RU2808679C1 - Bench for studying erosional impact of atmospheric precipitation on soil - Google Patents

Bench for studying erosional impact of atmospheric precipitation on soil Download PDF

Info

Publication number
RU2808679C1
RU2808679C1 RU2023120046A RU2023120046A RU2808679C1 RU 2808679 C1 RU2808679 C1 RU 2808679C1 RU 2023120046 A RU2023120046 A RU 2023120046A RU 2023120046 A RU2023120046 A RU 2023120046A RU 2808679 C1 RU2808679 C1 RU 2808679C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
soil
lift
angle
inclination
Prior art date
Application number
RU2023120046A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Станиславович Шульга
Александр Александрович Полубнев
Валерий Витальевич Демидов
Олег Анатольевич Макаров
Михаил Васильевич Загоруйко
Дина Рафиковна Абдулханова
Елена Николаевна Есафова
Михаил Сергеевич Кузнецов
Елена Евгеньевна Григорьева
Андрей Анатольевич Степанов
Александр Владимирович Наумов
Лев Георгиевич Богатырёв
Тамара Ивановна Хуснетдинова
Наталья Владимировна Орешникова
Андрей Владимирович Якушев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2808679C1 publication Critical patent/RU2808679C1/en

Links

Abstract

FIELD: soil treatment.
SUBSTANCE: devices for modeling the processes of erosive effects of precipitation on soil. The bench includes a body (1) with a frame (4) hinged on it and a device for changing the angle of inclination of the frame (4). The frame (4) is designed to accommodate a cuvette (5) with the soil being tested. The device for changing the angle of the frame (4) includes a lift (7), a pusher frame (8) of the lift and a control shaft (10) connected to it. When the control shaft (10) rotates, the pusher frame (8) ensures rotation of the lift (7) acting on the frame (4), establishing a given angle of inclination. In this case, the frame hinge axis (4) is shifted relative to its center of gravity.
EFFECT: expansion of operational capabilities.
5 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Заявляемое изобретение относится к лабораторному оборудованию, в частности, к устройствам для моделирования процессов водной эрозии почвогрунтов в лабораторных условиях и естественных условиях окружающей среды, и может быть использовано при исследованиях процессов водной эрозии почв для выработки комплекса противоэрозионных мероприятий без необходимости полевых наблюдений.The claimed invention relates to laboratory equipment, in particular, to devices for modeling the processes of water erosion of soils in laboratory conditions and natural environmental conditions, and can be used in studying the processes of water erosion of soils to develop a set of anti-erosion measures without the need for field observations.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны различные устройства, применяемые в рамках известных способов исследования эрозионных процессов почв, в процессе реализации которых почвы подвергают воздействию искусственных водных потоков при различных режимах, в том числе и при ограниченных углах наклона почвенных поверхностей.Various devices are known from the prior art, used within the framework of known methods for studying soil erosion processes, during the implementation of which soils are exposed to artificial water flows under various modes, including at limited angles of inclination of soil surfaces.

Так, из публикации SU 1 203 394 известна установка, содержащая холодильную термостатированную камеру, помещенный в нее лоток для образцов почвы с поддоном для сбора инфильтрационных почв, емкость и трубопровод для подачи воды. Лоток шарнирно установлен на самоходной тележке, на которой закреплен механизм для изменения угла наклона лотка. С помощью данной установки имитируют различные температурные режимы, осадки, промерзание, оттаивание почвы и т.д.Thus, from the publication SU 1 203 394 there is known an installation containing a thermostated refrigeration chamber, a tray for soil samples placed in it with a tray for collecting infiltration soils, a container and a pipeline for water supply. The tray is hingedly mounted on a self-propelled cart, on which a mechanism is attached to change the angle of inclination of the tray. Using this installation, various temperature conditions, precipitation, soil freezing, thawing, etc. are simulated.

