×
20.01.2018
218.016.1da0

Анализатор снегонакопления

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и может быть использовано для анализа снегонакопления на лавиноопасных участках. Сущность: анализатор снегонакопления включает в себя ряд опорных конструкций и принимающую плату (1) обработки и анализа данных, общую для всех опорных конструкций. Каждая опорная конструкция представляет собой стойку фиксации с передатчиком-приемником (2) и с открытой полимерной поверхностью (4), на которой закреплен датчик (3) потенциала электростатического поля. Указанный датчик (3) выполнен с возможностью непрерывной передачи через устройство “передатчик-приемник” (2) сигнала о величине потенциала электростатического поля, образуемого метелевым снегом, на принимающую плату (1) обработки и анализа данных. Принимающая плата (1) обработки и анализа данных выполнена с возможностью систематизации показателей потенциала электростатического поля снежных поверхностей. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области устройств для анализа и безопасности жизнедеятельности и предназначено для инструментального обеспечения мониторинга снегонакопления. Изделие может быть использовано в условиях горной местности для обеспечения безопасных условий жизнедеятельности людей, где метелевый перенос снега участвует в формировании рельефа в виде снежных карнизов, обрушение которых является основной побудительной причиной возникновения снежных лавин.

Известен способ тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах путем динамического силового воздействия на снежный пласт, прилегающий к пригребневой зоне хребта с помощью снежных «ядер», изготавливаемых и сбрасываемых с гребня на склон, отличающийся тем, что при осуществлении динамического силового воздействия на снежный пласт, предварительно осуществляют подрезку его по линии наиболее вероятного отрыва от верхней более устойчивой части, затем дополнительно осуществляют динамическое (точечное) воздействие на снежный пласт с помощью снежных «ядер», при этом, если сход лавин при двойном тестировании не произошел, то снежный покров на склоне считают устойчивым (RU 2013105716, A G01N 9/00 (2006.01), опубл. 20.08.2014 г.). Однако в предложенном решении используется технология непосредственного агрессивного воздействия и принудительного досрочного разрушения слоев снежной массы, что приводит к привлечению сложной небезопасной техники и необходимости дополнительных мероприятий по обеспечению текущей безопасности людей на участке исследуемых снежных накоплений.

Существует устройство мониторинга метеообстановки и передачи информации о чрезвычайных ситуациях по спутниковым каналам, которое не производит прямых силовых воздействий на исследуемый снежный объект и выполнено в виде передатчика с двумя интерфейсами, состоящий: из антенны GPS/ГЛОНАСС, к которой подключено навигационное приемное устройство, навигационное приемное устройство также подключено к входу микроконтроллера (RU 146511 U1, G08B 21/10 (2006.01), Н04В 7/00 (2006.01), опубл. 10.10.2014 г.) и имеет ряд специфических параметров для обеспечения передачи сигналов в дистанционном режиме. При этом оно представляет собой лишь систему приема-передачи данных и не является непосредственным устройством анализа физических параметров снежных покровов, скорость накопления которых может иметь опасные характеристики и зависеть от различных физических, в том числе электростатических, характеристик снежных масс.

Существует устройство измерения напряженности электростатического поля (RU 2532599 C1, G01R 19/165 (2006.01), опубл. 10.11.2014 г.), которое относится к области электрических измерений и может быть использовано для измерения и регистрации напряженности электрического поля в широком динамическом диапазоне с повышенной чувствительностью при проведении метеорологических, геофизических, радиофизических исследований, а также для оценки экологического состояния атмосферы и поверхности Земли. При этом предложенное устройство фиксирует показатели электростатической напряженности, не выполняя аналитические функции состояния лавиноопасности снежных масс, и имеет ряд технических сложностей для обеспечения простоты и массовости применения в большом количестве наблюдаемых карнизоопасных участках горных поверхностей, т.к. имеет полностью контактный принцип работы.

Для решения задач дистанционной работы с электрическими характеристиками объектов существует ряд разработок, одна из которых - измерительный модуль для дистанционного измерения тока или напряжения, содержащий источник питания, формирователи тактовых импульсов и импульсов запуска, подключенные к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, аналоговый вход которого предназначен для подключения к датчику измеряемой величины, а цифровой выход подключен к оптическому передатчику, предназначенному для оптоволоконной связи с модулем обработки данных, отличающийся тем, что цифровой выход аналого-цифрового преобразователя подключен к оптическому передатчику через дополнительно введенный широтно-импульсный манипулятор, выполненный с возможностью преобразования двоичных сигналов в импульсы двух неравных длительностей, сумма которых меньше периода тактовых импульсов (RU 146741 U1, G01R 19/25 (2006.01), опубл. 20.10.2014 г.). При этом предложенное устройство не обеспечивает работу с параметрами электростатического поля и имеет достаточно сложное техническое решение, имеющее ограничение по применению в различных заснеженных условиях.

