Устройство для измерения аэродинамического давления на тоннельные сооружения

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения аэродинамического давления, и может быть использовано в тоннелях на высокоскоростных железнодорожных магистралях.

Известно устройство для измерения атмосферного давления (RU, №2327963, G01L 19/16, G01D 13/02, G12B 11/02, 20.07.2007), представляющее собой барометр-анероид, содержащий измерительное устройство и абсолютную шкалу отсчета с индикаторным элементом, а также подвижной приведенной шкалой отсчета.

Недостатком данного устройства является невозможность измерения давления в тоннелях при движении высокоскоростных поездов по причине специфических условий работы. Во время движения высокоскоростного поезда по тоннелю перед ним создается резкая волна сжатия, а позади него - волна разрежения воздуха за существенно малый промежуток времени, тогда как указанное устройство создано для работы в условиях давления, постоянного в течение времени несоизмеримо большего, чем время прохождения поезда по тоннелю, то есть скорость фиксации значений барометра меньше, чем скорость движения поезда по тоннелю.

Также известен прибор лазерный дальномер (RU, №2590311, G01С 3/08, G01S 17/08, 27.02.2015), содержащий импульсный полупроводниковый лазер, оптическую систему, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, устройство с индикатором, ключевую схему, фотоприемник, линию задержки, схему совпадения, а также сумматор и устройство поворота изображения для повышения точности измерений.

Недостатком данного устройства является невозможность измерения им перемещений воздуха, через который свободно проходит лазерный луч, отражающийся только от твердых объектов.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является разделительное устройство для контроля давления в пылегазовой среде (RU, №2044290, G01L 19/06, 20.09.1995), содержащее корпус и установленную в корпусе эластичную мембрану, разделяющую корпус на две камеры, первая из которых заполнена передающей жидкостью и содержит измерительный прибор в виде манометра, а на входе второй камеры выполнен канал для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде.

Недостатком прототипа также является невозможность измерения давления в тоннелях при движении высокоскоростных поездов по двум причинам. Во-первых, корпус с мембраной и измерительным прибором невозможно установить за пределами тоннельной обделки, а во-вторых, скорость фиксации значений манометра также меньше, чем скорость движения поезда по тоннелю.

Задача изобретения - расширение области использования устройства для измерения давления воздуха, а именно измерение аэродинамического давления на тоннельные конструкции при движении высокоскоростных поездов.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения аэродинамического давления на тоннельные сооружения, содержащем корпус и установленную в корпусе эластичную мембрану, измерительный прибор выполнен в виде установленного в корпусе лазерного дальномера, выход которого предназначен для подключения к ЭВМ, а эластичная мембрана установлена на передней части корпуса перпендикулярно лазерному лучу дальномера. Вся совокупность конструктивных признаков позволяет использовать прибор в тоннелестроении при движении высокоскоростных поездов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид устройства.

Устройство для измерения аэродинамического давления на тоннельные сооружения содержит корпус 1, на передней стенке которого установлена эластичная мембрана 2. Внутри корпуса 1 установлен измерительный прибор в виде лазерного дальномера 3, установленный в корпусе 1 таким образом, что его луч 4 перпендикулярен эластичной мембране 2. Корпус 1 устройства присоединен к тоннельной обделке 5. Передача данных на ЭВМ осуществляется через выход 6 с лазерного дальномера 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Во время движения высокоскоростного поезда по тоннелю давление, оказываемое на эластичную мембрану 2 волной сжатого воздуха 7, вызывает ее отклонение, которое регистрируется лазерным дальномером 3 в режиме реального времени. После прохождения поезда устройство также фиксирует отрицательное давление, вызванное волной разреженного воздуха позади поезда. Данные с дальномера 3 подаются на ЭВМ через выход 6.

Перед установкой в тоннеле прибор тарируется с составлением графика, отражающего зависимость отклонения мембраны от давления воздуха.

Данное устройство позволяет измерять давление воздуха в тоннелях при прохождении высокоскоростных поездов посредством регистрации механических перемещений эластичной мембраны лазерным дальномером, обеспечивающим высокую скорость съемки и хранение данных.