CZ17270U1 - Zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních - Google Patents

Description

(54) Název užitného vzoru:

Zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních

CZ 17270 Ul

Zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních

Oblast techniky

Předkládané řešení se týká nového vybavení pro pozorování změn relativních posunů kontrolo5 váných míst konstrukcí, zejména stavebních v podmínkách ΓΝ SÍTU, při potřebě zjišťovat nejistoty měření na cca úrovni 0,1 mm.

Dosavadní stav techniky

Dosavadní stav technické připravenosti řešit problém kontrol změn rozteče dvou míst vzdálených cca 10 m s rozlišovací schopností a nejistotou měření řádu 0,1 mm lze charakterizovat tak, že ío tento problém lze obecně řešit cestou dálkoměrů pracujících na principu interferometru nebo radaru aplikovaného na světelné nebo vysokofrekvenční elektromagnetické signály. Tento přístroj je sice technicky reálný, ale pro naprostou většinu reálných potřeb zatím ekonomicky nedosažitelný. Pro aplikaci dosud známých geodetických metod se jedná o požadavek na hranici technické reálnosti, takže naprostá většina technických realizací se dosud orientuje na použití strunového přenosu pohybu jednoho místa do místa, které je blízko místu považovanému za nehybné a na kontrolu relativního pohybu pomocí běžných dostupných deformetrů.

Nevýhodou dosud známých řešení technického vybavení pro experimentální kontrolu deformací rozměrných objektů, zejména stavebních konstrukcí, pro účely ověření jejich mechanické funkce jsou u optických metodik buď zatím nepřijatelná úroveň pořizovacích nákladů nebo často nedo20 stačující úroveň dosažitelných nejistot měření. U mechanických měřidel, průhyboměrů s přenosem měřených posuvných pohybů na deformetr pomocí strunového táhla, jsou to potom komplikace v případě obtížné přístupnosti koncových bodů průhyboměrem kontrolovaných roztečí, např. při měření průhybů mostů nad vodní hladinou. Aplikace systému s deformetrem tvořeným pružinou a siloměrem, obecně odolnějším proti rušivým vlivům jako je vítr, vnitřní tření defor25 metru, mechanické otřesy atd., vyžaduje navíc alespoň orientační kalibraci každého reálně instalovaného průhyboměmého systému. To si zatím z ekonomického hlediska vynucuje orientaci na kalibrační postupy, které využívají snadno poškoditelné etalony jako měrky, kalibrační tmy nebo excentry, které navíc neumožňují spolehlivě zaručit shodnost silového zatížení systému při kalibraci a reálném měření.

Podstata technického řešení

Nevýhody dosud známých zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů, zejména mostních konstrukcí, s přenosem měřených posuvů na deformetr pomocí předpjaté struny, jehož deformetr se skládá z pružinového převodníku měřeného posuvu na změnu síly přenášené pružinou převodníku na siloměr odstraňuje nebo významně omezuje předkládané řešení. Jeho podstata spočívá v tom, že struna pro přenos posuvů mezi prvním a druhým kontrolovaným upínacím bodem konstrukce je jedním svým koncem přímo upevněna v prvním kontrolovaném upínacím bodě a druhým svým koncem je přímo upevněna v druhém kontrolovaném upínacím bodě. Na této struně je pomocí první a druhé závěsné upínací svěrky upevněn axiálně nastavitelný systém deformetrů s pružinou ve tvaru táhla. Tato pružina je upnuta jedním koncem na straně závěsu v první upínací svěrce a druhým koncem je upnuta na straně s druhým kontrolovaným upínacím bodem druhou svěrkou ve válcovém dříku siloměru. První upínací svěrka závěsu pružiny je opatřena kalibračním přípravkem ve formě klikového mechanismu uloženého v rámu. Klika klikového mechanismu je opatřena kotoučovým diskem s obvodovými otvory pro vyznačení aretační polohy kotoučového disku pro kalibraci. Pro aretaci je v rámu vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku do zvoleného obvodového otvoru. Poloha obvodového otvoru odpovídá natočení kotoučového disku vzhledem k jeho poloze v úvrati, které posune koncový bod ojnice klikového mechanismu o celistvý počet milimetrů.

- 1 CZ 17270 Ul

V jednom provedení je první závěsná svěrka opatřena soustavou závěsných otvorů kolmých na její podélnou osu a majících stejnou rozteč jako má soustava závěsných čepů vytvořených v rámu kolmo na jeho podélnou osu.

V dalším možném provedení je siloměr strunový siloměr s minimálně jedním oddělitelným elek5 tromechanickým měničem a s radiopojítkem.

Je výhodné, je-li struna siloměru uložena v nemagnetické trubičce, která je současně nosičem elektromagnetických měničů.