Наиболее близким техническим решением, с точки зрения принципиального подхода к разработке устройства анализа данных о снеге и его опасности является способ дистанционного определения толщины снежного покрова в лавинных очагах (RU 2454651 C1, G01N 3/00 (2006.01), опубл. 27.06.2012 г.), который относится к способам дистанционного определения толщины снежного покрова в лавинных очагах и может быть использовано с целью прогнозирования лавинной опасности, основанный на использовании лазерного дальномера по принципу сравнения измерений расстояния от места установки контрольно-измерительной аппаратуры в долине до контрольных точек в зоне зарождения лавин относительно реперной точки, где техническим результатом изобретения является возможность получения информации о толщине снега в зонах зарождения лавин, а также отсутствие риска для жизни людей, проводящих измерения. Однако предложенное решение не позволяет оценивать участки снегонакопления, представляющие собой карнизные снегообразования, которые имеют риск обрушений не только в зависимости от толщины пласта относительно опорной поверхности земли, но и от частично неопорной массы снега, которая может быть оценена через электростатические характеристики снежных карнизов.

Задачей настоящего технического решения является расширение возможностей своевременного анализа опасности возникновения снежных лавин и снижение рисков для жизнедеятельности людей.

Техническим результатом изобретения является возможность получения систематизированных данных о состоянии снежных покровов путем непрерывного контроля потенциала электростатического поля вблизи поверхности снежных масс и через них анализа скапливаемости снега в участки по типу опасных карнизов.

Настоящая задача решается следующим образом. Отдельные опорные конструкции представляют собой стойку фиксации и открытую полимерную поверхность, с закрепленным на ней датчиком потенциала электростатического поля, непрерывно передающим через устройства «передатчик-приемник» удаленно с интервалом в 20 секунд сигнал о величине потенциала электростатического поля, формируемого ударяемыми о поверхность частицами метелевого снега, количество и физические свойства которых определяют величину образуемых электростатических зарядов, на принимающую плату обработки и анализа данных, получаемых с нескольких опорных конструкций, где выполняется систематизация показателей потенциала электростатического поля снежных поверхностей, коррелированных с геометрическими координатами локализации первичных датчиков относительно общих горизонтальных и вертикальных осей размещения оборудования. На общей плате-анализаторе электростатического поля устанавливается топография распределения потенциала электростатического поля в виде кривых, анализируемых с установлением порогов риска снегонакопления на основе принципов подобия относительно свойств «опасных кривых» распределения аналогичного потенциала для снежных масс, имеющих высокий уровень концентрации снега в участки типа «карниз», обладающие высокой вероятность потери опоры и обрушения.

Основным источником электростатического заряда является метелевая электризация, возникающая при переносе значительных масс снега под воздействием ветра. Метелевый перенос снега обуславливает возникновение электростатического заряда на различных технических объектах, а также в условиях горной местности формирует рельеф в виде снежных карнизов, обрушение которых является основной побудительной причиной возникновения лавин, нарушающих коммуникации в горной местности. При взаимодействии заряженных метелевых частиц с электрическим полем приземного слоя атмосферы возникают силы электрического происхождения (пондеромоторные силы). В зависимости от знака электрических зарядов поверхности земли и самих снежинок последние или отталкиваются от земли, или притягиваются к ней. Установлено, что ускорение, вызванное этим фактором, невелико по сравнению с ускорением силы тяжести, так как максимум электрического заряда, удерживаемого мелкой частицей, и возможный максимум градиента электрического поля в приземном слое атмосферы ограничены.

Принципиальная схема устройства анализатора снегонакопления представлена на фиг. 1, где определяющую роль обеспечения функции непосредственного анализатора формирует специальная плата-анализатор электростатического поля 1, на базе которой происходит логическая обработка получаемых с передатчика 2 данных потенциала электростатического поля, величина которого формируется ударяемыми частицами метелевого снега о поверхность чувствительного элемента датчика 3, закрепленного на полимерной поверхности опорной конструкции 4. Непрерывность работы устройства обеспечивает блок питания 5.

