Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Більшість маркшейдерських зйомок, робіт пов’язані безпосередньо або побічно з виконанням лінійних вимірів. Так само і різні геодезичні роботи пов’язані з безпосереднім виконанням тих або інших лінійних вимірів. Враховуючи той чинник, що темп розвитку людства досить високий – розвиток техніки і приладів, що забезпечують виконання цього роду робіт, так само знаходиться на високому рівні.

Так, наприклад, практично усі геодезичні служби давно не використовують металеві рулетки, мірні стрічки для лінійних вимірів. Для виробництва цього виду робіт застосовуються лазерні рулетки, електронні тахеометри, які забезпечують досить високу точність виміру.

На жаль, на гірських підприємствах використати цього роду устаткування заборонено, оскільки воно вважається вибухонебезпечним. Тому на гірських підприємствах для лінійних вимірів маркшейдерська служба як і раніше застосовує усім відомі металеві рулетки, мірні стрічки. Як відомо, рулетки, стрічки повинні періодично компаруватися. Для цього потрібна наявність відповідної високоточної основи – компаратора. Компарування – процес порівняння номінальної довжини робочої рулетки з еталоном довжини.

Історія створення еталонів довжини відкидає нас в далекий 1800 рік. Саме цього року в якості міжнародного еталона довжини був прийнятий архівний метр (жезл), що знаходиться в Парижі і виготовлений з платини. У 1889 р. за пропозицією російських вчених були виготовлені 31 копія цього жезла із сплаву, що складається на 90% з платини і на 10% з іридію. Росія отририса жезли № 28 і 11, які зберігаються у Всесоюзному інституті метрології і стандартизації в Ленінграді (Санкт-Петербург) і в Академії наук СРСР в Москві (РАН). Так само до основного еталону СРСР відносився напівсажень з іридієвої платини, який був виготовлений за проектом Д. І. Менделєєва в 1894 р.

Наступними норрисьними мырами для компарування інварних проволок, лент в СРСР були зразкові жезли компараторів, за допомогою яких визначають довжини мірних дротів, наприклад, 3-м інварний жезл № 541 компаратора МІІГАіК в Москві. Цей інвар є сплавом з 64% сталі і 36% нікелю, який має дуже рисий коефіцієнт лінійного розширення близько 0,4*10-6. Облік температури інварної міри з точністю в 2 °С дозволяє отримати її довжину з помилкою менше 1:1000000.

За часів СРСР існувало чотири 24-м компаратора – в Москві, Ленінграді (Санкт-Петербург), Ташкенті і Тбілісі. На той час проектувався компаратор в Новосибірську.

Для компарування інших рулеток створювалися компаратори іншої конструкції, які забезпечували точність компарування потрібну інструкцією для маркшейдерських і геодезичних мереж. При цьому були розроблені і упроваджені на практиці наступні конструкції компараторів: грунтові, стінні, лабораторні (кімнатні) і переносні.

Одним з відомих переносних компараторів є компаратор, запропонований професором Ф. Ф. Павловим (рис. 1). Він дозволяє компарувати кожен метровий інтервал рулетки, що повіряється, шляхом безпосереднього порівняння із стандартним метром, укладеним на стійкому столі.

Компаратор Ф. Ф. Павлова

Рисунок 1. Компаратор Ф. Ф. Павлова

1 – вантаж; 2 – блок; 3 – рухливе колесо; 4 – стандартний метр; 5 – стрічка рулетки; 6 – нерухоме колесо

Наступний відомий компаратор – стінний (рис. 2). Він складається з чотирьох знаків, забетонованих на одному рівні в цегляній стіні будівлі або у бетонній стінці гірничої виробки.

Стінний компаратор

Рисунок 2. Стінний компаратор

а – схема розташування центрів; б – конструкція центру; 1 – сталевий стержень; 2 – центр знаку; 3 – цегляна стінка; 4 – центри компаратора в цегляній стіні

Інтервали між знаками мають бути на 20–40 мм менше 10 і 20 м. Після закладки знаків відстані між їх центрами ретельно вимірюють інварною стрічкою з погрішністю не більше 1:50000. Компаратор дозволяє еталонувати рулетки завдовжки 10, 20, 30 і 50 м.

Кімнатний (лабораторний) компаратор (рис. 3) є дерев’яною полицею завдовжки від 3 до 20 м, закріплену на залізних кронштейнах уздовж стіни будівель, гірського вироблення тощо. Місце для компаратора має бути вибране так, щоб по усій довжині температура повітря була однаковою. На верхній поверхні полиці розміщують вісь компаратора і за допомогою еталону через кожен метр симетрично осі закріплюють шкали (рис. 3, а) з ціною ділення 0,5 мм. Рулетка з одного боку закріплюється, а до іншої її сторони, перекинутої через блок, підвішується вантаж для натягнення.

Кімнатний компаратор

Рисунок 3. Кімнатний компаратор

а – шкала компаратора; б – поперечний розріз; в – вигляд зверху; г – подовжній розріз; 1 – місце вріза шкали; 2 – кронштейн; 3 – блок; 4 – вантаж для натягнення стрічки

Після завершення робіт по компаратору на рулетку, що повіряється, складається паспорт.

