CZ2013786A3 - Způsob měření penetračního odporu půdy a zařízení pro provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob měření penetračního odporu půdy (2), při kterém se sondovací tyč (5) opatřená tlakovým čidlem (7) vtlačí do půdy (2) do zvolené hloubky, přičemž se měří okamžitá síla potřebná pro vtlačení sondovací tyče (5), na základě které se stanoví penetrační odpor půdy (2) v různých hloubkách, přičemž u stanovené hodnoty penetračního odporu půdy (2) se provádí korelace hodnoty penetračního odporu půdy (2) ve vztahu k vlhkosti půdy (2). Podstata vynálezu spočívá v tom, že vlhkost půdy (2) se měří čidlem (18) vlhkosti umístěným na nebo v sondovací tyči (5) a měření vlhkosti půdy (2) se provádí současně s měřením penetračního odporu půdy (2), a pro korelaci hodnoty penetračního odporu půdy (2), a pro korelaci hodnoty penetračního odporu půdy (2) se použije hodnota vlhkosti půdy (2) z alespoň jedné konkrétní hloubky půdy (2) naměřená v reálném čase při vtlačení sondovací tyče (5) s čidlem (18) vlhkosti do půdy (2). Předmětem vynálezu je také zařízení pro provádění způsobu měření penetračního odporu půdy. Zařízení je opatřeno závěsy pro připojení za kolové nebo pásové vozidlo nebo je vytvořeno jako přenosné pro ruční měření penetračního odporu půdy.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti zjišťování kvality půd pro zemědělské a stavební účely, konkrétně způsobu měření penetračního odporu půdy a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Jedním z nejzávažnějších dopadů intenzifikace rostlinné výroby je zhoršování půdních vlastností v důsledku zhutňování půd, ke kterému dochází užíváním stále větší a těžší zemědělské techniky a neustálou intenzifikací obdělávání. Zhutňování půd je provázeno snižováním výnosů, zvyšováním spotřeby pohonných hmot pro obdělávací stroje a chemikálií. Přitom se často jedná o potenciálně vysoce výnosné půdy. Aby mohla být provedena účinná opatřeni k zlepšení půdních parametrů, je třeba znát aktuální stav pozemku. K tomu slouží různá zařízení pro měření penetračního půdního odporu, jejichž účelem je zjistit stupeň zhutnění půdy.

Pro zjištění přesné hodnoty penetračního odporu půdy je potřeba souběžně s měřením půdního odporu měřit i okamžitou půdní vlhkost. Vlhkost půdy může totiž ovlivnit reprodukovatelnost základního vztahu objemové hmotnosti a odporu půdy. Vliv vlhkosti půdy se projevuje dvojím způsobem. Změna vlhkosti půdy za jinak konstantních ostatních podmínek se projeví nepřímou závislostí na odporu půdy (se zvýšením vlhkosti odpor půdy klesá a naopak). Změna vlhkosti může být též důsledkem změny ostatních průvodních podmínek (např. pórovitosti, objemové hmotnosti-zhutnění). V tom případě je závislost mezi odporem půdy a průměrnou vlhkostí půdní vrstvy přímá.

V současné době se vlhkost půdy zjišťuje vizuálně. Odebere se vzorek, z něhož se uhněte váleček. Vlhkost půdy se stanoví podle toho, jak hlína z válečku odpadává. Tento způsob měření je velmi nepřesný, používá se hlavně v případech, kdy se i

rozhoduje, zda použít těžkou techniku na poli. Pro stanovení analytických hodnot půdy je zcela nedostačující.

Pro přesnější zjišťování vlhkosti půdy byla vytvořena Gódkeho sonda. Gódkeho sonda je tvořena sondovací tyčí s tlakoměrem. Vlhkost půdy se měří vpichy sondovací tyče do půdy. Aby bylo možné získat přehled o přesném stavu vlhkosti půdy, je nutné provést velmi hustou síť vpichů. Vzhledem ktomu, že obsluha Gódkeho sondy je ruční, je zjišťování vlhkosti půdy časově velmi náročné. Měření je v suších periodách obtížně proveditelné, jsou pak indikovány svrchní vrstvy půdy, k měření je použita lidská síla, což předpokládá určitou fyzickou zdatnost za současné časové limitace vlastního procesu měření. Výsledky jsou proto výrazně ovlivněny lidských faktorem, samotná výměra změřené plochy je minimální.

Nejpřesnější známou metodou zjišťování vlhkosti půdy je odběr fyzikálních válečků, kdy se vykope jáma, z níž se v různých hloubkách odeberou vzorky-fyzikální válečky, z nichž se následně v laboratoři zjišťuje objemová hmotnost, z níž se vypočítává vlhkost půdy. Tato metoda je ale velice náročná a zdlouhavá. Je možné provést pouze několik sond, takže nelze získat celkový přehled o vlhkosti v rámci jedné půdní jednotky.