Однако, данное устройство может быть использовано только для проведения исследований в закрытых помещениях за счет ограниченного размера лотка, что ограничивает сферу его применения и, как следствие, достоверность исследований. Известно, что для проведения достоверных натурных исследований эрозионного воздействия атмосферных осадков на почву соотношение размеров (ширина к длине) лотка, в среднем, должны составлять 1:5, что обеспечит возможность разгона воды по поверхности почвогрунта и, как следствие, моделирование реальной эрозии почвы. Известный из публикации SU 1 203 394 лоток имеет сложную гидравлическую систему изменения углов его наклона, которая требует регулярного обслуживания, что также затрудняет его использование в условиях открытой местности.However, this device can only be used for research in enclosed spaces due to the limited size of the tray, which limits the scope of its application and, as a consequence, the reliability of the research. It is known that in order to conduct reliable field studies of the erosive impact of atmospheric precipitation on soil, the ratio of dimensions (width to length) of the tray should, on average, be 1:5, which will ensure the possibility of accelerating water over the surface of the soil and, as a result, simulating real soil erosion. The tray known from publication SU 1 203 394 has a complex hydraulic system for changing the angles of its inclination, which requires regular maintenance, which also makes it difficult to use in open areas.

Из публикации SU 737805 известно устройство для исследования процессов водной эрозии материалов, включающее лоток с перфорированным днищем из изолированных секций с отдельными мерными емкостями, устройство для изменения угла наклона лотка, водоподводящую и отводящую системы. Устройство обеспечивает имитацию различных мелиоративных приемов и используется для определения допустимой нормы стока на склоне.From the publication SU 737805, a device is known for studying the processes of water erosion of materials, including a tray with a perforated bottom made of insulated sections with separate measuring containers, a device for changing the angle of inclination of the tray, water supply and discharge systems. The device provides simulation of various reclamation techniques and is used to determine the permissible rate of runoff on a slope.

Однако данное устройство также не применимо в условиях открытой местности, поскольку представляет собой лабораторную установку, предназначенную для исследований в закрытых помещениях. Устройство имеет сложную конструкцию основания и малые углы его наклона, что ограничивает сферу его применения. Данное устройство также основано на использовании гидравлического механизма изменения угла наклона, что также требует регулярного обслуживания и затрудняет его использование в условиях открытой местностиHowever, this device is also not applicable in open areas, since it is a laboratory installation intended for research in enclosed spaces. The device has a complex base design and small angles of inclination, which limits its scope of application. This device is also based on the use of a hydraulic mechanism for changing the angle of inclination, which also requires regular maintenance and makes it difficult to use in open areas

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому стенду является устройство для исследования процессов водной эрозии почвогрунтов, раскрытое в патенте РФ №2788322. Устройство включает опорную конструкцию (станину) с размещенным на ней воздуходувом, гидролотком и регулируемой дождевальной установкой, оснащенной насосом. Днище гидролотка выполнено в форме пирамиды с отверстием для отвода инфильтрата в нижней точке. Гидролоток оснащен системой для отвода попавшей за его пределы воды, размещенной по периметру лотка, а также водостоком для отвода поверхностного стока. Опорная конструкция имеет четыре ножки, причем в две ножки с одной стороны конструкции вмонтированы гидравлические домкраты для обеспечения возможности наклона опоры, а две противоположные опорные ножки соединены между собой поворотной конструкцией в виде цилиндрического шарнира.The closest in technical essence to the claimed stand is a device for studying the processes of water erosion of soils, disclosed in RF patent No. 2788322. The device includes a support structure (frame) with a blower placed on it, a hydro tray and an adjustable sprinkler unit equipped with a pump. The bottom of the hydrotray is made in the shape of a pyramid with a hole for draining infiltrate at the lowest point. The hydrotrough is equipped with a system for draining water that has fallen outside of it, located around the perimeter of the trough, as well as a drain for draining surface runoff. The support structure has four legs, with hydraulic jacks mounted in two legs on one side of the structure to allow the support to tilt, and two opposite support legs are connected to each other by a rotating structure in the form of a cylindrical hinge.

Конструкция и оснащение такого лотка предназначены для проведения исследований в закрытых помещениях, что исключает возможность исследования эрозионных процессов в естественных условиях, в частности, воздействие на почву талых вод. Известный лоток характеризуется малыми (лабораторными) габаритами, поскольку их увеличение влечет за собой необходимость использования более мощной гидравлической системы его подъёма при увеличении углов наклона.The design and equipment of such a tray are intended for conducting research in enclosed spaces, which excludes the possibility of studying erosion processes in natural conditions, in particular, the impact of melt water on the soil. The known tray is characterized by small (laboratory) dimensions, since their increase entails the need to use a more powerful hydraulic system for lifting it with increasing tilt angles.