Польовий компаратор споруджується на рівній ділянці місцевості. На відстані 100 або 200 м закладаються два репери з марками. Відстані між штрихами (центрами) марок багаторазово вимірюються інварними або сталевими дротами з погрішністю не більше 1:50000, після чого базис компаратора кілька разів вимірюють робочою рулеткою і обчислюють середню відстань між штрихами – поправку за компарування. При користуванні такою рулеткою поправку у виміряну відстань, встановлену при компаруванні, вводять пропорційно довжині з урахуванням погрішності за довжину. Компаратор аналогічної конструкції може бути влаштований і в лабораторних умовах за наявності довгого приміщення з бетонною підлогою.

Польовий компаратор може бути споруджений і в підземних умовах. Репери при цьому зазвичай закладаються у бічній стінці гірничої виробки. Методика виконання компарування аналогічна описаній вище.

Згідно інструкції [7] зразкові рулетки 1-го розряду і робочі рулетки 1-го класу повіряються на оптико-механическом компараторі. Загальний вигляд цього компаратора представлений на рисунку 4.

Оптико-механічний компаратор

Рисунок 4. Оптико-механічний компаратор

Згідно тієї ж інструкції [7] зразкові рулетки 2-го розряду і робочі рулетки 2-го класу повіряють на компараторі, що є горизонтальним столом, укріпленим на стінних кронштейнах або на окремих стовпах. На одному кінці столу є два блоки (що обертаються на кулькових підшипниках) для струн з вантажем. На іншому кінці столу є пристрій для закріплення рулеток і для поєднання нульових штрихів шкал двох рулеток. Загальний вигляд стінного компаратора показаний на рисунку 5.

Стіл-компаратор

Рисунок 5. Стіл-компаратор

Актуальність теми

У ДонНТУ подібної високоточної основи для компарування або проекту її створення немає, а без неї неможливо визначити істинну довжину приладу (рулетки, стрічки). Окрім цього, у зв’язку з військовими діями стінні компаратори споруджені раніше на шахтах Октябрська, ім. Абакумова тощо були зруйновані. В результаті пошуку встановлено, що в Донецькому регіоні на даний час відсутня можливість компарування металевих рулеток, вживаних в маркшейдерських вимірах. Разом з тим неможливо забезпечити повноцінний учбовий процес по багатьох дисциплінах маркшейдерської спеціальності, а відповідно і належним чином підготувати майбутніх фахівців в цій області. Тому я вважаю тему своєї магістерської роботи актуальною і практично застосовною.

Магістерська робота виконується по заявці кафедри маркшейдерської справи.

Мета і задачі дослідження

У зв’язку з викладеним, мета роботи полягає в розробці конструкції і складання на території кафедри маркшейдерської справи проекту створення високоточної основи для компарування, еталонування, калібрування мірних приладів, вживаних при виконанні маркшейдерсько-геодезичних вимірів. Основними завданнями дослідження є: а) рекогносцирування території і приміщення, запропонованих для споруди; б) вибір місць закладки центрів пунктів компараторів; в) розробка конструкції компараторів; г) підрахунок необхідної кількості матеріалів; д) оцінка території з точки зору стійкості і збереження; е) розробка методики виконання високоточних вимірів, що гарантують відносну похибку довжини компаратора для кожного інтервалу не нижче 1:100000.

Ідея роботи

При подальших дослідженнях і діставанні практичної можливості відповідно до справжнього проекту будуть побудовані компаратори в реальних умовах.

Наукова новизна та практична корисність

Як було сказано вище, в нашому університеті такої високоточної основи немає. Створення цього проекту просуне кафедру вперед на шляху її створення. Реалізація якого дозволить істотно поліпшити і полегшити навчання студентів спеціальності Маркшейдерська справа по таких дисциплінах як Маркшейдерська справа, Маркшейдерська справа з основами геодезії, Вища геодезія, тому, на мою думку, цю роботу можна віднести в область наукової новизни і рахувати її практично корисною.

Огляд досліджень, розробок за темою в ДонНТУ

У Донецькому національному технічному університеті подібний полігон відсутній, проте йдуть роботи над створенням кімнатного (лабораторного) компаратора на кафедрі маркшейдерської справи.

Огляд досліджень, розробок за темою в Україні

В Україні публікацій про виконання таких робіт не знайдено.

Основний зміст роботи

Високоточна основа, що розробляється, включає два види компаратора – стінний і грунтовий. Згідно з проектом компаратори будуть розташовані приблизно паралельно один відносно одного, що дозволить перевіряти отримані дані при еталонуванні однієї рулетки на обох компараторах між собою. Місце закладки високоточної основи представлене на рисунку 6.