Принцип действия разработанного устройства состоит в следующем. Чувствительный элемент датчика, закрепленный на полимерной поверхности опорной конструкции и в режиме непрерывного действия, фиксирует и удаленно передает данные о потенциале электростатического поля вблизи поверхности снега на приемную точку обработки данных в виде графика зависимости потенциала электростатического поля от совокупных геометрических параметров взаимного расположения точек измерения (отдельных опорных конструкций) по высоте и кривизне опорной снежной поверхности. При фиксировании стабилизации характера получаемой кривой распределения потенциала электростатического поля, которую можно признать подобной установленным «кривым опасности», выполняется передача предупредительного сигнала в противолавинную службу.

По закону Кулона, ускорение е силы, действующей на частицу с зарядом Τ в кулонах (Кл), находящуюся в электростатическом поле с напряженностью Е(Н/Кл), равно е=-QE(l/m) (м/с2), где m - масса частицы (кг). А.К. Дюнин в [4] приводит данные, что (Q/m)max ~ 0,2 нКл/мг. Заряды не могут быть больше этого максимума вследствие потерь в окружающую среду, вследствие возникновения коронных разрядов. По измерениям градиента напряжения электрического поля во время очень сильных снежных и песчаных бурь найдено, что Emax=10000 В/м. Следовательно, ускорение заряженной частицы может быть не более emax=2 м/с2, то есть не превышают 20% от ускорения сил тяжести (9,8 м/с2).

Обеспечение и формирование информационной базы «кривых опасности» для анализа состояния снегонакоплений подтверждается проведенными исследованиями электризации снежной массы и формирования карнизов из снега через анализ распределения потенциала электростатического поля (фиг. 2), где в соответствии с фиг. 2,получены следующие данные о взаимосвязи потенциала электростатического поля и местонахождения точки изменения на снежном карнизе, что, в свою очередь, определяет геометрические характеристики самого снежного образования, которое может перейти в опасную стадию обрушения (см. таблицу).

Усредненные значения потенциала, измеренного в точках на горизонтальной поверхности в зоне сноса

Сущность изобретения заключается в следующем. Специальное устройство, размещенное на различных вероятностно предрасположенных к появлению тяжелых снежных карнизов участках с заданной частотой, фиксируют и передают через систему передающего и принимающего компонентов оборудования в генеральный приемник для обработки данных характеристики потенциала электростатического поля, где они анализируются и в установленный момент перехода показателей в фазу ожидания опасного карниза обеспечивают своевременной информацией об опасной конфигурации снежных масс соответствующие противолавинные службы.

Предлагаемое устройство - анализатор снегонакоплений - позволяет получить новый простой и эффективный метод наблюдения за состоянием снега на лавиноопасных участках на базе предложенного способа анализа потенциала электростатического поля, формируемого метелевым снегом, без формирования условий риска для людей как обслуживающих систему, так и проживающих в таких районах.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и области создания и применения измерителей электростатического поля для диагностики электростатического заряда на поверхности различной природы и возможностей обеспечения эффективными средствами повышения общей безопасности жизнедеятельности людей.


Анализатор снегонакопления
Анализатор снегонакопления
Анализатор снегонакопления
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 30 items.
10.02.2014
№216.012.9fa5

Способ определения концентрации компонентов смеси высокоразбавленных сильных электролитов

Изобретение может быть использовано в системах контроля водно-химического режима для тепловой, атомной и промышленной энергетики. Cпособ определения концентрации компонентов смеси высокоразбавленных сильных электролитов включает одновременное измерение удельной электропроводности и температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506577
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a0cd

Пылеулавливатель

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в машиностроении и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса пылеулавливания отходящих газов различных технологических процессов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506880
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.06.2014
№216.012.d38c

Теплосъемная конструкция одежды

Изобретение можно использовать в текстильной, легкой и других отраслях промышленности при изготовлении защитной одежды в условиях высоких температур окружающей среды. Теплосъемный эффект одежды зависит от свойств используемых материалов и рациональности конструкции, выполненной в виде жилета,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519927
Дата охранного документа: 20.06.2014
20.08.2014
№216.012.ea0e

Стойка рабочего органа культиватора

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам культиваторов для сплошной обработки почвы. Стойка включает верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть выполнена пружинной и состоит из двух одинаковых криволинейных элементов. Нижняя криволинейная часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525726
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.10.2014
№216.012.fb9d

Управляемый усилитель и аналоговый смеситель сигналов

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в радиоприемных устройствах, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах умножения частоты. Достигаемый технический результат: получение на выходе не только амплитудных изменений выходного сигнала под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530259
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.0432