Z dokumentu CZ 249872 je známé zařízení pro měření odporu penetrace, kde se penetrační odpor měří přes ozubená kola potenciometru zabírající s ozubeným hřebenem posuvné penetrační tyče. Zařízení lze použít jen pro ruční měření. Díky soustavě ozubených kol a hřebenu je zasouvání tyče do půdy silově náročné, a zařízení pracuje s poměrně velkou nepřesností.

Dokument CZ 1989-3189 popisuje zařízení na měření penetračního odporu, kde pohybový člen je hydromotor, jehož pístnice tvoří měřicí penetrační tyč. K hydromotoru je připevněn tenzometr, který snímá sílu, kterou měřicí tyč proniká do půdy. Hydromotor, měřicí tyč a tenzometr jsou uloženy v trubkovém krytu, uzavřeném na horní a spodní straně přírubami. Díky tomu je složité hydromotor, tenzometr a měřicí tyč vyjmout v případě nutnosti opravy. Zařízení vyžaduje zdroj energie, vyznačuje se značnou hmotnosti a omezenou mobilitou.

• · · · ··· · • · · · · · ·

Z dokumentu CZ 1991-3742 je známé zařízení pro měření penetračního odporu půd, kde sondovací tyč je do půdy tlačena tlakem vyvinutým pyrotechnickým plynovým generátorem. Sondovací tyč je uložena ve vypouštěcí trubici opatřené cívkami po svém obvodu. Sondovací tyč je opatřena magnetem. Pohyb sondovací tyče se sleduje podle průchodu magnetu mezi cívkami. Předem naprogramovaným počítačem se počítá výsledné zrychlení pohybu tyče, které představuje výslednici zrychlení vytvořeného tlakem plynu na sondovací tyč a negativního zrychlení vyvíjeného odporem půdy proti průniku sondovací tyče. Nevýhoda pyrotechnického generátoru spočívá vtom, že jej musí obsluhovat proškolená osoba, a ani tak není zcela eliminována možnost zranění při manipulaci s pyropatronami.

Všechna výše popsaná zařízení vykazují jednak nízkou denní výkonnost naměřených hodnot resp. proměřených ploch, zajištění relevantních podmínek při měření (konstantní tlak vpichu při vlastním měření)) a neumožňují při měření půdního odporu současné měření vlhkosti půdy a provádění korelace mezi naměřenými hodnotami půdního odporu a vlhkosti podle jednotlivých BPEJ (bonitovaná půdně ekologická jednotka). Půdní vlhkost přitom velmi výrazně ovlivňuje odpor půdy proti vnikání sondovací či penetrační tyče. Hodnoty naměřeného půdního odporu u suché půdy jsou mnohem vyšší než u mokré půdy v téže lokalitě, např. po déle trvajících deštích. Výsledky měření na známých zařízeních jsou tak značně nepřesné a ovlivněné počasím v měřené lokalitě.

Úkolem vynálezu je vytvoření zařízení pro měření penetračního odporu půdy, které by odstraňovalo nedostatky známých řešení, poskytovalo přesné informace o stavu zhutnění měřené půdy, a které by zároveň umožňovalo měření vlhkosti půdy a provádění korekcí naměřených hodnot půdního odporu s ohledem na okamžitou vlhkost půdy.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen vytvořením způsobu měření penetračního odporu půdy podle vynálezu, při kterém se sondovací tyč opatřená tlakovým čidlem vtlačí do půdy do zvolené hloubky. Měří se okamžitá síla potřebná pro vtlačení sondovací tyče, na

základě které se stanoví penetrační odpor půdy v různých hloubkách. U stanovené hodnoty penetračního odporu půdy se provádí korelace hodnoty penetračního odporu půdy ve vztahu k vlhkosti půdy. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vlhkost půdy se měří čidlem vlhkosti umístěným na nebo v sondovací tyči. Měření vlhkosti půdy se provádí současně s měřením penetračního odporu půdy, a pro korelaci hodnoty penetračního odporu půdy se použije hodnota vlhkosti půdy z alespoň jedné konkrétní hloubky půdy naměřená v reálném čase při vtlačení sondovací tyče s čidlem vlhkosti do půdy. Vlhkost půdy má zásadní vliv na stanovení správné hodnoty penetračního odporu půdy, proto je výhodné, že korelace se provádí s konkrétní hodnotou vlhkosti půdy naměřenou ve stejném čase a na stejném místě jako penetrační odpor.

Je výhodné, že měření probíhá kontinuálně, kdy ke každé hodnotě penetračního odporu půdy v každé konkrétní hloubce půdy se přiřazuje a zjišťuje konkrétní údaj o vlhkosti půdy. Měření penetrační odporu tak je velmi přesné a zcela aktuální. Nemusí se provádět přepočítávání pomocí stanovených konstant.

