CZ305481B6

CZ305481B6 - Zařízení pro snímání mechanicko- fyzikálních a optických veličin sypkých hmot

Info

Publication number: CZ305481B6
Application number: CZ2014-679A
Authority: CZ
Inventors: Aleš Slíva; Robert Brázda; Petr GĂĽnther; Aleš Procházka; Tomáš Bora; Rostilav Kašný; Aleš Zahradník; František Žilka
Original assignee: Vysoká škola báňská- Technická univerzita Ostrava
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2015-10-21
Also published as: EP3204732B1; CZ28566U1; WO2016055032A1; CZ2014679A3; EP3204732A1

Abstract

Zařízení pro snímání mechanicko-fyzikálních a optických veličin sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst zahrnuje základní těleso (1), kde ve vnější části je uspořádána nejméně jedna prohlubeň krytá transparentním čelem (2), a ve vnitřní části jsou uspořádány kombinovaná jednotka (3) se zdrojem (31) a záznamovým úložištěm (32). Dále zařízení obsahuje snímač (4) optických veličin a detektor (5) fyzikálních veličin, přičemž minimálně v jedné prohlubni je umístěn detektor (5) fyzikálních veličin. Integrální součástí zařízení je zavrtávací prostředek (11) zahrnující šnek (6), pohon (7) a prostředky pro připojení k základnímu tělesu (1), přičemž v základním tělese (1) je dále uspořádán snímač (8) polohy včetně vysílače (81) signálu. Pro směrování základního tělesa (1) směrem k povrchu je zavrtávací prostředek (11) tvořen materiálem o vyšší hustotě v porovnání s hustotou materiálu základního tělesa (1).

Description

Zařízení pro snímání mechanicko-fyzikálních a optických veličin sypkých hmot

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro snímání mechanicko-fyzikálních a optických veličin sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst, zahrnující základní těleso opatřené čely, zdrojem a záznamovým úložištěm, přičemž dále je těleso opatřeno snímačem optických veličin a detektory fyzikálních veličin.

Dosavadní stav techniky

Oblast sypkého materiálu je v jistém smyslu neprobádaná a z tohoto pohledu je nutné k identifikaci veličin charakterizujících sypkou hmotu přistupovat. Problém nastává při identifikaci nebezpečných sypkých hmot-homin, písků, které mají tendenci k sesouvání (tekuté písky). Jakékoliv řešení v této oblasti je pokrokem, protože zajistí přenos signálu z inkriminovaného místa do bezpečného místa pozorovatele, kde nehrozí nebezpečí sesuvu půdy, popř. další nebezpečí.

Je známo zařízení pro identifikaci a snímání vlastností sypkých hmot. Zařízení je určeno k měření veličin, jež spočívá v jeho ponoření do sypké hmoty a její identifikaci respektive snímání chování sypké hmoty „in vitro“ v různých dopravních, manipulačních nebo skladovacích systémech. V CZ patentu 303700 je popisován kapslový snímač fyzikálních a optických veličin sypké hmoty. Tento je tvořen základním tělesem, kde ve vnější části je umístěno minimálně jedno transparentní čelo, zatímco ve vnitřní části jsou uspořádány kombinovaná jednotka zdroje a záznamového úložiště, snímač optických veličin a detektor fyzikálních veličin, přičemž minimálně jedno transparentní čelo je z vnitřní strany vybaveno detektorem fyzikálních veličin. Měření fyzikálních a optických veličin sypké hmoty je realizováno kapslovým snímačem tak, že kapslový snímač je ustaven do počáteční polohy na hladině sypkého materiálu tak, aby osa y kapslového snímače byla totožná s osou y zásobníku sypké hmoty a poté je otevřena výpusť zásobníku a dojde k ponoření kapslového snímače do sypké hmoty. Při průchodu kapslového snímače sypkou hmotou jsou pomocí snímačů optických veličin snímány optické veličiny a pomocí detektorů fyzikálních veličin snímány fyzikální veličiny a v průběhu měření je hladina sypké hmoty v zásobníku doplňována po jeho horní hladinu.

Jistá nevýhoda tohoto řešení spočívá v nemožnosti použití zařízení v místech, kde je nutná jeho fixace na zkoumaném povrchu nebo jeho proniknutí dovnitř zkoumaného povrchu.