Энергетическая машина

Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическим машинам, а именно к конструкциям воздушных или газовых поршневых компрессоров, которые могут быть использованы для получения электроэнергии. Энергетическая машина включает крышку и корпус с заборными окнами для поступления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532472
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0550

Способ определения модуля упругости однородного покрытия

Изобретение относится к определению механических характеристик однородных покрытий, а именно к определению модуля упругости покрытий посредством вдавливания в поверхность материала цилиндрического индентора, и может быть использовано для определения модуля упругости покрытий на подложках из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532758
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0562

Твердый сплав на основе вольфрама (варианты)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Может использоваться при обработке материалов резанием. Твердый сплав содержит, вес.%: вольфрам 78,0-80,2, углерод 5,6-5,8, молибден 5,7-7,0, кобальт 8,0-8,4 или вольфрам 77,0-78,5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532776
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.12.2014
№216.013.0d0e

Устройство для дистанционного измерения высоких напряжений статического электричества и электропитания системы мониторинга автономного объекта

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и связано с практическим использованием микромощных возобновляемых источников энергии, в частности энергии электростатического заряда, возникающего на поверхности полимерных материалов, например специальной одежде и т.п. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534759
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0f12

Конструкция пакета специальной одежды с повышенной устойчивостью к аэродинамической деформации

Изобретение относится к технологии изготовления одежды с несвязными утеплителями. Конструкция пакета специальной одежды с повышенной устойчивостью к аэродинамической деформации содержит два слоя материала оболочки: внешний и внутренний. Объемный несвязный утеплитель расположен между слоями....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535275
Дата охранного документа: 10.12.2014
Showing 1-10 of 34 items.
10.02.2014
№216.012.9fa5

Способ определения концентрации компонентов смеси высокоразбавленных сильных электролитов

Изобретение может быть использовано в системах контроля водно-химического режима для тепловой, атомной и промышленной энергетики. Cпособ определения концентрации компонентов смеси высокоразбавленных сильных электролитов включает одновременное измерение удельной электропроводности и температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506577
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a0cd

Пылеулавливатель

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в машиностроении и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса пылеулавливания отходящих газов различных технологических процессов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506880
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.08.2014
№216.012.ea0e

Стойка рабочего органа культиватора

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам культиваторов для сплошной обработки почвы. Стойка включает верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть выполнена пружинной и состоит из двух одинаковых криволинейных элементов. Нижняя криволинейная часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525726
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.10.2014
№216.012.fb9d

Управляемый усилитель и аналоговый смеситель сигналов

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в радиоприемных устройствах, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах умножения частоты. Достигаемый технический результат: получение на выходе не только амплитудных изменений выходного сигнала под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530259
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.0432

Энергетическая машина

Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическим машинам, а именно к конструкциям воздушных или газовых поршневых компрессоров, которые могут быть использованы для получения электроэнергии. Энергетическая машина включает крышку и корпус с заборными окнами для поступления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532472
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0550

Способ определения модуля упругости однородного покрытия

Изобретение относится к определению механических характеристик однородных покрытий, а именно к определению модуля упругости покрытий посредством вдавливания в поверхность материала цилиндрического индентора, и может быть использовано для определения модуля упругости покрытий на подложках из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532758
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0562

Твердый сплав на основе вольфрама (варианты)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Может использоваться при обработке материалов резанием. Твердый сплав содержит, вес.%: вольфрам 78,0-80,2, углерод 5,6-5,8, молибден 5,7-7,0, кобальт 8,0-8,4 или вольфрам 77,0-78,5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532776
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.12.2014
№216.013.0d0e

Устройство для дистанционного измерения высоких напряжений статического электричества и электропитания системы мониторинга автономного объекта

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и связано с практическим использованием микромощных возобновляемых источников энергии, в частности энергии электростатического заряда, возникающего на поверхности полимерных материалов, например специальной одежде и т.п. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534759
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0f13

Способ электрохимической защиты текстильных изделий от статического электричества

Изобретение относится к области охраны труда и технике безопасности и предназначено для индивидуальной защиты от воздействия электростатического поля. Изобретение позволяет повысить эффективность индивидуальной защиты работников современных электростатических и взрывоопасных производств при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535276
Дата охранного документа: 10.12.2014
27.12.2014
№216.013.1642

Способ определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды

Изобретение относится к области швейного материаловедения, в частности к способу исследования процессов деформации защитных конструкций одежды под действием аэродинамической нагрузки. Способ определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537122
Дата охранного документа: 27.12.2014
+ добавить свой РИД