Pro zařízení je výhodné, aby těžiště siloměru, včetně elektromechanických měničů a radiopojítka, leželo v ose táhla tvořícího deformetr.

ío Hlavním přínosem předkládaného řešení je, že uvedené zařízení umožňuje instalovat vlastní deformetr do kterékoliv polohy na spojnici míst, jejichž vzájemný pohyb je kontrolován. Další výhodou je, že deformetr je vybaven vlastním kalibračním zařízením, které v plném rozsahu zajišťuje po instalování systému shodné podmínky pro odečet, jak při kalibraci, tak při vlastním měření. Velkou výhodou je, že zařízení navíc obecně zjednodušuje jak přípravu experimentů, tak vlastní průběh měření, a to díky své připravenosti provádět odečet dálkově prostřednictvím radiopojítek.

Přehled obrázku na výkrese

Příkladné provedení zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí je schematicky zobrazeno na přiloženém výkrese znázorňujícím aplikaci zařízení pro měření průhybu mostu nad vodní hladinou.

Příklad provedení technického řešení

V uvedeném příkladě jsou průhyboměmým zařízením kontrolovány vzájemné posuvy prvního kontrolovaného upínacího bodu i na spodním líci mostovky 18 a druhého kontrolovaného upínacího bodu 2 na kotvě opatřené plovákem 19 na kotevním lanku 20. Invarová struna 3 je svým jedním koncem upevněna přímo v prvním kontrolním upínacím bodě 1 a druhým svým koncem ve druhém kontrolovaném upínacím bodě 2. Předpětí do struny 3 je vnášeno systémem deformetru s pružinou 6 ve tvaru táhla upevněného nad vodní hladinou 21 na struně 3 pomocí první závěsné svěrky 4 a druhé závěsné svěrky 5. První závěsná svěrka 4 je umístěna na straně mostovky 18 a je v ní upevněn přes kalibrační přípravek jeden konec pružiny 6. Na straně kotvy s druhým kontrolovaným upínacím bodem 2 je táhlo deformetru upnuto druhou závěsnou svěrkou 5 v dříku 17 siloměru 7. Válcový tvar dříku 17 umožňuje i alternativní přímé upevnění siloměru 7 na zemní kotvu s využitím kalibrace pomocí měrek. Kalibrační přípravek má kliku 8 opatřenu diskovým kotoučem 9, který umožňuje aretovat polohu kliky 8 ve zvolené řadě poloh odpovídajících změnám délky kalibračního přípravku o celistvý počet milimetrů. Polohy požadované pro aretaci určuje soustava otvorů 11 na kotouči 9 pro vyznačení aretační polohy kotoučového disku 9 pro kalibraci. Pro aretaci je v rámu 15 vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku 10 do zvoleného obvodového otvoru 11. Poloha obvodového otvoru 11 odpovídá natočení kotoučového disku 9 vzhledem k jeho poloze v úvrati, které posune koncový bod ojnice J2 klikového mechanismu o celistvý počet milimetrů. Proti těmto obvodovým otvo40 rům JJ. je v rámu 15 vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku JO, který zajišťuje vlastní aretaci natočení disku 9.

Montáž deformetru je usnadněna tím, že první závěsná svěrka 4 je opatřena soustavou závěsných otvorů JJ. V rámu J5 kalibračního přípravku je vytvořena soustava závěsných čepů J4 se stejnou roztečí jako mají závěsné otvory 13, což umožní provést montáž deformetru při mírném předpětí pružiny 6 a převěšením rámu 15 na první závěsné svěrce 4 nastavit požadované počáteční předpětí průhyboměmého systému přenášeného pružinou 6 na siloměr 7. Ojnice J2 má funkci závěsu pružiny 6, jejíž druhý konec je zavěšen na planžetovém táhlu 23 strunového siloměru 7. Siloměrným elementem strunového siloměru 7 je ocelová struna 26 napjatá v rámu strunového silo-2CZ 17270 Ul měru 7 mezi bodem na úrovni paty dříku 17 a pohyblivým koncem sevřeným společně s planžetovým táhlem 23 na posuvné desce podepřené planžetovým paralelogramem 24. Mechanickou ochranu struny 26 před nežádoucím kontaktem s jinou součástí strunového siloměru 7 zajišťuje trubička 25 z nemagnetického materiálu, která je současně nosičem alespoň jednoho odnímatel5 ného elektromechanického měniče 22 sloužícího pro vybuzení a snímání příčných netlumených kmitů struny 26 v její vlastní frekvenci. V uváděném příkladě jsou zakresleny dva elektromechanické měniče 22. Smyslem odnímatelnosti elektromechanických měničů 22 je možnost jejich záměny za elektromechanické měniče přenosné aparatury vhodné pro kalibraci instalovaného systému. Součástí ochranného pláště siloměru je radiopojítko 16 s vlastním bateriovým zdrojem ío a elektronikou strunového oscilátoru (není na výkrese uvedeno) udržujícího netlumené kmity struny 26 přes elektromechanické měniče 22. Úkolem radiopojítka 16 je na základě příjmu povelu z řídící centrály vybudit netlumené kmity struny 26 a příslušný frekvenční signál vyslat po zvolené nosné frekvenci radiokanálu. Z mechanického hlediska je radiopojítko 16 s příslušenstvím využito jako protizávaží strunového siloměru ]_. Je vhodné, aby těžiště siloměru 7 včetně radiopojítka 16 a elektromechanických měničů 22 leželo v ose táhla tvořícího deformetr. Přebytečná struna 3 mimo předpjaté úseky je fixována v naznačeném smyčkovém tvaru.

