книги из ГПНТБ / Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие

Лазерный визир, как датчик створа, применялся для разбив­ ки трассы ленточного конвейера комплекса КТТО-2 Михайловско­ го комбината Курской магнитной аномалии [V. 11] для ориенти­ рования движущихся агрегатов в условиях карьера; выверки вра­

ОКГ-13. Источник света устанавливается в корпусе, образующем вместе с двумя полуосями горизонтальную ось вращения прибо­ ра, покоящуюся на колонках (подставках) 5. Коллиматор 2 уста­ новлен в оправе, связанной с корпусом лазера посредством котировочных винтов. Поворот источника света в вертикальной плоскости осуществляется в пределах 10°, а в горизонтальной плоскости — на 360°. Для плавного и точного наведения прибо­ ра на объект используются микрометренные винты 3. Приведе­ ние вертикальной оси прибора в отвесное положение произво-' дится подъемными винтами подставки. Прибор снабжен контакт­ ным уровнем с ценой деления 20" на 2 мм дуги. Питание прибора комбинированное: или от сети переменного тока пли от аккуму­ ляторов напряжением 12 В. Потребляемая мощность около 20 Вт.

Лазерный визир ЛВ-5 применялся как датчик створа при раз­ бивке эстакады через железнодорожные пути у Рижского вокза­ ла в Москве [V. 24]; для контроля ровности поверхности (в соче­ тании со специальной «светочувствительной рейкой») взлетнопосадочной полосы Адлерского аэродрома и на других объектах.

При производстве глубинных и планировочных земляных ра­ бот и земляных сооружений линейного типа требуется обеспечить заданный уклон и ровность поверхности. Для этого перед нача­ лом земляных работ и в процессе их выполнения производится вертикальная геодезическая разбивка сооружений. Поскольку существующие землеройные машины не приспособлены к взаимо­ действию с высотными знаками, то оценку толщины срезки или досыпки грунта машинист землеройной машины определяет на глаз; в результате необходимая ровность участка или заданный уклон поверхности достигается многократной проходкой маши­ ны при частом повторном геодезическом контроле с помощью нивелира.

Большая трудоемкость геодезического контроля, затраты на создание и восстановление сети геодезических точек при выпол­ нении земляных работ, а также непрерывно возрастающие темпы и объемы строительства служат основанием для разработки и

200

постепенного перехода к полуавтоматическому и автоматическо­ му геодезическому контролю на основе дистанционного управ­ ления рабочим органом землеройной машины. Одно из решений

ПУЛ-3 используется также и на других землеройных и планиро­ вочных машинах при выполнении опытно-производственных работ.

Геодезический контроль эффективен при срезке грунта рабо­ чим органом землеройной машины. При недостатке грунта тре­ буется его предварительная подсыпка до уровня, превышающего , проектный. ПУЛ-3 предназначен для обеспечения заданного ук­ лона, сооружений линейного типа (водоотводных канав, трубо­ проводов, земляного полотна шоссейных дорог и т. п.). Он состо­ ит (рис. V. 10) из прожектора 5 (направляющей станции) и фо­ топриемника 2 (приемной станции).

Прожектор устанавливается на земле. С его помощью фор­ мируется узконаправленный луч, который может быть ориенти­ рован в пространстве в соответствии с требованиями проектного уклона на объекте работ. Фотоприемник помещается на рабочем органе землеройной машины; его задача — прием информации, передаваемой направляющей станцией и выработка команд для управления вертикальным перемещением рабочего органа маши­ ны с целью удержания установленного на нем фотоприемника на оси луча прожектора. Рабочий орган землеройной машины по­ вторяет уклоны, задаваемые световым лучом. Наиболее эффек­ тивно применение ПУЛ-3 на землеройном агрегате, имеющем гидравлическую подвеску рабочего органа (ножа, отвала, струга и т. п.).

201

Направляющая станция включает прожектор и обтюратор с мотором, модулирующий инфракрасный луч. С помощью биприз­

1°10', а вертикальный раствор РСЗ составляет 2 мм на расстоя­ нии 100 м и около 10 мм на расстоянии 500—600 м. Прожектор установлен на алидаде, что позволяет осуществлять вращение его в горизонтальной плоскости на 360° и производить установку в заданном направлении. Вертикальный винт прожектора дает воз-

Рис. V.11. Принципиальная схема фотоприемника ПУЛ и управ­ ления гидравлическим приводом рабочего органа машины:

можность изменять наклон луча и придавать РСЗ" заданный ук­ лон а. В оптическую систему прожектора включены два свето­

Таким образом, луч прожектора создает в пространстве две взаимно перпендикулярные плоскости, одна из которых исполь­ зуется для ориентировки движения машины в плане, а другая (РСЗ) — для ведения рабочего органа по проектному уклону. На ­ деленный такими свойствами луч устраняет необходимость уста­ новки плановых и высотных знаков детальной геодезической раз­ бивки в зоне производства земляных работ.