Известные из уровня техники лотки имеют небольшие габариты, что позволяет проводить исследования только внутри помещений при создании искусственного эрозионного воздействия. Упомянутые выше соотношения ширины и длины лотка, обеспечивающие имитацию натурных эрозионных процессов, неприменимы для известных решений, что ведет к недостоверности получаемых результатов. При небольших, лабораторных габаритах, достоверность получаемых результатов также вызывает сомнения.The trays known from the prior art have small dimensions, which makes it possible to conduct research only indoors when creating an artificial erosion effect. The above-mentioned ratios of the width and length of the tray, which provide an imitation of natural erosion processes, are not applicable to known solutions, which leads to the unreliability of the results obtained. With small laboratory dimensions, the reliability of the results obtained is also questionable.

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих приведенным выше аналогам и прототипу за счет создания стенда, обеспечивающего возможность исследования эрозионных процессов, возникающих в результате атмосферных осадков как в закрытых помещениях, так и в естественных условиях открытой местности, а также возможность моделирования эрозионных процессов при разных углах наклона почвенной поверхности.The technical problem solved by means of the claimed invention is the need to overcome the disadvantages inherent in the above analogues and the prototype by creating a stand that provides the ability to study erosion processes resulting from precipitation both indoors and in natural open areas, and also the ability to simulate erosion processes at different angles of inclination of the soil surface.

Краткое раскрытие сущности изобретенияBrief disclosure of the invention

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в расширении эксплуатационных возможностей известных устройств исследования эрозионного воздействия осадков на почву в результате обеспечения возможности его использования в естественных условиях внешней окружающей среды.The technical result achieved by using the claimed invention is to expand the operational capabilities of known devices for studying the erosive effects of precipitation on soil by ensuring the possibility of its use under natural environmental conditions.

Заявляемое устройство также обеспечивает возможность его применения как в помещении, так и вне его, обеспечивая простую и точную установку любых заданных углов наклона и их надёжную фиксацию. Углы наклона лотков известных устройств исследования эрозионных процессов ограничены возможностями применяемых гидравлических систем для подъема (например, домкратов). Заявляемая конструкция лотка в отличие от известных аналогов воспроизводит весь спектр углов наклона почвенных поверхностей, встречающихся в природе, при этом за счет смещения центра тяжести рамы с предустановленной кюветой относительно ее ось вращения облегчается поворот рамы при необходимости изменения угла наклона.The inventive device also provides the possibility of its use both indoors and outdoors, providing simple and accurate installation of any specified angles of inclination and their reliable fixation. The inclination angles of the trays of known devices for studying erosion processes are limited by the capabilities of the hydraulic systems used for lifting (for example, jacks). The inventive tray design, in contrast to known analogues, reproduces the entire range of inclination angles of soil surfaces found in nature, while by shifting the center of gravity of the frame with a pre-installed ditch relative to its rotation axis, it is easier to rotate the frame if it is necessary to change the inclination angle.

Заявляемое устройство в отличие от известных аналогов характеризуется большим диапазоном углов наклона лотка, при этом при увеличении угла наклона преодолевают не весь вес лотка, как в случае известных аналогов, а только его неуравновешенную массу, что упрощает технологию его использования.The inventive device, in contrast to known analogues, is characterized by a wide range of angles of inclination of the tray, and with an increase in the angle of inclination, not the entire weight of the tray is overcome, as in the case of known analogues, but only its unbalanced mass, which simplifies the technology of its use.

Заявляемое устройство также характеризуется отсутствием гидравлической составляющей, что снижает риск выхода из строя устройства, и приводится в движение исключительно механическими средствами. Кроме того, заявляемое устройство позволяет проводить исследования при естественном снеготаянии.The inventive device is also characterized by the absence of a hydraulic component, which reduces the risk of device failure, and is driven exclusively by mechanical means. In addition, the inventive device makes it possible to conduct research during natural snow melting.