Місце закладки компараторів

Рисунок 6. Місце закладки компараторів

Це задній двір 11-го корпусу ДонНТУ. Це місце вибране невипадково. Наскільки мені відомо, ця частина міста знаходиться на целіку вугільного пласта, тобто вона не підробляється, тому можно стверджувати, що земні деформації відсутні. Також ця будівля була побудована більше 50 років тому. Ніяких руйнувань, деформацій ця будова не зазнавала. Звідси слідує висновок, що вибрана будівля досить стійка і не буде негативно впливати на проектований стінний компаратор. Згідно з проектом марки компаратора будуть розташовані таким чином, що він забезпечить еталонування металевих рулеток і мірних стрічок завдовжки 20, 30 і 50 метрів. Згідно інструкції компарування робиться при постійному натягненні рулетки в 10 кг. Для виключення людського чинника при натягненні рулетки, проектом передбачено проектування пристрою, який забезпечуватиме постійне натягненні. Так само при розробці проекту буде розроблена конструкція для оберігання центрів і елементів компаратора від несприятливих погодних умов і зовнішньої механічної дії.

Що стосується грунтового компаратора, то він складається з трьох бетонних тумб, розташованих на відстані 20 і 30 метрів, що також дозволяє компарувати 20, 30 і 50 метрові рулетки. Розташування цих тумб один відносно одного представлене на рисунку 7.

Розташування тумб грунтового компаратора

Рисунок 7. Розташування тумб грунтового компаратора

1 – тумба; 2 – марка компаратора

Таке розташування дозволить досягти максирисьно можливе провисання рулетки при її компаруванні. Виготовлення тумби відбуватиметься безпосередньо на місці її закладки, як це показано на рисунку 8.

Зведення тумби грунтового компаратора

Рисунок 8. Зведення тумби грунтового компаратора

1 – нижня частина тумби; 2 – верхня частина тумби; 3 – металевий стержень; 4 – пристрій під марку компаратора

(анімація: 5 кадрів, 5 циклів повторення, 64 кілобайт)

Заздалегідь згідно з проектованими розмірами буде виритий котлован на глибину промерзання грунту. Потім на місці споруджується опалубка для нижньої частини тумби. Посередині опалубки забивається металевий стержень, який буде основою для верхньої і нижньої частини тумби, і потім заливається все бетоном. Далі споруджується опалубка для верхньої частини тумби. Перш ніж заливати частину тумби, що залишилася, на металевий стержень встановлюється пристрій, в якому знаходитиметься марка компаратора, який буде таким чином забетонований в тумбу.

Як і для стінного компаратора, проектом передбачено проектування конструкції для оберігання центрів і елементів компаратора від різних несприятливих впливів.

Згідно галузевої інструкції металеві рулетки мають бути прокомпаровані з відносною похибкою не більше 1:30000, а рулетки, які використовуються при вимірах на спостережних станціях – 1:50000. Виходячи з цього, точність еталонування самого компаратора повинна бути, принаймні, на порядок вище, тобто 1:300000, 1:500000.

Висновок

На даний момент моя магістерська робота ще не завершена. Про детальні результати можна буде дізнатися після захисту на кафедрі маркшейдерської справи у січні 2016 року.

Перелік посилань

  1. Справочник маркшейдера / Т. В. Буткевич, Д. Н. Оглоблин. – М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1953. – 1035 с.
  2. Ушаков И. Н., Козаковский Д. А., Кротов Г. А. Маркшейдерское дело: Учебник для ВУЗов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1989. – 311 с.
  3. Д. Н. Оглоблин, Г. И. Герасименко, А. Г. Акимов, М. Н. Зоря, Г. И. Козловский, В. В. Мирный, С. Г. Могильный, В. К. Музыкантов, С. Л. Никольский, М. Г. Папазов, С. Ф. Травник, Г. Л. Фисенко, П. Г. Шевердин, В. И. Шурыгин. Маркшейдерское дело. – 3-е изд.перераб. и доп. – М.: Недра, 1981. – 704 с.
  4. Борщ-Компониец В. И., Навитний А. М., Кныш Г. М. Маркшейдерское дело: Учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1985. – 397 с.
  5. Петров Н. С. Маркшейдерское дело: Учебник для горных техникумов. – Ч. I. – М.: Углетехиздат, 1951. – 402 с.
  6. Маркшейдерское дело / В. И. Борщ-Компониец, В. М. Гудков, В. Г. Николаенко и др. – М.: Недра, 1979. – 501 с.
  7. Инструкция 89-64 по поверке измерительных металлических рулеток. – М.: Изд-во стандартов, 1965. – 16 с.
  8. Киселёв М. И., Михелёв Д. Ш. Основы геодезии. Учеб. Для студ. сред. спец. учеб. заведений. – М.: Высш. шк., 2001. – 368 с.
  9. Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Е. Б. Клюшин, М. И. Киселёв, Д. Ш. Михелёв, В. Д. Фельдман; Под ред. Д. Ш. Михелёва. – 4-е изд. испр. – М.: Издательский центр Академия, 2004. – 408 с.
  10. Инженерная геодезия: Учебник для вузов ж.-д. трансп.: / А. А. Визгин, В. Н. Ганьшин, В. А. Коугия и др.; Под ред. проф. Л. С. Хренова. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 352 с.
  11. Инженерная геодезия: Учебник для студ. строит. спец. / П. С. Закатов, Г. В. Багратуни, В. А. Величко и др. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра 1976. – 583 с.