V jiném provedení vynálezu měření probíhá diskontinuálně, kdy jeden údaj o vlhkosti půdy zjištěný při vtlačení sondovací tyče do půdy se použije pro korelaci s n počtem hodnot penetračního odporu půdy zjištěných při n vtlačeních sondovací tyče do půdy v n místech. Tento způsob měření se použije v případě, že se provádí více kontrolních vpichů v místech situovaných blízko sebe. Potom stačí použít jednu hodnotu vlhkosti z jednoho vpichu. Tento způsob měření šetří čas.

Korelace naměřené hodnoty penetračního odporu půdy a vlhkosti půdy se provádí v počítači opatřeném softwarovým modulem, jímž se provádí korelace naměřených hodnot penetračního odporu půdy z tlakového čidla a vlhkosti půdy z čidla vlhkosti. Početní operace se tak provádějí zcela automaticky bez nutnosti zadávání dat obsluhou.

Ve výhodném provedení se v počítači z naměřených hodnot penetračního odporu půdy z tlakového čidla a vlhkosti půdy z čidla vlhkosti sestavují jednoprofilové mapy penetračního odporu půdy. Na mapách je schematicky znázorněný stav zkoumané

půdy podle naměřených výsledků v příslušném půdním horizontu. Následně lze projekcí sestavit syntetické mapy pro příslušný pozemek. Vytváří se tak plastické půdní profily s velmi přesným přehledem o stavu půdy. Tak lze s velkou přesností stanovit zasaženou plochu a hloubku, v níž se zhutnělá vrstvy půdy nachází. To umožní, objektivní stanovení formy i intenzity zásahu za současné úspory finančních prostředků při realizace melioračních opatření.

Také je výhodné, že v počítači se z naměřených hodnot penetračního odporu půdy z tlakového čidla a vlhkosti půdy z čidla vlhkosti sestavují syntetické mapy penetračního odporu půdy s průniky naměřených hodnot v různých hloubkách. Vytváří se tak plastické půdní profily s velmi přesným přehledem o stavu půdy.

Předmětem vynálezu dále je zařízení pro měření penetračního odporu půdy podle výše uvedeného způsobu. Zařízení zahrnuje nosný rám, v němž je uspořádán přímočarý vertikální hydromotor, jehož pístnice je spojena se sondovací tyčí opatřenou měrným kuželovitým hrotem pro snímání odporu půdy, tlakové čidlo uspořádané mezi pístnicí a sondovací tyčí, a registrační jednotku pro vyhodnocení údajů z tlakového čidla. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení je opatřeno závěsy pro připojení k pásovému nebo kolovému vozidlu, přičemž zařízení je opatřeno připojovacími prostředky pro připojení k hydraulickému okruhu kolového nebo pásového vozidla, a k nosnému rámu je upevněn horní spínač pro zastavení pohybu sondovací tyče v horní úvrati, a ve spodní části rámu je upevněn spodní spínač pro zastavení pohybu sondovací tyče ve spodní úvrati, a sondovací tyč je opatřena přetěžovacím spínačem pro vypnutí posuvu sondovací tyče při přetížení, přičemž v hrotu sondovací tyče je uloženo čidlo vlhkosti pro měření vlhkosti půdy, jehož výstup je propojen s registrační jednotkou, přičemž registrační jednotku tvoří počítač opatřený softwarovým modulem pro vyhodnocení naměřených hodnot odporu půdy a vlhkosti půdy a pro tvorbu grafických a mapových výstupů, propojený s ovládacím panelem pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotoru a sondovací tyče. Počítač je propojený s ovládacím panelem pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotoru a sondovací tyče. Veškeré ovládání zařízení je možné provádět z kabiny vozového nebo pásového vozidla, což představuje velkou

• Φ· · φ« · ·· • · · · · φ φ · · • « · · · • · φ φ · · · • φ φ·Φ ·· ··· ·· úsporu času, ale také snížené nároky na obsluhující personál, protože celé měření může provádět pouze řidič kolového nebo pásového vozidla.

Na sondovací tyči je uspořádán kontrolní ukazatel hloubky pro vizuální kontrolu, takže řidič může z kabiny sledovat zatlačování tyče do půdy a její vysouvání.

Ve výhodném provedení je nosný rám opatřen krytem pro zakrytí soustavy přímočarého hydromotoru, sondovací tyče, horního spínače, dolního spínače a přetěžovacího spínače a tlakového čidla. Zařízení a jeho součásti tak jsou chráněny před poškozením.

Tlakový člen tlakového čidla je ve výhodném provedení tvořen lineární tlačnou pružinou, popř. je na sondovací tyči umístěno tenzometrické zařízení na automatické snímání tlaku vpichu. Tlak je přes nastavený korektor transformován na jednotky odporu a nahráván na záznamové zařízení současně s hloubkou vpichu a příslušným registračním číslem vpichu.

