Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для изучения формирования микрорусла на склонах

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения формирования микрорусла на склонах, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.

Известно устройство для моделирования и изучения направления деформации подстилающей поверхности методом точечного источника [1], состощее из сосуда Мариотта постоянного напора, шарнирной насадки, находящейся в заданной верхней точке лотка и выполненной с возможностью направления потока воды под заданными углами, съемным наклонным лотком с перфорированным дном и шероховатой поверхностью для отделения воды, просочившейся через образцы почвогрунта.

Недостатком данного устройства является возможные погрешности и сложность проведении линейных измерений динамики возникновения микрорусла.

Цель изобретения - изучение процесса формирования микрорусла и повышение точности измерения глубины и ширины потока микрорусла.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено лазерным триангуляционным датчиком, установленным на коромысле с вертикальной опорой к которой крепится энкодер - угловой датчик с возможностью совершения колебания с разной частотой и амплитудой в горизонтальной плоскости над исследуемым почвогруном в пределах ширины лотка. При этом в не зависимости от угла положения наклона лотка с почвогрунтом лазерный триангуляционный датчик располагается перпендикулярно исследуемой поверхности.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства формирования микрорусла на подстилающей поверхности методом точечного источника, на фиг. 2 - вид сверху и разрез в перпендикулярной плоскости лотока 4.

Устройство содержит сосуд Мариотта постоянного напора 1, съемный наклонный лоток 4 с шероховатой поверхностью и перфорированным дном для отделения воды, просочившейся через образец почвогрунта, насадку, установленную на верхней части перфорированного лотка и мерных емкостей для сбора воды и смытой почвы 5. Для измерения динамики процесса формирования микрорусла в пространстве и во времени устройство снабжено лазерным триангуляционным датчиком 2, установленным на коромысле 3 с вертикальной опорой 7 к которой крепится энкодер - угловой датчик 8 с возможностью совершения колебания с разной частотой и амплитудой в горизонтальной плоскости над исследуемым почвогруном 6 в пределах ширины лотка 4. При этом в не зависимости от угла положения наклона лотка 4 с почвогрунтом 6 лазерный триангуляционный датчик 2 устанавливается перпендикулярно исследуемой поверхности.

Устройство функционирует следующим образом. Образцы почвогрунта, взятые из пахотного горизонтов, в воздушно-сухом состоянии просеивались через сито по фракциям и укладывались в лоток. После взвешивания лоток с образцом почвогрунта помещался в ванну с водой для капиллярного увлажнения в течение 24 часов и затем после повторного взвешивания установил на раму устройства для исследования. С помощью сосуда Мариотта устанавливается заданные расход воды Q_в, скорость истечения υ_в. В процессе лабораторного исследования определяются расход воды Q_в, масса m_n смытой потоком почвы за время исследования, а так же измеряется ширина потока и глубина потока путем сканирования. В качестве сканера является триангуляционный лазерный датчик. Лазерный датчик создает световую луч 3 на поверхности почвогрунта. Изображение светового луча отражается на фотоприемник. При изменении расстояния от датчика до объекта происходит перемещение изображения светового луча в плоскости фотоприемника. Микропроцессор производит вычисление координат изображения. По координатам изображения точки определяется расстояние до объекта. Будучи подсоединенным к портативному компьютеру получаем график подстилающей поверхностью до и после взаимодействия с потоком воды фиг. 3, 4.

Использование устройства для моделирования направления деформации подстилающей поверхности позволяет точно определить направление формирования микрорусла, точно измерить глубину и ширину потока микрорусла и прогнозировать склоновую эрозию и разрабатывать эффективные мероприятия по сокращению склонового стока атмосферных осадков.

1. Патент РФ на изобретение 2339944. Устройство для моделирования и изучения направления деформации подстилающей поверхности методом точечного источника. Максимов В.И., Максимов И.И., Чернов В.Г., Васильев С.А. Опубликовано 27.11.2008, бюл. №33.