Заявленный технический результат достигается тем, что стенд для исследования эрозионного воздействия атмосферных осадков на почву, согласно техническому решению , включает станину с шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси шарнира, закреплённой на ней рамой, предназначенной для размещения в ней кюветы с исследуемой почвой, и устройство изменения угла наклона рамы, включающее подъемник, рамку - толкатель подъемника и соединенный с ней вал управления, при вращении которого рамка-толкатель обеспечивает поворот подъёмника, воздействующего на раму, устанавливая заданный угол наклона, при этом ось шарнира рамы смещена относительно её центра тяжести. Вал управления имеет ступенчатую форму. Подъёмник включает верхнюю и нижнюю рамки, объединённые участком трубы. Станина выполнена из труб прямоугольного сечения и представляет собой опорную конструкцию. Угол наклона рамы с кюветой относительно горизонтального положения составляет от 0° до 45°.The claimed technical result is achieved by the fact that the stand for studying the erosive effects of precipitation on soil, according to the technical solution , includes a frame with a hinge, with the ability to rotate around the hinge axis, a frame fixed to it, designed to accommodate a ditch with the soil being studied, and a device changing the angle of inclination of the frame, including a lift, a frame - lifter pusher and a control shaft connected to it, during rotation of which the pusher frame ensures rotation of the lift acting on the frame, establishing a given angle of inclination, while the hinge axis of the frame is shifted relative to its center of gravity. The control shaft has a stepped shape. The lift includes an upper and lower frame, united by a section of pipe. The frame is made of rectangular pipes and is a supporting structure. The angle of inclination of the frame with the cuvette relative to the horizontal position ranges from 0° to 45°.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами, гдеThe claimed invention is illustrated by the following drawings, where

на фиг.1 представлено схематичное изображение устройства (вид сбоку),Figure 1 shows a schematic representation of the device (side view),

на фиг.2 представлен вид сзади на заявляемое устройство,Figure 2 shows a rear view of the inventive device,

на фиг. 3 представлено схематичное изображение кюветы.in fig. Figure 3 shows a schematic representation of the cuvette.

Позициями на чертежах обозначены:Positions in the drawings indicate:

1. Станина.1. Bed.

2. Лоток.2. Tray.

3. Воронка.3. Funnel.

4. Рама.4. Frame.

5. Кювета.5. Cuvette.

6. Стопорная рейка.6. Stopper bar.

7. Подъёмник.7. Lift.

8. Толкатель.8. Pusher.

9. Пластинчатая гайка.9. Plate nut.

10. Вал управления.10. Control shaft.

11. Шайба.11. Washer.

12. Барашек.12. Lamb.

13. Шарнирная пластина.13. Hinge plate.

14. Почва.14. Soil.

15. Геоткань.15. Geotextile.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Стенд содержит станину 1, изготовленную из труб прямоугольного сечения и представляющую собой опорную конструкцию. В передней верхней части станины шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси шарнира, закреплена рама 4. Рама предназначена для размещения кюветы 5 с исследуемым образцом почвы. Рама может быть изготовлена из уголкового профиля. Кювета в общем случае имеет длину от 2 до 5 метров. Ширина кюветы составляет 1/5-1/6 от её длины с высотой бортов 15-20 см (для приведенных значений длины и ширины). Ось шарнира рамы смещена относительно её центра тяжести (ц. т.) на 20-70 см. в переднюю часть стенда. За счет поворота рамы достигается изменение угла наклона кюветы от 0° (горизонтальное положение) до 45°. В верхней средней части к станине закреплены кронштейны, в которых закреплена ось поворота подъёмника 7, изменяющего угол наклона рамы. Подъёмник состоит из двух рамок (верхней и нижней), объединённых участком трубы, сквозь которую проходит ось его поворота. Рамки расположены под углом друг к другу на 110 -130°. Боковые стороны нижней рамки удлинены и заканчиваются кулисами. В прорези кулис входят резьбовые штифты толкателя 8. Толкатель представляет собой рамку, шарнирно закреплённую в кронштейнах основания станины. К верхней перекладине рамки-толкателя приварена трапециевидная пластина с вырезом и приваренными гнёздами для оси вращения шарнирной пластины 13. По центру шарнирной пластины выполнено отверстие. В него свободно входит конец вала управления 10, на котором расположены стопорные элементы - охватывающие с двух сторон шайбы и гайки с контргайками. На другом конце вала управления установлено колесо. Вал управления имеет ступенчатую форму. В зоне большего диаметра нарезана резьба, в которую вал ввёрнут через пластинчатую гайку 9, шарнирно закреплённую в трапециевидной пластине, приваренной к задней перекладине станины. Длина резьбовой части вала обеспечивает подъём рамы стенда на угол от 0° до 45°. В передней части на стойках станины установлены стопорные рейки 6. Верхние концы реек лежат на резьбовых штифтах, приваренных к раме стенда. На штифты надеты шайбы большого диаметра и навёрнуты барашки 12.The stand contains a frame 1, made of rectangular pipes and representing a supporting structure. In the front upper part of the frame, frame 4 is hinged, with the ability to rotate around the hinge axis. The frame is designed to accommodate a ditch 5 with the soil sample under study. The frame can be made from an angle profile. The cuvette generally has a length of 2 to 5 meters. The width of the cuvette is 1/5-1/6 of its length with a side height of 15-20 cm (for the given length and width values). The frame hinge axis is shifted relative to its center of gravity (CG) by 20-70 cm to the front of the stand. By rotating the frame, the tilt angle of the cuvette can be changed from 0° (horizontal position) to 45°. In the upper middle part, brackets are attached to the frame, in which the rotation axis of the lift 7 is fixed, which changes the angle of inclination of the frame. The lift consists of two frames (upper and lower), united by a section of pipe through which its rotation axis passes. The frames are located at an angle to each other at 110 -130°. The sides of the lower frame are elongated and end with curtains. Threaded pins of pusher 8 enter into the slots of the wings. The pusher is a frame hinged in the brackets of the base of the frame. A trapezoidal plate with a cutout and welded sockets for the axis of rotation of the hinge plate 13 is welded to the top crossbar of the pusher frame. A hole is made in the center of the hinge plate. The end of the control shaft 10 freely fits into it, on which locking elements are located - washers and nuts with locknuts covering both sides. A wheel is installed at the other end of the control shaft. The control shaft has a stepped shape. In the area of larger diameter, a thread is cut into which the shaft is screwed through a plate nut 9, hinged in a trapezoidal plate welded to the rear crossbar of the frame. The length of the threaded part of the shaft ensures that the stand frame is raised at an angle from 0° to 45°. In the front part, locking rails 6 are installed on the frame posts. The upper ends of the rails lie on threaded pins welded to the stand frame. Large diameter washers are put on the pins and wings 12 are screwed on.