Předmětem vynálezu také je přenosné zařízení pro měření penetračního odporu půdy výše uvedeným způsobem. Přenosné zařízení zahrnuje plášť, v němž je uložen pohybový člen spojený se sondovací tyčí opatřenou hrotem, přičemž zařízení je opatřeno alespoň jedním tlakovým čidlem pro snímání aktuální hodnoty penetračního odporu půdy. Podstata vynálezu spočívá v tom, že sondovací tyč je upevněna na pohyblivé matici uspořádané na závitové tyči připojené k pohybovému členu pro rotační pohyb závitové tyče. Působením pohybového členu matice vykonává reverzní přímočarý pohyb po závitové tyči. Matice je posuvně uložena ve svislém vedení na vnitřní stěně pláště. Svislé vedení zajišťuje přímočarý pohyb matice a zabraňuje jejímu pokřivení a zablokování pohybu v důsledku příliš silného půdního odporu. Svislé vedení je opatřeno horním snímačem polohy a spodním snímačem polohy pohyblivé matice, které určují rozsah pohybu matice. Po té, co matice dosáhne ke spodnímu snímači, její pohyb směrem dolů po závitové tyči se zastaví a pokračuje v opačném pohybu, tedy směrem vzhůru po závitové tyči. Na závitové tyči je mezi pohybovým členem a maticí uspořádána objímka opatřená přijímacím prvkem čidla hloubky, na vnitřní stěně pláště proti objímce je uspořádán vysílací prvek čidla hloubky, bezdrátově propojený s přijímacím prvkem snímající hloubku zasunutí sondovací tyče do půdního profilu elektronicky na základě umístěných čidel (detektorů) na sondovací tyči. Čidlo hloubky sleduje hloubku půdy, do níž hrot sondovací tyči proniká. Hrot sondovací tyče je opatřen čidlem vlhkosti. V plášti je uložena kontrolní jednotka pro sběr a vyhodnocování naměřených hodnot snímačů polohy sondovací tyče, z čidla hloubky a z čidla vlhkosti.

Je výhodné, že sondovací tyč je s možností otočného a posuvného pohybu ve spodní části pláště uložena ve vodorovném vedení uloženém na vodorovné konzoly spojené s vnitřní stěnou pláště, přičemž ve vodorovném vedení je otočné uložen i konec závitové tyče. Vodorovné vedení poskytuje sondovací tyči oporu a zajišťuje ji proti pokřivení v důsledku tlaku půdního odporu.

Ve výhodném provedení je plášť válec, v jehož horní části je uložena vodováha, a horní část pláště je opatřena alespoň jedním madlem a spodní část pláště je opatřena nášlapnými opěrkami pro fixaci přenosného zařízení při měření. Zařízení tak lze snadno přenášet, lze je snadno manipulovat a vodováha zajišťuje správně postavení zařízení během procesu měření.

Pohybový člen leží na vodorovném deformačním prvku opatřeném čidlem síly, takže deformační prvek snadno přejímá sílu, kterou pohybový člen působí na matici a snímá ji. Deformační prvek je tenkostěnná kovová deska přivařená k vnitřní stěně pláště.

Výhodou vynálezu je velmi přesný způsob měření, který poskytuje reálný přehled o kvalitě a stavu měřené půdy. Předmětem vynálezu dále jsou zařízení pro provádění způsobu měření podle vynálezu.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže objasněn pomocí obrázků na výkresech, na nichž znázorňují obr. 1 sestavu kolového vozidla a zařízení pro měření penetračního odporu půdy s krytem a ochranným a manipulačním rámem, obr. 2 sestavu kolového vozidla a zařízení pro

·. »· , <· · ·»·» ·*«· »· · · ·· · • » · · ··» · · • •A**⁴· · · · ♦ * * « _β · «·· · · · ·* *· *·· ·« ··· *· měření penetračního odporu půdy bez krytu a se schematicky znázorněnou lineární tlačnou pružinou, obr. 3 zadní pohled na kryt s ochranným a manipulačním rámem, obr. 4 mapu znázorňující stav zhutnění půdy na základě měření penetračního odporu půdy, obr. 5 vertikální řez přenosným zařízením a obr. 6 pohled na přenosné zařízení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Rozumí se, že jednotlivá uskutečnění vynálezu jsou představována pro ilustraci, nikoli jako omezení vynálezu na výčet zde uvedených příkladů provedení. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování mnoho ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.

Způsob měření penetračního odporu půdy 2 podle vynálezu sestává z následujících kroků. Sondovací tyč 5 opatřená tlakovým čidlem 7 se vtlačí do půdy 2 do zvolené hloubky. Penetrační odpor půdy 2 se počítá ze síly, která je nutná pro zatlačení sondovací tyče 5 do zvolené hloubky půdy 2. U hodnoty zjištěné pro penetrační odpor půdy 2 se provádí korekce podle hodnoty vlhkosti půdy 2.

