободного конца штанги, отличающееся тем, что, с целью исключения температурной деформации штанги, устройство снабжено компенсационным штоком, причем последний расположен у свободного конца штанги, одним концом жестко связан со стойкой, заделанной в лед пли грунт, а противоположным, с закрепленным на нем преобразователем перемещений, направлен в ту же сторону, что и свободный конец кварцевой штанги, а длина и материал штока подобраны таким образом, чтобы выполнялось соотношение где l — длина штока;

L — длина кварцевой штанги; а — коэффициент линейного теплового расширения кварца;

ni — коэффициент линейного теплового расширения материала штока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 469108, кл. G OIV 1/20, 1975.

2. Латынина Л. А. Анализ работы штангового деформографа, АН СССР, ин-т физики земли, № 4218-72 деп, М., 1977 (прототип).

712744

Составитель А. Волков

Техред А. Камышиикова

Редактор Н. Коляда

Корректор P. Беркович

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2663/7 Изд, № 101 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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