Кюветы, устанавливаемые в раму стенда, имеют каркас из уголкового профиля. Донная поверхность выполнена из цельнометаллической просечённо - вытяжной сетки (ЦПВС). Стенки кюветы выполнены из стальных пластин 1-2,5 мм. Передние стенки имеют наклон от 30 до 45°. Дно кюветы покрыто геотканью. Под сливной стороной кюветы установлено устройство для сбора смытой почвы. Оно состоит из лотка 2 и воронки 3.The cuvettes installed in the stand frame have a frame made of an angle profile. The bottom surface is made of all-metal expanded mesh (CPVS). The walls of the cuvette are made of steel plates 1-2.5 mm. The front walls have an inclination of 30 to 45°. The bottom of the cuvette is covered with geotextile. A device for collecting washed away soil is installed under the drain side of the ditch. It consists of tray 2 and funnel 3.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Перед началом работы кювету заполняют исследуемой почвой. При этом рама с кюветой расположены в горизонтальном положении. При заполнении почву обильно поливают водой. Вода, проходя через почву, уплотняет её, просачивается через геоткань и вытекает через перфорацию донной поверхности кюветы в лоток. Заполненную почвой кювету выдерживают 2 - 3 дня. После этого, вращая колесо вала управления, устанавливают необходимый угол наклона (в соответствии с планом исследования). При увеличении угла наклона преодолевают не полный вес лотка, а только его неуравновешенную массу за счет смещенного центра тяжести. Вал, вращаясь в пластинчатой гайке, одновременно движется поступательно и тянет за собой толкатель. Штифты толкателя воздействуют на кулисы подъёмника, вызывая его поворот. При этом верхняя перекладина подъёмника скользит снизу по раме и поднимает её вверх. При достижении заданного угла наклона кюветы барашками блокируют все стопорные устройства. Затем устройство оставляют на заданное время в статичном состоянии, по истечении которого фиксируют, например, количество смытой почвы, её агрегатный состав и количество водопрочных агрегатов, а также проводят визуальное исследование лотка с почвой на предмет эрозионного воздействия водных потоков. В процессе воздействия потоков воды по поверхности почвы в кювете смытая почвенная масса поступает в приёмный лоток через воронку, оседает на дне, а вода вытекает через край лотка - приёмника.Before starting work, the cuvette is filled with the soil being tested. In this case, the frame with the ditch is located in a horizontal position. When filling, water the soil generously. Water, passing through the soil, compacts it, seeps through the geofabric and flows out through the perforation of the bottom surface of the ditch into the tray. The cuvette filled with soil is kept for 2 - 3 days. After this, by rotating the control shaft wheel, the required inclination angle is set (in accordance with the research plan). As the angle of inclination increases, not the full weight of the tray is overcome, but only its unbalanced mass due to the shifted center of gravity. The shaft, rotating in the plate nut, simultaneously moves forward and pulls the pusher along with it. The pusher pins act on the lift's links, causing it to rotate. In this case, the upper crossbar of the lift slides from below along the frame and lifts it up. When the specified angle of inclination of the cuvette is reached, all locking devices are blocked by the wings. Then the device is left for a given time in a static state, after which, for example, the amount of washed away soil, its aggregate composition and the number of water-resistant aggregates are recorded, and a visual examination of the tray with soil is carried out for the erosive effects of water flows. In the process of exposure to water flows along the surface of the soil in a ditch, the washed away soil mass enters the receiving tray through a funnel, settles at the bottom, and the water flows out over the edge of the receiving tray.