Při instalaci popsaného měřicího zařízení je struna 3 s délkou větší než je kontrolovaná vzdálenost prvního a druhého kontrolního upínacího bodu 1 a 2 upevněna svými konci v těchto kontrolovaných upínacích bodech i a 2. Po výběru optimální polohy pro deformetr, z hlediska po20 žadavku na jeho přístupnost či nepřístupnost, je deformetr pomocí první závěsné svěrky 4 upevněn na strunu 3. Následně je dopnuta struna 3 na straně druhého kontrolního upínacího bodu 2 a zajištěna v dopnuté poloze druhou závěsnou svěrkou 5 v dříku 17. Před kalibrací je poloha kotoučového disku 9 tak, aby systém deformetru byl kalibrován v rozsahu očekávaných deformací. Pomocí závěsných otvorů 13 a závěsných čepů 14 je nastaveno žádoucí výchozí předpětí struny

3. Kalibrace je prováděna cestou odečtů údaje siloměru 7 při vybraných polohách kotoučového disku 9 zajištěných zaaretováním pomocí aretačního kolíku 10 v příslušném obvodovém otvoru 11 kotoučového disku 9. Pro vlastní měření je poloha kotoučového disku 9 vrácena do polohy odpovídající úvrati.

Průmyslová využitelnost

Uvedené zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních, je univerzálně využitelné pro kontrolu deformací rozměrných objektů, přičemž volbou tuhosti pružiny deformetru lze snadno přizpůsobit rozlišovací schopnost měření potřebám experimentů.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   35 1. Zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních, používající strunový přenos pohybu z jednoho kontrolovaného místa do druhého a obsahující deformetr tvořený pružinou a strunovým siloměrem s dříkem, mezi jehož patou a planžetovým táhlem siloměru je napnuta ocelová struna, vyznačující se tím, že struna (3) pro přenos posuvů mezi prvním a druhým kontrolovaným upínacím bodem (1) a (2)

   40 konstrukce je jedním svým koncem přímo upevněna v prvním kontrolovaném upínacím bodě (1) a druhým svým koncem je přímo upevněna v druhém kontrolovaném upínacím bodě (2) a na této struně (3) je pomocí první závěsné upínací svěrky (4) a druhé závěsné upínací svěrky (5) upevněn axiálně nastavitelný systém deformetru s pružinou (6) ve tvaru táhla, která je upnuta jedním koncem na straně závěsu v první upínací svěrce (4) a druhým koncem je upnuta na straně s dru45 hým kontrolovaným upínacím bodem (2) druhou svěrkou (5) ve válcovém dříku (17) siloměru (7) a tato první upínací svěrka (4) závěsu pružiny (6) je opatřena kalibračním přípravkem ve

   -3CZ 17270 Ul formě klikového mechanismu uloženého v rámu (15), jehož klika (8) je opatřena kotoučovým diskem (9) s obvodovými otvory (11) pro vyznačení aretační polohy kotoučového disku (9) pro kalibraci, přičemž pro aretaci je v rámu (15) vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku (10) do zvoleného obvodového otvoru (11), kde poloha obvo5 dového otvoru (11) odpovídá natočení kotoučového disku (9) vzhledem k jeho poloze v úvrati, které posune koncový bod ojnice (12) klikového mechanismu o celistvý počet milimetrů.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první závěsná svěrka (4) je opatřena soustavou závěsných otvorů (13) kolmých na její podélnou osu a majících stejnou rozteč jako má soustava závěsných čepů (14) vytvořených v rámu (15) kolmo na jeho podélnou osu.

   ío
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že siloměr (7) je strunový siloměr s minimálně jedním oddělitelným elektromechanickým měničem (22) a s radiopojítkem (16).
4. 4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že struna (26) siloměru (7) je uložena v nemagnetické trubičce (25), která je současně nosičem elektromecha15 nických měničů (22).
5. 5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že těžiště siloměru (7) leží v ose táhla tvořícího deformetr.