Podstata vynálezu

Vynález řeší zařízení pro zaznamenávání stavu veličin sypké hmoty v režimu bezdrátového přenosu použitelného zejména v místech životu nebezpečných, například posuv hmoty, tekuté písky apod. Zařízení je doplněno o prostředek automatického zavrtávání při shození tohoto zařízení do kritického místa, kde dochází k posuvu sypké hmoty.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zařízením pro snímání mechanicko-fyzikálních a optických veličin sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst, zahrnujícím základní těleso, kde ve vnější části je uspořádána nejméně jedna prohlubeň krytá transparentním čelem a ve vnitřní části jsou uspořádány kombinovaná jednotka se zdrojem a záznamovým úložištěm, dále snímač optických veličin a detektor fyzikálních veličin, přičemž minimálně v jedné prohlubni je umístěn detektor fyzikálních veličin, jehož podstata spočívá v tom, že integrální součástí zařízení je zavrtávací prostředek zahrnující šnek, který je opatřen pohonem a prostředky

-1 CZ 305481 B6 pro připojení k základnímu tělesu, přičemž v základním tělese je dále uspořádán snímač polohy včetně vysílače signálu.

Oproti dosavadnímu stavu techniky je zásadní rozdíl v tom, že předložené zařízení rozšiřuje použití stávajícího řešení i pro život nebezpečná nebo těžce dostupná místa, z nich je třeba získávat data.

Výhodou je též možnost dopravit zařízení na místo různými dopravními prostředky, například může být do inkriminovaného místa shozeno prostřednictvím helikoptéry.

Pro směrování zařízení pro zaznamenávání stavu veličin sypké hmoty v režimu bezdrátového přenosu směrem k povrchu dopadu je nezbytné, aby těžiště zařízení bylo umístěno na ose zařízení a v takovém bodě (místě), aby při shozu šnek směřoval vždy k uvažovanému povrchu dopadu. Z této podmínky vyplývá, že materiál, z něhož je vytvořen zavrtávací prostředek musí mít větší hustotu, než jakou má základní těleso.

Pro zavrtávání zařízení je zavrtávací prostředek zahrnující šnek opatřen automatickým pohonem, zahrnujícím elektromotor a ovládací jednotkou včetně senzoru aktivace pro shoz z mobilního prostředku. Zařízení lze nastavit tak, aby se dokázalo „samozavrtat“ do těžce dostupných míst.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje prostorový pohled na zavrtávací zařízení, obr. 2 znázorňuje pravoúhlé pohledy na zavrtávací zařízení z obrázku 1, obr. 3 znázorňuje řez A-A z obrázku 2, obr. 4 znázorňuje řez B-B z obrázku 2 a obr. 5 znázorňuje dopravu zařízení pomocí dopravního prostředku na místo určení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude osvětlen v následujícím popisu na příkladných provedeních zařízení s odkazem na příslušné výkresy.

Uvedené zařízení v příkladném použití pro tekuté písky se snímáním polohy pomocí GPS a snímáním stavu vlastností materiálu, kde jako způsob dopravy a zařízení na inkriminované místo se použije shoz z vrtulníku-nebezpečné místo, je znázorněno na obr. 1 až 5.

Jakje patrné z obr. 1, obr. 2, obr. 3 a obr. 4, zařízení pro snímání sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst zahrnuje základní těleso 1, v jehož vnější části je uspořádána trojice prohlubní, krytých transparentními čely 2. V prohlubních jsou uspořádány snímače 4 optických veličin, přičemž minimálně v jedné prohlubni je uspořádán detektor 5 fyzikálních veličin. Z obr. 3, který znázorňuje řez A-A, je patrné, že uvnitř základního tělesa I je umístěna kombinovaná jednotka 3 opatřená zdrojem 31 a záznamovým úložištěm 32 dat. Kombinovaná jednotka 3 je v prohlubni umístěna v takové pozici, aby bylo možno přes transparentní čelo 2 pořízení záznamu do záznamového úložiště 32. Z obr. 4, který znázorňuje řez B-B, vyplývá, že k základnímu tělesu I je prostřednictvím upevňovacích prostředků připevněn zavrtávací prostředek 11 zahrnující šnek 6 a pohon 7. Pohon 7 zahrnuje elektromotor, ovládací jednotku 71 a prostředky 72 k aktivaci zařízení (senzoru aktivace při dopadu). Dále je ve vnitřní části základního tělesa I uspořádán snímač 8 polohy včetně vysílače 81 signálu. Snímač 8 polohy zaznamenává aktuální polohu základního tělesa 1 a aktuální data ze snímače 8 polohy (např. snímač polohy GPS) posílá do přijímače 9 signálu polohy zařízení, který je umístěn v mobilním prostředku 10 bezpečně od kritického místa vhozu.

-2CZ 305481 B6

Funkce zařízení je následující. Zařízení je aktivováno při shozu z vrtulníku 10 nebo jiného mobilního prostředku, přičemž při kontaktu s povrchem zkoumaného místa dojde k aktivaci zavrtávacího prostředku 11 a prostřednictvím pohonu 7 dojde k „zavrtání“ šneku 6 do sypké hmoty, například tekutého písku. Následně dojde k zaznamenání a přenosu dat polohy zařízení pomocí přijímače 9 signálu polohy. Současně dochází k aktivaci snímačů 4 optických veličin a snímačů 5 fyzikálních veličin, přičemž se neustále snímá poloha základního tělesa I pomocí snímače 8 polohy GPS včetně vysílače signálu pro přijímač 9 signálu polohy zařízení, který je umístěn na bezpečném místě vzdáleném od inkriminovaného místa.