Vlhkost se měří čidlem 18 vlhkosti umístěným v tomto příkladu uskutečnění v kuželovitém hrotu 6 sondovací tyče 5. Současně s měřením penetračního odporu půdy 2 se v nastavené hloubce půdy 2, v níž se penetrační odpor měří, měří i vlhkost půdy 2. Ke každé hodnotě penetračního odporu tak je přiřazena hodnota aktuální vlhkosti půdy 2.

V jiném příkladu uskutečnění je možné čidlo 18 vlhkosti nastavit pouze jednou pro určitý interval měření penetračního odporu půdy 2. Hodnoty naměřeného odporu půdy 2 se v takovém případě korelují s jednou hodnotou vlhkosti.

Korelace naměřených hodnot penetračního odporu půdy 2 a vlhkosti půdy 2 se provádí v registrační jednotce, v tomto příkladu uskutečnění tvořené počítačem 8 opatřeným softwarovým modulem pro zpracování a korelaci naměřených hodnot. Z naměřených hodnot se v počítači sestavují mapy penetračního odporu půdy 2, které jsou buď jednoprofilové, kdy se mapě zaznamenávají pouze údaje z měření v jedné hloubce půdy 2, nebo syntetické s průniky hodnot měření v různých hloubkách půdy 2.

Na obr. 1 je znázorněna soustava zařízení 1 pro měření penetračního odporu půdy 2 a kolové vozidlo 13, v tomto příkladu provedení se jedná o traktor. Nosný rám 3 zařízení 1 je opatřen závěsy 19, kterými je zařízení 1 připojeno ke kolovému vozidlu

13. K nosnému rámu 3 je přivařen válec 23 přímočarého vertikálního hydromotoru 4. Pístnice 20 hydromotoru 4 je spojena se sondovací tyčí 5 objímkou 21, v níž je uložena lineární tlačná pružina 22 tvořící tlakový člen tlakového čidla 7. Na sondovací tyči 5 je umístěno tenzometrické zařízení na automatické snímání tlaku vpichu. Tlak je přes nastavený korektor transformován na jednotky odporu a nahráván na záznamové zařízení současně s hloubkou vpichu a příslušným registračním číslem vpichu.

Sondovací tyč 5 je opatřena výměnným kuželovitým hrotem 6. Při zmenšení průměru základny hrotu 6 opotřebením o 3 % je nutné jej vyměnit, protože se změní velikost zatlačovací síly o 5 %. V hrotu 6 je umístěno čidlo vlhkosti 18, které snímá aktuální vlhkost půdy 2, u níž je měřen penetrační odpor.

Pod hydromotorem 4 je k nosnému rámu 3 upevněn horní spínač 9, který snímá pohyb pístnice 20. Když pístnice 20 dosáhne horní úvrati, horní snímač 9 pohyb pístnice 20 zastaví. Ve spodní části nosného rámu 3 je upevněn spodní snímač 10, který snímá pohyb sondovací tyče 5. Když sondovací tyč 5 dosáhne spodní úvrati, tj. v hloubce 0,76 m, spodní snímač 10 její pohyb zastaví. Pomocí horního snímače 9 a spodního snímače 10 se reguluje práce hydromotoru 4 a rovnoměrné a plynulé zatlačování sondovací tyče 5 do půdy 2.

Tlak půdy 2, který působí na hrot 6 sondovací tyče 5, se přenáší na lineární tlačnou pružinu 22, tvořící tlakový člen tlakového čidla 7. Údaje z tlakového čidla 7 jsou přenášeny do počítače 8 v kabině kolového vozidla 13. Počítač 8 je vybaven softwarovým modulem pro vyhodnocení a zpracování naměřených hodnot odporu půdy 2 a tyto hodnoty zpracovává do grafických a mapových výstupů. S počítačem 8 je také propojeno čidlo 18 vlhkosti na hrotu 6 sondovací tyče 5.

K objímce 21 je připojena ručka 24 kontrolního ukazatele 12 hloubky. Ručka 24 kontrolního ukazatele 12 hloubky je spojena s lineární tlakovou pružinou 22. V nosném rámu 3 je vytvořen otvor, kterým je ručka 24 vidět z kabiny, takže řidič kolového vozidla 13 může podle kontrolního ukazatele 12 hloubky sledovat, jak probíhá zatlačování sondovací tyče 5 do půdy 2 a v případě příliš vysokého odporu půdy 2 může proces měření ukončit.

Na spodní části objímky 21 je připevněn přetěžovací spínač 11. Při větším půdním odporu než 10 MPa přetěžovací spínač 11 vypne posuv sondovací tyče 5, která se vrátí do výchozí polohy v horní úvrati.

