×
04.04.2018
218.016.2eb1

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для определения предела прочности снежного покрова на лавиноопасных склонах

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к устройствам для оценки механических и прочностных характеристик снежного покрова непосредственно в месте непосредственного залегания на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов. Устройство содержит цилиндр, внутри которого размещен шток, с наконечником, выполненным в виде нагрузочного диска, метательное устройство пружинного типа, оснащенное фиксатором поджатия пружины и спусковым устройством, а также тензометрическими датчиками, подключенными к измерителю. К основанию цилиндра жестко прикреплена металлическая тонкостенная обойма, у которой внутренний диаметр равен внутреннему диаметру цилиндрического корпуса. При этом устройство содержит дополнительно демпфер, выполненный в виде упругого кольца, который размещен в полости цилиндра между штоком и нагрузочным диском. Упругое кольцо жестко прикреплено к центру диска, а верхней частью - к штоку, при этом тензометрический датчик размещен на боковой поверхности упругого кольца в месте наибольшего его изгиба при воздействии силовой нагрузки. Упругое кольцо изготовлено из ленточной пружинной стали, а нагрузочный диск выполнен из пластика или дерева. Устройство позволяет в полевых условиях с высокой точностью получать репрезентативные значения мгновенной прочности снега на одноосное сжатие без возможности бокового расширения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области лавиноведения, а именно к устройствам для оценки механических и прочностных характеристик снежного покрова в местах непосредственного залегания на лавиноопасных склонах.

Известны различные твердомеры (пенетрометры) ударного типа с коническими наконечниками и нагрузочными площадками для измерения механических и прочностных характеристик снежного покрова в месте непосредственного залегания [1].

Основным недостатком известных устройств является то, что они в, принципе, не дают возможности определить предел прочности снега на одноосное сжатие без возможности бокового расширения. А именно такое сжатие приводит к просадке снежной толщи на склоне и, как следствие, - к сходу лавин.

Известны также пружинные нажимные динамометры для измерения предела прочности снега, снабженные съемной (испытательной) нагрузочной площадкой круглой формы [2]. Измерения прочности снежного покрова такими устройствами ведутся перпендикулярно его наслоению. Однако, как показала практика, такие динамометры дают большой разброс значений предела прочности для одного и того же снега в силу влияния субъективных факторов на результаты измерений (сложность осуществления на глаз перпендикулярности вектора силы давления к плоскости залегания снега и одинаковых динамических условий нагружения и т.д.).

Другим недостатком известного устройства является низкая точность измерения, что обусловлено сильной зависимостью механических свойств снега от характера и скорости его нагружения [4, 5]. Кроме того, не учитывается сопротивление снега боковому срезу, что в итоге приводит к существенным ошибкам, достигающих в ряде случаев до 20%.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для экспресс-оценки механических и прочностных свойств снежного покрова в полевых условиях, содержащее трубчатый цилиндрический корпус (ствол) с опорным кольцом у основания, внутри которого размещен полый стержень с индентером (наконечником) и инертной массой, метательное устройство пружинного типа, оснащенное фиксатором поджатия пружины и спусковым устройством, а также жестко скрепленный с наконечником и инертной массой тензодатчик, подключенный к электронному блоку обработки электрического сигнала, ПРОТОТИП [3].

В известном устройстве в качестве индентера используется конический наконечник, который при ударе выдвигается из ствола и проникает в снежный слой на глубину до 25 мм. При этом электронным блоком фиксируется электрический сигнал от тензодатчика и по величине этого сигнала по паспортным данным прибора определяются прочностные характеристики снежного покрова.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет определить мгновенный предел прочности снега, при его одноосном сжатии без возможности бокового расширения. Попытки разработать устройство, применимое в полевых условиях и позволяющее получать репрезентативные значения прочности снега с требуемой точностью, до сих пор не увенчались успехом.