Для уменьшения угла наклона по окончании исследования или необходимости изменения в соответствии с планом исследования стопорные устройства разблокируют. Вращением вала управления толкатель перемещают в противоположную сторону и, действуя резьбовыми штифтами на кулисы подъёмника, опускают его. При этом рама под действием неуравновешенной массы также поворачивается, уменьшая угол наклона.To reduce the angle of inclination at the end of the study or the need to change in accordance with the study plan, the locking devices are unlocked. By rotating the control shaft, the pusher is moved in the opposite direction and, acting with threaded pins on the lift scenes, lowers it. In this case, the frame also rotates under the influence of the unbalanced mass, reducing the angle of inclination.

Конструкцию стенда можно использовать и в закрытых лабораторных помещениях с дождевальной установкой и устройствами, формирующими искусственные водные потоки, а также в условиях воздействия на почву в условиях внешней среды.The design of the stand can also be used in closed laboratory premises with a sprinkler system and devices that form artificial water flows, as well as under conditions of exposure to soil in external environmental conditions.

Пример конкретного выполненияExample of concrete execution

Опытный образец заявляемой конструкции стенда был создан на кафедре эрозии и охраны почв факультета почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова. Станина выполнена сварной из прямоугольных труб 60х30 мм. В переднем верхнем углу станины между кронштейнами расположена труба диметром 16 мм, сквозь которую проходит ось поворота рамы диаметром 12 мм. В средней части верхних и нижних лонжеронов приварены кронштейны толщиной 10 мм. Рама стенда сварена из уголкового профиля. Снизу к раме приварены кронштейны, в которых сделаны отверстия для прохода осевого прутка диаметром 12 мм. Ось поворота рамы смещена вперёд на 30 см относительно её центра тяжести (ц. т.). Верхняя рамка подъёмника сварена из круглых труб диаметром 20 мм. Угол между верхней и нижней рамками подъёмника 125°. Боковые стороны нижней рамки выполнены из стальных полос шириной 60 мм, толщиной 10 мм. В них прорезаны кулисы шириной 18 мм. В кулисы входят резьбовые штифты диаметром 14 мм, приваренные к толкателю. Толкатель в виде рамки сварен из труб диаметром 16 мм. Сквозь нижнюю поперечину толкателя проходит осевой пруток диаметром 12 мм, закреплённый в кронштейнах станины. К верхней перекладине толкателя приварена трапециевидная пластина толщиной 8 мм, с вырезом и гнёздами для шарнирной пластины. В центре шарнирной пластины сделано отверстие диаметром 16 мм, в которую входит конец управляющего вала, удерживаемого двумя шайбами диаметром 40 мм и гайками с контргайками. На противоположном конце вала управления диаметром 18 мм нарезана резьба и закреплено колесо диаметром 36 см. Длина резьбового участка 45 см. Резьбовая часть вала ввёрнута в пластинчатую гайку толщиной 35 мм установленную на задней перекладине станины. При вращении колеса, вал управления перемещается поступательно и тянет за собой толкатель, который поворачивает подъёмник. Верхняя перекладина подъёмника скользит снизу по раме и поворачивает её на нужный угол. Достигнув заданного угла (30°), положение рамы блокировали, завинчивая барашки стопорных устройств. В таком положении стенд находился в течение года. Смытую почву периодически удаляли для исследования.A prototype of the proposed stand design was created at the Department of Erosion and Soil Conservation, Faculty of Soil Science, Moscow State University. M. V. Lomonosov. The frame is welded from rectangular pipes 60x30 mm. In the front upper corner of the frame, between the brackets, there is a pipe with a diameter of 16 mm, through which a frame rotation axis with a diameter of 12 mm passes. Brackets 10 mm thick are welded in the middle part of the upper and lower side members. The stand frame is welded from an angle profile. Brackets are welded to the bottom of the frame, in which holes are made for the passage of an axial rod with a diameter of 12 mm. The frame's rotation axis is shifted forward by 30 cm relative to its center of gravity (centre). The upper frame of the lift is welded from round pipes with a diameter of 20 mm. The angle between the upper and lower frames of the lift is 125°. The sides of the lower frame are made of steel strips 60 mm wide and 10 mm thick. They have 18mm wide slides cut into them. The rockers include 14mm diameter threaded pins welded to the pushrod. The pusher in the form of a frame is welded from pipes with a diameter of 16 mm. An axial rod with a diameter of 12 mm, fixed in the frame brackets, passes through the lower cross member of the pusher. A trapezoidal plate 8 mm thick is welded to the top crossbar of the pusher, with a cutout and sockets for the hinge plate. A hole with a diameter of 16 mm is made in the center of the hinge plate, into which enters the end of the control shaft, held in place by two washers with a diameter of 40 mm and nuts with lock nuts. At the opposite end of the control shaft with a diameter of 18 mm, a thread is cut and a wheel with a diameter of 36 cm is fixed. The length of the threaded section is 45 cm. The threaded part of the shaft is screwed into a 35 mm thick plate nut installed on the rear crossbar of the frame. When the wheel rotates, the control shaft moves translationally and pulls a pusher, which turns the lift. The upper crossbar of the lift slides from below along the frame and turns it to the desired angle. Having reached a given angle (30°), the position of the frame was blocked by screwing the wings of the locking devices. The stand remained in this position for a year. The washed away soil was periodically removed for examination.