Připojovacími prostředky je hydromotor 4 spojen s hydraulickým okruhem kolového vozidla 13. Na vnější straně nosného rámu 3 je připevněna ovládací jednotka 17 hydraulického okruhu. Zapojení nebo odpojení hydraulického okruhu kolového vozidla 13 a hydromotoru 4 je řízeno přes ovládací jednotku 17 hydraulického okruhu počítačem 8 nebo samostatným ovládacím panelem 14 umístěným stejně jako počítač 8 v kabině kolového vozidla 13.

K nosnému rámu 3 se připevňuje kryt 15, který sahá po celé délce nosného rámu 3, a který zakrývá hydromotor 4, pístnici 20 a sondovací tyč 5, čímž je chrání před poškozením. K nosnému rámu 3 je upevněn ochranný a manipulační rám 16, který usnadňuje manipulaci se zařízením 1 pro měření penetračního odporu půdy 2, především při nasazování a odpojování zařízení ze závěsů 19.

Přenosné zařízení 25 pro měření půdního odporu podle technického řešení je tvořeno válcovým pláštěm 26, který je opatřen ve své horní části dvěma madly 39 a ve své spodní části dvěma nášlapnými opěrkami 28. V horní straně pláště 26 je uložena vodováha 43. Při měření se zařízení 25 postaví na měřenou půdu 2, obsluha • · ·

je zatíží zatlačením na madla 39 a zašlápnutím nášlapných opěrek 28. Poloha zařízení se vyrovná pomocí vodováhy 43.

Uvnitř pláště 26 je uložena posuvná sondovací tyč 4 opatřená výměnným hrotem 6. Hrot 6 přenosného zařízení 25 je nutné pravidelně vyměňovat, stejně jako u vlečného zařízení 1. V hrotu 6 je uloženo čidlo 18 vlhkosti, které snímá aktuální vlhkost půdy 2, což umožňuje přepočítání výsledků měření půdního odporu s korelací podle vlhkosti půdy 2. Vlhkost půdy 2 je měřena prostřednictvím mobilní měřící techniky založené jak na elektronickém, tak fyzikálním principu.

Posuvný pohyb sondovací tyče 5 je ovládán pohybovým členem 27, který je ve vyobrazeném příkladu provedení tvořen elektrickým motorem. Síla z pohybového členu 27 je přenášena na závitovou tyč 30, která vykonává rotační pohyb a točí se uvnitř pohyblivé matice 29. Pohyblivá matice 29 je uložena ve svislém vedení 31, které je přivařeno k vnitřní stěně pláště 26. Závitová tyč 30 zabírá s pohyblivou maticí 29, ke které je upevněn horní konec sondovací tyče 5. Otáčením závitové tyče 30 na jednu či druhou stranu se pohyblivá matice 29 i se sondovací tyčí 5 pohybuje ve svislém směru nahoru a dolů.

Aby nemohlo dojít k vychýlení sondovací tyče 5 během zatlačování do půdy 2, je ve spodní části pláště 26 upevněna vodorovná konzola 41, na níž je uloženo vodorovné vedení 40, ve kterém je otočně uložen spodní konec závitové tyče 30 a je v něm také otvor pro posuvné a otočné vedení sondovací tyče 5 při jejím pronikání do půdy 2.

Těsně nad vodorovným vedením 40 je na svislém vedení 31 upevněn spodní snímač 33 polohy sondovací tyče 5. Horní snímač 32 polohy sondovací tyče 5 je upevněn k vnitřní stěně pláště 26 nad svislým vedením 31. Snímače 32, 33 sledují pohyb pohyblivé matice 29, respektive její maximální horní polohu a její maximální spodní polohu. Horní snímač 32, a spodní snímač 33 je vytvořen jako dotykový.

Horní část závitové tyče 30 je otočně uložena v objímce 34, která ji spojuje s pohybovým členem 27. Objímka 34 zespoda přiléhá k deformačnímu prvku 42, tvořenému ocelovou deskou upevněnou svarem po celém vnitřním obvodu k vnitřní ·· < · · · ··· ·· ·· ···»· ····· stěně pláště 26. Na deformačním prvku 42 je umístěno čidlo 44 síly, provedené jako tenzometr.

Na objímce 34 je upevněn přijímací prvek 35 čidla 36 hloubky. Vysílací prvek 37 čidla 36 hloubky, bezdrátově propojený s přijímacím prvkem 35, je upevněn na vnitřní stěně pláště 26 proti přijímacímu prvku 35. Čidlo 36 hloubky pracuje na principu elektronického snímání registračních známek hloubky vpichu umístěných na sondovací tyči 5.

Kontrolní jednotka 38 je uložena v horní podstavě válcového pláště 26 vedle vodováhy 43. Do ní se shromažďuji údaje z čidla 44 síly, z čidla 36 hloubky, ze snímačů 32, 33 polohy a z čidla 18 vlhkosti. Na základě těchto údajů lze po připojení kontrolní jednotky 38 k počítači 8, který na obrázcích 5 a 6 není zobrazen, připravit grafy, případně mapy s vyhodnocenými údaji měření. Při zpracování výsledků měření a vytváření grafických, numerických nebo mapových výstupů se pomocí známého korelačního vzorce provede korekce naměřených hodnot půdního odporu s ohledem na aktuální vlhkost půdy v místě měření.