равления рабочим органом машины дана на рис. V. 11. Фотопри-

202

емник 6 устанавливается непосредственно на рабочий орган ма­ шины, а усилитель 1 и пульт управления 2 — в кабине машиниста. При отступлении рабочего органа с линии заданного уклона фо­ топриемник попадает в одну из зон модулированного светового луча. В этом случае с фотоприемиика снимается электрический сигнал преобладающей частоты, который затем усиливается, по­ ступает в пульт управления и на электромагнит 3 сервозолотника 4 гидравлического привода. В зависимости от частоты моду­ лированного света сервозолотник перемещается в ту или иную сторону и тем самым открывает путь для подачи рабочей жидко­ сти гидросистемы в поршневую или штоковую полости гидроци­ линдра. Синхронная работа гпдроцнлиндров возвращает рабо­ чий орган на линию заданного уклона, а фотоприемник — в РСЗ луча. Так как фотоприемник жестко связан с рабочим органом, то последний копирует профиль, задаваемый РСЗ при движении машины.

С помощью ПУЛ-3 были выполнены опытно-производствен­ ные работы по профилированию прямых с заданным уклоном, разбивке вертикальных и плановых круговых кривых, отрывке дренажных канав, планировке взлетно-посадочных полос грунто­ вых аэродромов и др. Для работы в автоматическом режиме применялся прицепной струг-метатель непрерывного действия. Приемная станция была подключена к электрозолотниковым распределителям управления вертикальным перемещением ра­ бочего органа машины с таким расчетом, чтобы оба гидроцилинд­ ра его подвески работали синхронно на подъем или опускание в зависимости от команд пульта управления. Фотоприемник кре­ пился непосредственно к кронштейну, связанному с ножом ма­ шины.

ляющая станция на оси будущего земляного сооружения в 10— 40 м от землеройного агрегата. С помощью нивелира определяет­ ся отметка РСЗ' луча непосредственно у выхода из прожектора. Найденная отметка РСЗ сравнивается с проектной отметкой оси земляного сооружения в месте установки направляющей станции. Полученная разность определяет высоту установки фотоприем­ ника над режущей плоскостью рабочего органа машины. Изме­ нение горизонта РСЗ'возможно путем изменения высоты штати­ ва, а также путем поднятия или опускания корпуса прожектора на алидаде. После наведения прожектора на фотоприемник на шкале барабанчика устанавливается проектное значения уклона.

Точная установка приемника в РСЗ и необходимое заглуб­ ление рабочего органа машины производится полуавтоматиче­ ски при помощи кнопок «вверх» и «вниз» после начала движе­ ния машины. Затем включается тумблер «автомат» и контроль заданного уклона осуществляется автоматически непрерывно. Задачей водителя является лишь удержание машины в заданном

203

направлении. Система ПУЛ работает уверенно днем и ночью на расстоянии до 750 м при отклонении оптической оси фотоприем­ ника от направления луча до 6°, но при условии, что фотоприем­ ник не выходит из луча.

а)

На рис. V. 12, а представлен профиль прямой длиной 680 м с уклоном 6,4, полученный с помощью ПУЛа за один проход ма­ шины. Для определения точности выравнивания поверхности по следу режущего органа машины выполнена нивелировка по точ­ кам через 10 м. На рисунке выписаны отклонения в миллиметрах фактического профиля от проектного. Среднеквадратичная ошиб­ ка выравнивания составляет 18 мм. Такую точность автоматиче­ ского выравнивания поверхности следует считать удовлетвори­ тельной, имея в виду, что нормативная точность составляла 50 мм. При геодезическом контроле с помощью нивелира норма­ тивная точность выравнивания достигается, обычно, за 3—6 про­ ходов машины.

На рис. V. 12, в дан профиль вертикальной кривой с радиусом кривизны 20 км. Для ведения рабочего органа по дуге верти­ кальной кривой ' был применен следующий метод. Для ряда то­ чек через 10 м по дальности для заданного значения радиуса кривизны и уклона РСЗ на исходной точке были вычислены-зна­ чения уклонов. Расстояние до фотоприемника в процессе движе­ ния машины измерялось внутрибазовым дальномером типа ДВ-20. Изменение наклона луча прожектора производилось

204

вручную оператором направляющей станции. Среднеквадратич­

кривой радиуса 400 м. Для ведения рабочего'органа по духе пла­ новой кривой аналогично разбивке вертикальной кривой через каждые 10 м по дальности были вычислены поправки к проект­ ному значению уклона. По ходу движения машины внутрибазовым дальномером измерялось расстояние до фотоприемника, и оператор направляющей станции, непрерывно сопровождающий лучом фотоприемник, вводил поправку в наклон луча.