В результате было определено количество смытой почвы, её агрегатный состав и количество водопрочных агрегатов. Проведение периодических измерений поперечных сечений на заданных участках отражали динамику изменения рельефа поверхности.As a result, the amount of washed away soil, its aggregate composition and the number of water-resistant aggregates were determined. Carrying out periodic measurements of cross sections in given areas reflected the dynamics of changes in surface topography.

Заявляемый стенд отличается простой, надёжной и удобной для работы конструкцией, которая воспроизводит весь набор углов наклона, встречающихся в природе. Стенды такого типа можно использовать как в закрытых помещениях, так и вне их. При необходимости конструкция стенда обеспечивает возможность увеличения габаритов кюветы. На стенде можно исследовать эрозионные процессы, вызванные искусственным формированием водных потоков и дождевания, а также непосредственно воздействие атмосферных осадков. В наибольшей степени стенд приспособлен к исследованию эрозионных процессов в почве, вызванных талыми водами - устройство с образцами почвы для таких исследований размещают на открытой местности на длительное время в соответствии с сезоном (около полугода) и исследуют поведение почвы при снеготаянии.The proposed stand is distinguished by a simple, reliable and easy-to-use design that reproduces the entire set of inclination angles found in nature. Stands of this type can be used both indoors and outdoors. If necessary, the design of the stand makes it possible to increase the dimensions of the cuvette. At the stand, you can study erosion processes caused by the artificial formation of water flows and sprinkling, as well as the direct impact of precipitation. The stand is best suited for studying erosion processes in soil caused by melt water - a device with soil samples for such research is placed in an open area for a long time in accordance with the season (about six months) and the behavior of the soil during snow melt is studied.