Průmyslová využitelnost

Způsob měření penetračního odporu půdy podle vynálezu a zařízení pro provádění tohoto způsobu lze využít při stanovování kvality půd a míru jejich zhutnění. Způsob podle vynálezu lze využít v zemědělství, ve stavebnictví a jiných oborech.

Přehled vztahových značek zařízení pro měření půdního odporu půda nosný rám hydromotor sondovací tyč hrot tlakové čidlo počítač horní spínač spodní spínač přetěžovací spínač kontrolní ukazatel hloubky kolové nebo pásové vozidlo ovládací panel kryt ochranný a manipulační rám ovládací jednotka hydraulického okruhu čidlo vlhkosti závěs pístnice objímka lineární tlačná pružina válec hydromotoru ručka přenosné zařízení pro měření půdních odporů plášť pohybový člen nášlapná opěrka pohyblivá matice závitová tyč svislé vedení • · horní snímač spodní snímač objímka přijímací prvek čidlo hloubky vysílací prvek kontrolní jednotka madlo vodorovné vedení vodorovná konzola deformační prvek vodováha čidlo síly

		• ·	«	··
•	•	• e		1»	• · ·
•	•	• ·	• ·	•	• «
•	•	e	» 9	•	• · ·
	* ♦	• ·	44«	• ·	• · » ··

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (14)

1. Způsob měření penetračního odporu půdy (2), při kterém se sondovací tyč (5) opatřená tlakovým čidlem (7) vtlačí do půdy (2) do zvolené hloubky, přičemž se měří okamžitá síla potřebná pro vtlačení sondovací tyče (5), na základě které se stanoví penetrační odpor půdy (2) v různých hloubkách, přičemž u stanovené hodnoty penetračního odporu půdy (2) se provádí korelace hodnoty penetračního odporu půdy (2) ve vztahu k vlhkosti půdy (2) vyznačující se tím, že vlhkost půdy (2) se měří čidlem (18) vlhkosti umístěným na nebo v sondovací tyči (5) a měření vlhkosti půdy (2) se provádí současně s měřením penetračního odporu půdy (2), a pro korelaci hodnoty penetračního odporu půdy (2) se použije hodnota vlhkosti půdy (2) z alespoň jedné konkrétní hloubky půdy (2) naměřená v reálném čase při vtlačení sondovací tyče (5) s čidlem (18) vlhkosti do půdy (2).

2. Způsob měření podle nároku 1 vyznačující se tím, že měření probíhá kontinuálně, kdy ke každé hodnotě penetračního odporu půdy (2) v každé konkrétní hloubce půdy (2) se přiřazuje a zjišťuje konkrétní údaj o vlhkosti půdy (2).

3. Způsob měření podle nároku 1 vyznačující se tím, že měření probíhá diskontinuálně, kdy jeden údaj o vlhkosti půdy (2) zjištěný při vtlačení sondovací tyče (5) do půdy (2) se použije pro korelaci s n počtem hodnot penetračního odporu půdy (2) zjištěných při n vtlačeních sondovací tyče (5) do půdy (2) v n místech.

4. Způsob měření podle nároků 4 vyznačující se tím, že korelace naměřené hodnoty penetračního odporu půdy (2) a vlhkosti půdy (2) se provádí v počítači (8) opatřeném softwarovým modulem, jímž se provádí korelace naměřených hodnot penetračního odporu půdy (2) z tlakového čidla (7) a vlhkosti půdy (2) z čidla (18) vlhkosti.

5. Způsob měření podle nároku 4 vyznačující se tím, že v počítači (8) se z naměřených hodnot penetračního odporu půdy (2) z tlakového čidla (7) a vlhkosti půdy (2) z čidla (18) vlhkosti sestavují jednoprofilové mapy penetračního odporu půdy (2).

6. Způsob měření podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že v počítači (8) se z naměřených hodnot penetračního odporu půdy (2) z tlakového čidla (7) a vlhkosti půdy (2) z čidla (18) vlhkosti sestavují syntetické mapy penetračního odporu půdy (2) s průniky naměřených hodnot v různých hloubkách.