Для более полного представления о точности автоматическо­ го геодезического контроля в табл. V. 3 приведены результаты не­ которых других опытно-производственных работ с применением ПУЛ а

уклоном

Приведенные результаты показывают, что в автоматическом режиме достигается сравнительно высокая точность выравнива­ ния поверхности. Уменьшение количества проходов машины по­ вышает производительность труда и способствует повышению экономических показателей этого вида работ.

При анализе ошибок планировки поверхности следует иметь в виду, что ошибки складываются из ширины РСЗ по вертикали,

систематической ошибки за кривизну Земли и рефракцию, так как автоматизация учета этой погрешности сопряжена со зна­ чительными техническими трудностями. По-видимому оптималь­ ная для ПУЛ а дальность действия составляет 300—400 м.

205

. Внедрение системы автоматики должно проходить в содру­ жестве конструкторов землеройных машин и геодезистов. Необ­ ходима разработка гидравлической системы, способной выдер­ живать многократные переключения с частотой до 10—15 пере­ ключений в минуту на спуск и подъем рабочего органа при весе последнего до 1 т.

§ V. 4. Применение лазеров для измерения деформаций сооружений и установки в створ технологического оборудования

Изучение деформаций сооружений, вызываемых осадками и горизонтальными смещениями, обычно осуществляется геодези­ ческими методами. Осадки сооружений (смещения в вертикаль­ ной плоскости) как правило определяют с помощью повторного высокоточного нивелирования. Для наблюдений за сдвигами (горизонтальными смещениями) обычно применяют створный метод. Под створными понимают геодезические измерения, вы­ полняемые с целью определения незначительных отклонений про­ межуточных точек от прямой, проходящей через два крайних (исходных) пункта, называемых опорными. Створные измерения применяются и для установки технологического оборудования в проектное положение. При этом относительно опорных точек в на­ туре производится разбивка и закрепление монтажных осей, ко­ торые могут совпадать с рабочими осями устанавливаемого тех­ нологического оборудования или быть параллельными им.

Монтажная ось представляет собой прямолинейный отрезок или систему жестко связанных по азимуту прямолинейных отрез­ ков, закрепленных в натуре опорными точками. При значительной длине монтажной оси путем створных наблюдений определяют ряд промежуточных точек, находящихся в одном створе с опор­ ными. Точность осуществления монтажной оси зависит от назна­ чения устанавливаемого технологического оборудования.

В некоторых случаях точность установки технологического оборудования на участке протяженностью 2—3 км должна сос­ тавлять десятые доли миллиметра (линейные ускорители элемен­ тарных частиц), следовательно, разбивка монтажных осей в на­ туре должна осуществляться в два-три раза точнее. Уникальные по точности створные измерения выполняются при создании уско­ рителен элементарных частиц, направляющих путей большого протяжения, специальных передающих антенн, автоматических поточных производственных линий и т. п. В дальнейшем, в период эксплуатации подобных сооружений должен осуществляться геодезический контроль за положением технологического обору­ дования.

Наиболее распространенные традиционные способы створных измерений — оптический и струнно-оптический. Однако в отдель-

206

Созданы автоматические лазерные устройства для створных измерений, позволяющие производить измерения нестворностей при расстоянии около 1 км с погрешностью порядка 0,25 мм [V. 28]. Для уменьшения влияния «шума» излучение лазера мо­ дулируется.

Высокая точность, быстрота и дистанционное управление створными измерениями могут быть достигнуты при использова­ нии автоматического устройства, созданного на основе лазера, зонных пластин и следящего фотоэлектрического приемника. Та­ кое устройство используется в США для установки и контроля

ний оборудования ускорителя в плане и по высоте, проходит че­ рез центры зонных пластин, укрепленных на железобетонныз столбах в начальной- 6 и конечной 4 точках.

Для ослабления внешних условий световой луч проходит в трубе, в которой создан вакуум порядка 0,01 мм рт. ст. Контроль за положением блоков магнитов осуществляется автоматически на участке протяженностью 3 км. На каждом блоке 5, положение которого контролируется, шарнирно прикреплена зонная пласти­

и покрыты никелем. Пластины имеют систему прямоугольных отверстий, расположенных таким образом, чтобы при их освеще­ нии лучом лазера в центре создаваемого ими изображения источ­ ника света освещенность возрастала, т. е. в плоскости изображе­ ния, совпадающего с плоскостью фотодетектора, происходило сложение световых колебаний.

209