устройство для передачи координат

Формула изобретения

Устройство для передачи координат, содержащее приемное устройство и обратный отвес, включающий сосуд с жидкостью и поплавком, балансирующий элемент в виде штанги с грузом, якорь и размещенную в штанге по ее оси струну, один конец которой закреплен на якоре, отличающееся тем, что обратный отвес дополнительно содержит шарнирный подвес, платформу, соединенную через шарнирный подвес со штангой, тяги, первые концы которых соединены с поплавком, а вторые с платформой, приемное устройство выполнено в виде спутникового навигационного устройства, включающего вкладыш, установленный в верхней части штанги соосно с ней и соединенный с вторым концом струны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разделу технической физики, в частности к геодезическому приборостроению, и может быть использовано при производстве геодезических и маркшейдерских работ, при передаче координат, осей зданий и сооружений, направлений с одного горизонта на другой.

Для передачи координат с земной поверхности в подземные выработки широко применяют оптические или лазерные центриры [1] Значение координат от исходной сети на поверхности передают с помощью геодезических измерений на вертикальную ось прибора, под которой в подземной выработке устанавливают визирную марку или палетку. В результате измерений при двух положениях оптического прибора определяют положение точки в подземной выработке, ортогонально соответствующей оси прибора на поверхности. Обычно центрир состоит из горизонтально расположенной зрительной трубы, пентапризмы в оправе, поворотного устройства, подставки с тремя подъемными винтами.

Недостатком данного устройства является неоднородность оптического тракта, большой объем геодезических измерений.

Количество измерительных операций непосредственно по передаче координат сокращается в случае применения прямых или обратных отвесов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для передачи координат, выполненное в виде обратного отвеса, снабженного отсчетным устройством и содержащего сосуд с жидкостью, поплавок, струну, якорь и балансирующий элемент в виде штанги с грузом [2] Отсчетное устройство выполнено оптико-механическим. Технологическая схема передачи координат в подземную выработку с помощью обратного отвеса с использованием опорного приемника навигационных спутников предусматривает их установку в пределах взаимной видимости, проведение измерений координат опорного приемника (исходной опоры) относительно навигационных спутников и измерений по передаче координат от опорного приемника (исходной опоры) на струну обратного отвеса. Обычно последняя операция выполняется полярным способом, для чего измеряется угол примыкания и расстояние до струны обратного отвеса. Точность этой операции с использованием стандартных средств не менее 3 мм (средняя квадратичная погрешность).

Недостатком известного устройства является большое количество геодезических измерений по передаче координат от исходной основы на поверхности непосредственно на струну обратного отвеса, что снижает точность итоговых измерений по передаче координат.

Задачей изобретения является сокращение количества геодезических измерений за счет совмещения осей навигационных спутниковых приемников со струной обратного отвеса.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем приемное устройство и обратный отвес, включающий сосуд с жидкостью и поплавком, балансирующий элемент в виде штанги с грузом, якорь и размещенную в штанге по ее оси струну, один конец которой закреплен на якоре, обратный отвес дополнительно содержит шарнирный подвес, платформу, соединенную через шарнирный подвес со штангой, тяги, первые концы которых соединены с поплавком, а опорные с платформой, при этом приемное устройство выполнено в виде спутникового навигационного устройства, включающего вкладыш, установленный в верхней части штанги соосно с ней и соединенный со вторым концом струны.

На чертеже представлен общий вид устройства при передаче координат с поверхности в подземную выработку.

Устройство содержит штатив 1, на котором установлен сосуд (ванна) 2 с жидкостью 3. В жидкость опущен поплавок 4, выполненный из трех пустотелых шаров. На поплавке 4 закреплены концы тяг 5, посредством которых поплавок 4 соединен с горизонтальной площадкой 6. Площадка 6 снабжена шарнирным подвесом 7. Отсчетное устройство выполнено в виде спутникового навигационного приемника 8, снабженного вкладышем 9, ось которого совпадает с осью приемника 8. Посредством вкладыша 9 приемник 8 закреплен в верхней части штанги 10, при этом вкладыш 9 устанавливается соосно штанге 10, а к нижней части штанги 10 крепится груз 11. К вкладышу 9 приемника 8 по оси полей штанги 10 крепится струна 12 с якорем-грузом 13, сцентрированным с геодезическим знаком 14 в подземной выработке. Сосуд 2 с жидкостью 3, поплавок 4, струна 12, якорь 13 и штанга 10 с грузом 11 образуют систему обратного отвеса.

Навигационный приемник электрически связан с регистрирующим устройством (на чертеже не показан) и ЭВМ 15. Все элементы верхней части устройства выполнены из радиопрозрачного материала.

Благодаря описанному выше размещению отсчетного устройства (навигационный приемник 8) на штанге 10, входящий в систему обратного отвеса, якорь 13 которого сцентрирован с геодезическим знаком 14 в подземной выработке, плановые (x, y) координаты знака совмещены с координатным центром навигационного приемника, а высотная координата (Н) геодезического знака определяется разностью между высотой координатой центра и высотой - координатой геодезического знака 14.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают штатив 1 с сосудом 2 над скважиной, опускают поплавок 4 в жидкость 3. Центрируют якорь-груз 13 в геодезическом знаке 14, пропускают струну 12 через скважину, соединяют струну со штангой 10. Присоединяют к верхней части штанги навигационный приемник 8, например, типа GPS, для чего вкладыш 9 приемника 8 фиксируют во втулке штанги 10. К верхней части приемника присоединяют подвес 7, который подвешивают к горизонтальной площадке 6 поплавка. Перемещением груза 11 устраняют наклоны поплавка и добиваются его устойчивого положения. После соединения приемника 8 с регистрирующим устройством и ЭВМ устройство готово к работе.

Дальнейшая работа производится по инструкции эксплуатации навигационного приемника в режиме "опорной станции". Второй "мобильный приемник" переносится на пункт исходной геодезической основы. В результате обработки одновременных сигналов от навигационных спутников по программе вычисляют координаты X, Y и H центра опорного приемника, установленного на обратном отвесе. Так как струна обратного отвеса соосна с электрической осью приемника, она будет иметь те же координаты X и Y. Эти же координаты будет иметь и втулка геодезического знака 14. Таким образом, координата с поверхности будет передана в подземную выработку. Если известна длина струны отвеса, то можно вычислить и отметку геодезического знака (H_зн), т.е. передать высоту в подземную выработку.

До использования навигационных приемников типа GPS привязка струны обратных отвесов выполнялась геодезическими методами, в основном полигонометрическими ходами. Точность этих построений характеризовалась относительными погрешностями 1: 10000^oC1:15000. Точность привязки с помощью приемника типа GPS (уровень развития 1992 г.) 1:1000000^oC1:200000 (5 мм независимо от расстояния), т. е. на порядок выше, чем традиционными геодезическими методами. При этом производительность труда повышается в 10 - 15 раз.

Кроме повышения точности и производительности при работе с предлагаемым устройством уменьшается количество вспомогательного оборудования, повышается оперативность проводимых работ.

Кроме передачи координат устройство может найти применение в различных видах инструментального мониторинга, таких, как глубинный центр для наблюдения за изменением или деформациями основания горной выработки, за оползневыми явлениями. В этом случае на монитор переносной ЭВМ возможно выделение данных о скорости деформации или других параметрах.

Предложенное устройство возможно использовать в системах хранения и передачи направления.