7. Zařízení (1) pro měření penetračního odporu půdy (2) způsobem podle nároků 1 až 6 zahrnující nosný rám (3), v němž je uspořádán přímočarý vertikální hydromotor (4), jehož pístnice (18) je spojena se sondovací tyčí (5) opatřenou měrným kuželovitým hrotem (6) pro snímání odporu půdy (2), tlakové čidlo (7) uspořádané mezi pístnicí (18) a sondovací tyčí (5), a registrační jednotku pro vyhodnocení údajů z tlakového čidla (7), vyznačující se tím, že zařízení (1) je opatřeno závěsy (19) pro připojení k pásovému nebo kolovému vozidlu (13), přičemž zařízení (1) je opatřeno připojovacími prostředky pro připojení k hydraulickému okruhu kolového nebo pásového vozidla (13), a k nosnému rámu (3) je upevněn horní spínač (9) pro zastavení pohybu sondovací tyče (5) v horní úvrati, a ve spodní části rámu (3) je upevněn spodní spínač (10) pro zastavení pohybu sondovací tyče (5) ve spodní úvrati, a sondovací tyč (5) je opatřena přetěžovacím spínačem (11) pro vypnutí posuvu sondovací tyče (5) při přetížení, přičemž v hrotu (6) sondovací tyče (5) je uloženo čidlo (18) vlhkosti pro měření vlhkosti půdy (2), jehož výstup je propojen s registrační jednotkou, přičemž registrační jednotku tvoří počítač (8) opatřený softwarovým modulem pro vyhodnocení naměřených hodnot odporu půdy (2) a vlhkosti půdy a pro tvorbu grafických a mapových výstupů, propojený s ovládacím panelem (14) pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotoru (4) a sondovací tyče (5).

8. Zařízení podle nároku 7 vyznačující se tím, že nosný rám je (3) opatřen krytem (15) pro zakrytí soustavy přímočarého hydromotoru (4), sondovací tyče (5), horního spínače (9), dolního spínače (10) a přetěžovacího spínače (11) a tlakového čidla (7).

9. Zařízení podle nároků 7 a 8 vyznačující se tím, že tlakový člen tlakového čidla (7) je tvořen lineární tlačnou pružinou opatřenou korektorem nastaveným pro transformaci jednotek odporu.

10. Zařízení podle nároků 7 a 8 vyznačující se tím, že tlakový člen tlakového čidla (7) je tvořen tenzometrickým zařízením pro automatické snímání tlaku vpichu, přičemž tenzometrické zařízení je opatřeno korektorem nastaveným pro transformaci jednotek odporu.

11. Přenosné zařízení (25) pro měření penetračního odporu půdy (2) způsobem podle nároků 1 až 6 zahrnuje plášť (26), v němž je uložen pohybový člen (27) spojený se sondovací tyčí (5) opatřenou hrotem (6), přičemž zařízení (25) je opatřeno alespoň jedním tlakovým čidlem (7) pro snímání aktuální hodnoty penetračního odporu půdy (2), vyznačující se tím, že sondovací tyč (5) je upevněna na pohyblivé matici (29) uspořádané na závitové tyči (30) připojené k pohybovému členu (27) pro rotační pohyb závitové tyče (30), přičemž matice (29) je posuvně uložena ve svislém vedení (31) na vnitřní stěně pláště (26), kde svislé vedení (31) je opatřeno horním snímačem (32) polohy a spodním snímačem (33) polohy pohyblivé matice (29), přičemž na závitové tyči (30) je mezi pohybovým členem (27) a maticí (29) uspořádána objímka (34) opatřená přijímacím prvkem (35) čidla (36) hloubky, na vnitřní stěně pláště (26) proti objímce (34) je uspořádán vysílací prvek (37) čidla (36) hloubky, bezdrátově propojený s přijímacím prvkem (35), hrot (6) sondovací tyče (5) je opatřen čidlem (18) vlhkosti, a v plášti (26) je uložena kontrolní jednotka (38) pro sběr a vyhodnocování naměřených hodnot ze snímačů (32, 33) polohy sondovací tyče (5), z čidla (36) hloubky a z čidla (18) vlhkosti.

·· ·· · ·· ····· ···· ···· ·· · ···· ··· · · ····· ···· · · ·· · · · · ··· • · · · ··· ·· ··· ··

12. Přenosné zařízení podle nároku 11 vyznačující se tím, že sondovací tyč (5) je s možností otočného a posuvného pohybu ve spodní části pláště (26) uložena v otvoru ve vodorovném vedení (16) uloženém na vodorovné konzole (17) spojené s vnitřní stěnou pláště (2), přičemž ve vodorovném vedení (16) je otočně uložen i konec závitové tyče (6).

13. Přenosné zařízení podle nároků 11 a 12 vyznačující se tím, že plášť (26) je válec, v jehož horní části je uložena vodováha (43), a horní část pláště (26) je opatřena alespoň jedním madlem (45) a spodní část pláště (26) je opatřena nášlapnými opěrkami (46) pro fixaci přenosného zařízení (25) při měření.

14. Přenosné zařízení podle alespoň jednoho z nároků 11 až 13 vyznačující se tím, že pohybový člen (27) leží na vodorovném deformačním prvku (42) opatřeném čidlem (44) síly, přičemž deformační prvek (42) je tenkostěnná kovová deska přivařená k vnitřní stěně pláště (26).