精密測量儀器防風(fēng)裝置的設(shè)計與制作

譙生有　白芝勇(中鐵一局集團(tuán)第五工程有限公司，陜西寶雞　721006)

Design and Manufacture of Precision Measuring in Struments of The Wind Proof Device

QIAO Sheng-you　BAI Zhi-yong

精密測量儀器防風(fēng)裝置的設(shè)計與制作

譙生有白芝勇(中鐵一局集團(tuán)第五工程有限公司，陜西寶雞721006)

Design and Manufacture of Precision Measuring in Struments of The Wind Proof Device

QIAO Sheng-youBAI Zhi-yong

摘要野外觀測時，風(fēng)力對精密測量儀器觀測質(zhì)量的影響非常顯著，當(dāng)環(huán)境風(fēng)力大至一定程度時，風(fēng)力使儀器腳架產(chǎn)生共振，可造成測站觀測數(shù)據(jù)超限，風(fēng)力過大時甚至使測量儀器無法正常作業(yè)。根據(jù)三棱臺穩(wěn)定性原理設(shè)計制作的精密測量儀器防風(fēng)裝置具有結(jié)構(gòu)精巧、攜帶方便、安裝和拆卸快捷等特點(diǎn)，可有效防止風(fēng)力對精密測量儀器測量精度的影響，該裝置在沿海和西部戈壁等季風(fēng)氣候顯著地區(qū)的高速鐵路CPⅢ精密控制網(wǎng)測量中進(jìn)行了應(yīng)用實踐，可保證高精度全站儀、電子水準(zhǔn)儀等精密測量儀器在大風(fēng)環(huán)境中的外業(yè)觀測質(zhì)量，提高了季風(fēng)季節(jié)進(jìn)行精密測量的效率。

關(guān)鍵詞精密測量儀器外業(yè)觀測防風(fēng)裝置

高精度全站儀、電子水準(zhǔn)儀等精密測量儀器靈敏度極高，野外測量時，需要在良好的外界觀測環(huán)境下進(jìn)行觀測。在高精度施工控制網(wǎng)測量中，當(dāng)環(huán)境風(fēng)力較大時，風(fēng)力使儀器產(chǎn)生振動，造成觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量很難合格，造成大量的返工重測，風(fēng)力過大時即使反復(fù)重測都無法獲得合格的觀測數(shù)據(jù)。在東北沿海和西北戈壁等受季風(fēng)影響大的地區(qū)，往往連續(xù)數(shù)月都是大風(fēng)天氣，高速鐵路CPⅢ精密控制網(wǎng)測量工作中，精密測量儀器受大風(fēng)影響難以正常觀測，大大延誤了測量工期及后續(xù)無砟軌道施工工期。要提高精密測量儀器的有效觀測時間就必須為精密測量儀器配置防風(fēng)裝置，有單位嘗試將測量儀器安置在彩鋼房內(nèi)避免強(qiáng)風(fēng)影響，雖然取得了較好的防風(fēng)效果，但是彩鋼房質(zhì)量重、體積大，需要配置專門的吊車配合才能搬運(yùn)，使用不便，實用性差。

1防風(fēng)裝置設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1　設(shè)計原理

經(jīng)現(xiàn)場實驗，強(qiáng)風(fēng)吹動儀器腳架，引起腳架共振，是造成測量儀器照準(zhǔn)部晃動的主要原因，因此只需要將儀器照準(zhǔn)部以下部位用防風(fēng)裝置遮擋住即可達(dá)到防風(fēng)效果。

為了延長精密測量儀器的有效觀測時間，防風(fēng)裝置巧妙利用正三角形及三棱臺的高穩(wěn)定性原理，其力學(xué)特點(diǎn)是：當(dāng)雙側(cè)篷布受水平風(fēng)力作用時，“上小下大”式三棱臺的特殊幾何結(jié)構(gòu)將水平風(fēng)力分解，一方面減小了風(fēng)力對防風(fēng)篷的水平推力，另一方面豎直向下的風(fēng)力分量增強(qiáng)了防風(fēng)篷的自穩(wěn)作用。