Další variantou je použití zařízení pro zjišťování podmínek ve sněhu a k vyhledávání osob, například v lavinách (shoz je opět proveden z vrtulníku nebezpečné místo).

Zařízení se skládá ze základního tělesa 1, v jehož vnější části je uspořádána nejméně jedna prohlubeň krytá transparentním čelem 2. A ve vnitřní části základního tělesa i jsou uspořádány kombinovaná jednotka 3 se zdrojem 31 a záznamovým úložištěm 32, dále snímač 4 optických veličin a detektor 5 fyzikálních veličin.

Zařízení je aktivováno při shozu z vrtulníku nebo jiného mobilního prostředku JO, jak je patrné z obr. 5. Při kontaktu s povrchem se aktivuje zavrtávací prostředek 11 a pomocí ovládací jednotky 71 se aktivuje pohon 7 a následně dojde k „zavrtání“ šneku 6 do sněhu v určeném místě. Po té dochází k aktivaci snímače 4 optických veličin a detektoru 5 fyzikálních veličin, přičemž se neustále snímá poloha základního tělesa i pomocí snímače 8 polohy GPS včetně vysílače 81 signálu. Tyto signály zachytává přijímač 9 signálu polohy, který je umístěn na bezpečném místě vzdáleném od inkriminovaného místa.

Další variantou je použití zařízení pro lokalizaci minových polí nebo nebezpečných předmětů, přičemž zařízení je shazováno z vrtulníku na určené místo. Pomocí několika zařízení se vyznačí inkriminované místo.

Zařízení se skládá ze základního tělesa i opatřeného čely 2, kombinované jednotky 3 se zdrojem 31 a záznamovým úložištěm 32 a opatřený snímačem 4 optických veličin a detektory 5 fyzikálních veličin. Zařízení je aktivováno při shozu z vrtulníku nebo jiného mobilního prostředku 10, jak je patrné z obr. 5. Při kontaktu s povrchem se aktivuje zavrtávací prostředek 11 shodným způsobem, jak je uvedeno výše. Zařízení je fixováno v určeném místě, kde předpokládáme výskyt např. min apod., a dojde k následné aktivaci snímače 4 optických a detektoru 5 fyzikálních veličin, přičemž se neustále snímá poloha základního tělesa 1 pomocí snímače 8 polohy GPS včetně vysílače 81 signálu. Tyto signály zachytává přijímač 9 signálu polohy, který je umístěn na bezpečném místě vzdáleném od inkriminovaného místa.

Průmyslová využitelnost

Zařízení je určeno pro snímání mechanicko-fyzikálních a optických veličin sypké hmoty a pracuje na principu bezdrátové komunikace s řídicím systémem. Jeho použití může být víceúčelové, je možné jej využít i při hledání min v širokém okolí, hledání osob ve sněhu, detekování předmětů a měření veličin prostředí, ve kterém se primárně nachází.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro snímání sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst, zahrnující základní těleso (1), kde ve vnější části je uspořádána nejméně jedna prohlubeň krytá transparentním čelem (2), a ve vnitřní části jsou uspořádány kombinovaná jednotka (3) se zdrojem (31) a záznamovým úložištěm (32), dále snímač (4) optických veličin a detektor (5) fyzikálních veličin, přičemž minimálně vjedné prohlubni je umístěn detektor (5) fyzikálních veličin, vyznačující se tím, že jeho integrální součástí je zavrtávací prostředek (11) zahrnující šnek (6), pohon (7) a prostředky pro připojení k základnímu tělesu (1), přičemž v základním tělese (1) je dále uspořádán snímač (8) polohy včetně vysílače (81) signálu.
2. Zařízení pro snímání sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst, podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro směrování základního tělesa (1) směrem k povrchu je zavrtávací prostředek (11) tvořen materiálem o vyšší hustotě v porovnání s hustotou materiálu základního tělesa (1).
3. Zařízení pro snímání sypkých hmot a zkoumání a lokalizaci životu nebezpečných míst, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pohon (7) zahrnuje elektromotor (73) s ovládací jednotkou (71) a prostředky (72) k aktivaci zařízení.

5 výkresů

Seznam vztahových značek:

1 základní těleso

2 transparentní čelo

3 kombinovaná jednotka zdroje a záznamové úložiště

31 zdroj

32 záznamové úložiště dat
4 snímač optických veličin
5 detektor fyzikálních veličin
6 šnek
7 pohon

71 ovládací jednotka

72 prostředky pro aktivaci pohonu

73 elektromotor
8 snímač polohy 81 vysílač signálu
9 přijímač signálu polohy zařízeni
10 mobilní prostředek
11 zavrtávací prostředek