Техническим результатом от использования заявленного технического решения является повышение точности измерения путем определения мгновенного предела прочности снега на одноосное сжатие без возможности бокового расширения.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для определения предела прочности снежного покрова на лавиноопасных склонах, содержащем полый цилиндр (ствол), внутри которого размещен шток, с наконечником в виде нагрузочного диска, метательное устройство пружинного типа, оснащенное фиксатором поджатия пружины и спусковым устройством, а также тензодатчик, подключенный к измерителю, согласно изобретению к основанию полого цилиндра жестко прикреплена металлическая тонкостенная обойма, у которой внутренний диаметр равен внутреннему диаметру цилиндрического корпуса, при этом устройство содержит дополнительно демпфер, выполненный в виде упругого кольца, который размещен в полости цилиндра между штоком и нагрузочным диском, при этом упругое кольцо нижней своей частью жестко прикреплено к центру нагрузочного диска, а верхней частью - к штоку, при этом тензодатчик размещен на боковой поверхности упругого кольца в месте наибольшего его изгиба при воздействии силовой нагрузки.

Технический результат достигается и тем, что упругое кольцо изготовлен из ленточной пружинной стали, а нагрузочный диск выполнен из пластика.

Технический результат достигается и тем, что толщина стенки обоймы составляет 0,5-1,0 мм.

Технический результат достигается также и тем, что конец обоймы сточен под конус с наружным углом скоса, составляющим 15-30°.

На рисунках представлены:

Фиг. 1 - схема устройства для определения предела прочности снежного покрова на лавиноопасных склонах.

Фиг. 2 - вид устройства сверху.

Устройство (Фиг. 1) включает полый цилиндр 1, диаметром около 70 мм и толщиной стенок 3-5 мм, который может быть изготовлен из стали или пластика. К нижней части полого цилиндра 1 жестко прикреплена металлическая обойма 2, у которой внутренний диаметр равен внутреннему диаметру полого цилиндра 1. Толщина стенки обоймы при этом составляет 0,5-1,0 мм, а высота - 40 мм. Конец обоймы 2 сточен под конус. Угол при вершине конуса снаружи составляет 15-30°. Внутри корпуса 1 размещена нагрузочная площадка 3 в виде диска, изготовленная из пластика. Диаметр диска соответствует внутреннему диаметру полого цилиндра 1. В полости цилиндра 1 размещена силовая пружина 4, внутри которой размещен шток 5. Между штоком 5 и нагрузочным диском 3 размещен демпфер, который выполнен в виде упругого кольца 6, прикрепленного жестко своей нижней частью к центру нагрузочного диска 3, а верхней - к концу штока 5. На наружной и внутренней поверхности упругого кольца 6, в месте наибольшего его изгиба, размещены тензодатчики равного сопротивления 7, обеспечивающие термокомпенсацию выходного сигнала. Выход тензодатчиков 7 подключен к измерителю 8. Полый цилиндр 1 в верхней части содержит крышку 9 с отверстием 10, через которое свободный конец штока 5 выступает наружу. Выступающий наружу конец штока 5 снабжен рукояткой 11. На крышке 9 размещен спусковой механизм 12, фиксирующий положение штока 9 в полости цилиндра 1. Спусковой механизм 12 может иметь различную конструкцию. В данном случае он выполнен в виде защелки.

Для определения предела прочности снега используется снегозаборник 13 призматической формы (Фиг. 2), имеющий с одной - верхней стороны отверстие 14, диаметр которого равен внешнему диаметру обоймы 2. По контуру отверстия 14 размещены два диаметрально расположенных паза 15 для крепления обоймы 2 к снегозаборнику 13 с помощью байонетного фиксатора 16, размещенного у основания полого цилиндра 1 (Фиг. 1 и Фиг. 2).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройство приводят в рабочее состояние. Для этого с помощью рукоятки 11 шток 5 отводится в верхнее крайнее рабочее положение, при этом силовая пружина 4 сжимается, а положение штока 9 в полости цилиндра 1 фиксируется спусковым механизмом 12, который в данном случае выполнен в виде защелки. После этого через отверстие 14 снегозаборника 13, в отобранный из шурфа образец снега 17, внедряют обойму 2, двигая его до упора в основание снегозаборника 13. При этом полый цилиндр своим торцом упирается в верхнюю стенку снегозаборника 13. Затем, повернув обойму 2 на 10-15° влево или вправо, фиксируют положение обоймы 2 в снегозаборнике 13. В этом случае нагрузочный диск 3 прилегает к образцу снега 17, находящемуся внутри обоймы 2, но не оказывает на него давления. После этого защелка 12 отводится в сторону из зацепления с штоком 5. При этом освобождается силовая пружина 4, которая через упругое кольцо 6 и нагрузочный диск 3 действует на образец снега 17, находящийся внутри обоймы 2. При этом давление на образец 17 меняется от нуля до некоторого значения, при котором происходит хрупкое его разрушение. Давление на образец, при котором происходит разрушение образца 17, фиксируется в измерителе 8. Скачок электрического сигнала отражает разрушение структуры снега в образце 17 и фиксируется измерителем 8. По уровню данного сигнала легко определяют мгновенный предел прочности снега на одноосное сжатие без возможности бокового расширения. При соответствующей калибровке измерителя 8 численное значение предела прочности снега можно считывать непосредственно с цифрового табло измерителя 8.