Claims (5)

1. Стенд для исследования эрозионного воздействия атмосферных осадков на почву, включающий станину с шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси шарнира, закрепленной на ней рамой, предназначенной для размещения в ней кюветы с исследуемой почвой, и устройство изменения угла наклона рамы, включающее подъемник, рамку–толкатель подъемника и соединенный с ней вал управления, при вращении которого рамка-толкатель обеспечивает поворот подъемника, воздействующего на раму, устанавливая заданный угол наклона, при этом ось шарнира рамы смещена относительно ее центра тяжести.1. A stand for studying the erosive effects of atmospheric precipitation on soil, including a frame with a hinge, with the ability to rotate around the hinge axis, a frame fixed to it, designed to place a ditch with the soil under study, and a device for changing the angle of the frame, including a lift, a frame – a lift pusher and a control shaft connected to it, during rotation of which the pusher frame ensures rotation of the lift acting on the frame, establishing a given angle of inclination, while the frame hinge axis is offset relative to its center of gravity. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что вал управления имеет ступенчатую форму.2. The stand according to claim 1, characterized in that the control shaft has a stepped shape. 3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что подъемник включает верхнюю и нижнюю рамки, объединенные участком трубы.3. The stand according to claim 1, characterized in that the lift includes an upper and lower frame, united by a section of pipe. 4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что станина выполнена из труб прямоугольного сечения и представляет собой опорную конструкцию.4. The stand according to claim 1, characterized in that the frame is made of rectangular pipes and represents a supporting structure. 5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что угол наклона рамы с кюветой относительно горизонтального положения составляет от 0° до 45°.5. The stand according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the frame with the cuvette relative to the horizontal position ranges from 0° to 45°.
RU2023120046A 2023-07-31 Bench for studying erosional impact of atmospheric precipitation on soil RU2808679C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808679C1 true RU2808679C1 (en) 2023-12-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2093809C1 (en) * 1993-05-25 1997-10-20 Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Gear examining erosion processes
KR101270559B1 (en) * 2012-10-09 2013-06-03 부산대학교 산학협력단 Smart lid-nps simulator
KR101354452B1 (en) * 2013-06-24 2014-01-27 (주)웸스 Small-multiset rainfall-runoff simulator for lid technology experiment
RU174913U1 (en) * 2017-02-10 2017-11-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) DEVICE FOR MODELING WATER EROSION OF SOILS AND SOILS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2093809C1 (en) * 1993-05-25 1997-10-20 Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Gear examining erosion processes
KR101270559B1 (en) * 2012-10-09 2013-06-03 부산대학교 산학협력단 Smart lid-nps simulator
KR101354452B1 (en) * 2013-06-24 2014-01-27 (주)웸스 Small-multiset rainfall-runoff simulator for lid technology experiment
RU174913U1 (en) * 2017-02-10 2017-11-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) DEVICE FOR MODELING WATER EROSION OF SOILS AND SOILS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Iserloh et al. Comparative measurements with seven rainfall simulators on uniform bare fallow land
US8091409B2 (en) Percolation testing apparatus and methods
CN105137034A (en) Debris-flow physical model experiment system and debris-flow simulation assembly thereof
CN111551694B (en) Slope instability experimental device and method with rainfall and overload as inducers
De Lima et al. Laboratory experiments on the influence of storm movement on overland flow
Stovin et al. Sedimentation in storage tank structures
Abrahams et al. The effect of spatial variability in overland flow on the downslope pattern of soil loss on a semiarid hillslope, southern Arizona
CN110849790B (en) Constant water head static load pile bearing type roadbed seepage erosion test device
CN114266205B (en) Estuary water channel water and sand movement experiment simulation and measurement system
CN103234874A (en) Experimental device for underground two-dimensional elevation sandiness mud flat petroleum pollution
RU2808679C1 (en) Bench for studying erosional impact of atmospheric precipitation on soil
CN114942199A (en) Simulation test device and test method for overtopping erosion/scouring process of dam
Kesgin et al. Rainfall simulator for investigating sports field drainage processes
Sun et al. Design and initial evaluation of a portable in situ runoff and sediment monitoring device
Meissner et al. Advances in out door lysimeter techniques
CN107167578B (en) Open-air simulation engineering accumulation body soil erosion and water loss test device
Bryan Development of laboratory instrumentation for the study of soil erodibility
CN2591616Y (en) Testing device for slope type soils infiltration rate
Isidoro et al. Development of a large-scale rainfall simulator for urban hydrology research
Nikkami Investigating sampling accuracy to estimate sediment concentrations in erosion plot tanks
CN216209128U (en) Soil disintegration tester simulating multiple working conditions
CN215066661U (en) Detachable simulation side slope rainfall infiltration device
Widaryanto Evaluation on flushing operation frequency of sand trap of Pendowo and Pijenan weirs
RU2788322C2 (en) Device for study of processes of water erosion of soils
Egorov et al. Installation for determining the solid and liquid runoffs during storm erosion