1.2　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

防風(fēng)裝置采用鋼管、鋼筋、篷布等材料設(shè)計制作，具有以下特點(diǎn)：

①能夠有效減小野外風(fēng)力對精密測量儀器穩(wěn)定性的影響，可抵擋4～6級風(fēng)力對測量儀器的影響，使有效觀測時間大幅提高。

②防風(fēng)裝置具有三棱臺式的空間特點(diǎn)，支撐桿與測量儀器的三腳架分布一致，便于儀器架設(shè)與安置。

③所用材料主要為管件或桿件，拆裝方便，便于野外測量時攜帶和運(yùn)輸。

2主要構(gòu)造及制作要求

裝置主要構(gòu)件及功能見表1。

表1　裝置構(gòu)件功能說明

圖1　拉線、骨架鋼管、拉桿結(jié)構(gòu)示意

圖2　花蘭螺絲緊線器結(jié)構(gòu)示意

圖3　遮陽篷布俯視示意

圖4　防風(fēng)篷布展開示意

采用φ32的鋼管做骨架，3根骨架鋼管等長，一方面增加骨架強(qiáng)度，另一方面增加自重加強(qiáng)裝置的穩(wěn)定。

采用φ16圓鋼做頂部、底部固定拉桿，拉桿端頭制作成楔形，便于插入固定套管(環(huán))。

防風(fēng)篷布頂部由拉鏈連接，通過拉鏈調(diào)整篷布高度。

防風(fēng)篷布和頂帽采用防水篷布制作。

3組裝與拆卸

3.1　骨架組裝

(1)先將骨架鋼管1迎風(fēng)方向架設(shè)，骨架鋼管2順風(fēng)方向架設(shè)，骨架鋼管安置時不得遮擋觀測目標(biāo)的視線，將3根頂部拉桿彎頭依次插入骨架鋼管頂部。

(2)再將3根底部拉桿分別插入骨架鋼管的固定套管中。

(3)最后將拉線緊線器掛鉤依次掛在骨架鋼管1、骨架鋼管2的緊線器掛鉤固定環(huán)中。

(4)旋轉(zhuǎn)緊線器，使拉線繃緊。

(5)將防風(fēng)篷布鋪設(shè)在骨架鋼管1兩側(cè)，另外2根骨架鋼管一側(cè)空開用于安置儀器，用綁扎帶固定好防風(fēng)篷布。

(6)將頂帽固綁扎帶綁扎在頂帽固定環(huán)上，將頂帽固定在骨架頂部(陰天無雨可不安裝)。

(7)按骨架鋼管分布位置架設(shè)儀器三腳架，安置儀器，通過觀測窗照準(zhǔn)目標(biāo)，若儀器視線太低，可將調(diào)整視線拉鏈向下拉至合適位置，然后將篷布向內(nèi)折起，每側(cè)各用2只鐵夾沿折痕夾住即可。

防風(fēng)裝置組裝如圖5所示。

圖5　防風(fēng)裝置組裝示意

3.2　遷站

短距離遷站時，先將測量儀器從防風(fēng)裝置中取出，然后由2人直接將防風(fēng)裝置抬至下一測站，當(dāng)遷站距離較長時需要將防風(fēng)裝置拆卸后運(yùn)輸至下一站。

3.3　拆卸及運(yùn)輸

卸下并收起頂帽。

卸下并收起防風(fēng)篷布。

松開緊線器，取下緊線器掛鉤。

拔出底部拉桿。

拔出頂部拉桿。

將緊線器掛鉤分別掛在相應(yīng)骨架鋼管頂端管口內(nèi)，旋緊拉線。

將骨架鋼管、拉桿、篷布放置在車座下面運(yùn)輸。

4應(yīng)用效果

該防風(fēng)裝置在哈大客專大連段CPⅢ平面控制網(wǎng)測量中進(jìn)行了實際應(yīng)用。CPⅢ控制網(wǎng)測量要求觀測視線清晰，確保儀器在觀測過程保持穩(wěn)定。東北沿海地區(qū)一年四季多風(fēng)，4～6級的強(qiáng)風(fēng)天氣約占一半時間，嚴(yán)重影響了測量效率。精密測量儀器防風(fēng)裝置安裝簡單，約5 min即可拼裝好，易攜帶，拆卸后可裝進(jìn)面包車內(nèi)，重量輕，測量期間2人可以整體搬動，強(qiáng)風(fēng)天氣將全站儀或電子水準(zhǔn)儀安置在測量防風(fēng)帳裝置內(nèi)進(jìn)行測量，將有效觀測時間提高一倍以上，測量效率顯著提高。

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中圖分類號：P204

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)01-0008-02

作者簡介：第一譙生有(1975—)，男，1996年畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué)測量工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，教授級高級工程師。

收稿日期：2014-11-24