В настоящее время разработан действующий макет устройства, который позволяет в полевых условиях получать репрезентативные значения мгновенной прочности снега на одноосное сжатие без возможности бокового расширения с требуемой точностью 1,5-3%.

Приведенные признаки, характеризующие изобретение, являются существенными, так как в совокупности достаточны для обеспечения работоспособности и решения поставленной задачи, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявленного устройства от известных в технике.

Литература

1. Гляциологический словарь (под ред. В.М. Котлякова). Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 527 с.

2. Руководство по предупредительному спуску снежных лавин с применением артиллерийских систем КС-19. М.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 40-41.

3. РД 52.37.613 - 2000. Руководящий документ по снеголавинным работам. - Росгидромет. - 2000, С. 57-62. ПРОТОТИП.

4. Багов М.М, Эльмесов A.M. Релаксационные свойства снега. Труды ВГИ. Физика снега, лавины, сели. Выпуск 62. М.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 62-71.

5. Долов М.А., Кислов Б.В. Релаксация напряжений в снежном покрове. Труды ВГИ. Физика снега и снежных лавин. Выпуск 15. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. С. 36-44.


Устройство для определения предела прочности снежного покрова на лавиноопасных склонах
Устройство для определения предела прочности снежного покрова на лавиноопасных склонах
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 31 items.
27.02.2013
№216.012.2c79

Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах. Согласно заявленному способу предварительно для подветренной части лавиноопасного склона в нелавиноопасный период, например летом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476912
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.344b

Способ тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах

Изобретение относится к способам тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов с целью обеспечения безопасности проведения рекреационных мероприятий. Согласно способу тестирование устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478930
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.05.2013
№216.012.411f

Способ прогнозирования начала самопроизвольного обрушения снежных карнизов на лавиноопасных склонах

Изобретение относится к области мероприятий, направленных на обеспечение безопасности работ при обрушении снежных карнизов на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов путем визуального их осмотра и определения длины консольной их части. В способе прогнозирования начала самопроизвольного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482241
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.4120

Способ обрушения снежных карнизов на лавиноопасных склонах

Изобретение относится к области оценки устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов с целью обеспечения безопасности проведения рекреационных мероприятий. Согласно способу перед обрушением снежных карнизов на лавиноопасных склонах путем подрезки консольной их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482242
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.05.2013
№216.012.42bd

Азотный генератор искусственных ледяных кристаллов

Изобретение относится к области технических средств, предназначенных для генерации ледяных кристаллов, и может быть использовано для регулирования метеорологических процессов. Азотный генератор искусственных ледяных кристаллов содержит размещенный на борту самолета сосуд Дьюара с жидким азотом....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482662
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.10.2013
№216.012.7116

Самолетный генератор ледяных кристаллов

Генератор ледяных кристаллов содержит, размещенный на борту самолета сосуд Дьюара с жидким азотом, крышку с манометром и зажимами для крепления к горловине сосуда Дьюара. По оси крышки размещен питающий трубопровод, один конец которого снабжен распылителем и выставлен за борт самолета в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494607
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.794b

Способ получения углеродных наноструктурных материалов

Изобретение может быть использовано при изготовлении материалов для электронной техники, присадок для ракетных топлив, катализаторов, смазочных масел и полимерных покрытий. Климатическую камеру 1 предварительно охлаждают холодильной установкой 4 до отрицательных температур. Затем в камеру 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496713
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.12.2013
№216.012.91d9

Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано на практике для раннего обнаружения таких атмосферных циклонических вихрей, как торнадо и смерчи некогерентным радаром. Достигаемый технический результат - повышение информативности и точности раннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503030
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.03.2014
№216.012.aa35

Способ дистанционного определения крутизны склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера

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 (L), угол зондирования (β) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509288
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.05.2014
№216.012.c0b6

Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера

Изобретение относится к области метеорологии и гляциологии и может быть использовано при определении толщины снежного покрова на склонах для прогноза лавинной опасности и определения снегонакопления в горах. Согласно заявленному способу с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515083
Дата охранного документа: 10.05.2014
Showing 1-10 of 26 items.
27.09.2014
№216.012.f6e6

Ракетная пусковая установка

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в ракетном вооружении. Ракетная пусковая установка содержит основание, стойку, опорно-поворотное устройство, качающуюся платформу с направляющими для размещения ракет, приводы наведения со стопорными устройствами, блоки индикации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529043
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.10.2014
№216.013.01c6

Способ тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах

Изобретение относится к области тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов с целью обеспечения безопасности проведения рекреационных мероприятий. Сущность: осуществляют динамическое силовое воздействие на снежный пласт, прилегающий к пригребневой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531852
Дата охранного документа: 27.10.2014
20.02.2015
№216.013.2bd3

Переносной противолавинный комплекс

Изобретение относится к гидрометеорологии, а именно к техническим средствам и методам воздействия на склоновые процессы с целью предупредительного спуска лавин путем обстрела снежных склонов из орудий и минометов. Противолавинный комплекс содержит пушку, размещенный на опорной плите с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542676
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.04.2015
№216.013.3c98

Способ определения толщины снежного покрова в лавинных очагах

Изобретение относится к способам дистанционного определения толщины снежного покрова и может быть использовано с целью прогнозирования лавинной опасности. Сущность: последовательно проводят летние и зимние зондирования склона с использованием лазерного дальномера. Зондируя склон под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547000
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.08.2015
№216.013.72fe

Одноволновый радиолокационный способ измерения размера градовых частиц в облаках в зоне их роста

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для измерения размера градовых частиц в зоне их роста. Сущность: по данным аэрологического зондирования атмосферы строят график изменения температуры и скорости восходящих воздушных потоков по высоте облака....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561008
Дата охранного документа: 20.08.2015
27.09.2015
№216.013.7e9f

Сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега

Изобретение относится к определению механических характеристик грунтов в лабораторных и полевых условиях. Для этого используют сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега. Устройство содержит две вертикальные и расположенные соосно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564012
Дата охранного документа: 27.09.2015
20.12.2015
№216.013.9b2c

Способ активных воздействий на грозоградовые процессы

Изобретение относится к области активных воздействий на атмосферные процессы и предназначено для защиты от грозы и града сельскохозяйственных угодий, для регулирования электрического состояния атмосферы в зонах повышенного риска (космодромы, атомные станции, авиалинии) для защиты от молниевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571349
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b2d

Противоселевое заторное сооружение

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д. Сооружение включает металлическую объемно-каркасную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571350
Дата охранного документа: 20.12.2015
13.01.2017
№217.015.6b60

Устройство для забора воды малых струящихся водопадов

Изобретение относится к области гидрологии, а именно к устройствам для забора проб воды при измерении локального и общего расхода воды малых струящихся водопадов, где площадь стекания воды может составлять несколько десятков квадратных метров. Устройство для забора воды содержит прикрепленную к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592630
Дата охранного документа: 27.07.2016
25.08.2017
№217.015.b042

Способ определения маршрута натурного обследования близлежащих селевых бассейнов

Изобретение относится к области исследований опасных склоновых процессов и может быть использовано при обследовании селевых бассейнов. Сущность: предварительно выбранные маршруты натурных обследований близлежащих селевых бассейнов (1) объединяют в единый маршрут (5). Причем указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613480
Дата охранного документа: 16.03.2017
+ добавить свой РИД