автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка и исследование методов инженерно-геодезических работ в условиях вибрации

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ В УСЛОВИЯХ ВИБРАЦИИ./О

2.1. Сведения о вибрации, ее параметрах и источниках ./О

2.2. Анализ особенностей влияния вибрации на геодезические приборы.

2.2.1. Исследование виброустойчивости геодезических штативов.

2.2.2, Исследование виброустойчивости геодезических приборов.3!

2.3. Разработка и исследование методов выполнения инженерно-геодезических работ в условиях вибрации (постановка задачи исследований ).

3. ЭКСПЕРЖШТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И ШТАТИВОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ

3.1. Исследование виброзащитных характеристик и резонансных частот - геодезических штативов

3.2. Вибрационные испытания современных нивелиров

3.2.1. Расчет допусков на виброустойчивость нивелиров и определение методики их контроля $

3.2.2. Исследование виброустойчивости нивелиров

3.2.3. Исследование виброчувствительности и определение резонансных частот нивелиров

3.3. Вибрационные испытания современных теодолитов

3.3.1. Исследование виброустойчивости теодолитов

3.3.2. Исследование виброчувствительности теодолитов ./об

3.4. Исследование системы "штатив - геодезический прибор". ///

3.5. Анализ результатов исследований и определение путей повышения виброустойчивости геодезических приборов . /

4. РАЗРАБОТКА. И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВИ-ЕРОЗАЩИТЫ'ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ . /

4.1. Классификация и анализ методов и средств виброзащиты. /

4.2. Исследование методов повышения точности визирования в условиях вибрации . . /

4.2.1. Исследование влияния вибрации на точность визирования. Ш

4.2.2. Разработка и исследование визирных целей /

4.3. Разработка и исследование стробоскопического метода виброзащиты . /

4.3.1. Обоснование стробоскопического метода виброзащиты . /

4.3.2. Экспериментальные исследования стробоскопических устройств. /?/

4 .4. Разработка и исследование метода виброизоляции ./д/

4.5. Производственные испытания разработанных методов и средств виброзащиты .' . /

Развитие народного хозяйства на современном этапе, определенное решениями съездов КПСС и постановлениями Правительства, вызвало необходимость резкого увеличения размаха строительства различных уникальных инженерных сооружений. С появлением таких сооружений, как кольцевые и линейные ускорители заряженных частиц, напрявляющие пути большой протяженности, крупные реакторы, тепловые и гидроэлектростанции, радиотелескопы, телевизионные и метрологические башни, высотные здания и сооружения, роль и значение геодезических работ возросли многократно / 8, /8 /. Геодезические работы стали частью не только технологического процесса строительства, но и широко используются в процессе эксплуатации при наблюдениях за осадками и деформациями сооружений. От величины осадки фундамента, деформаций и смещений оборудования и всего объекта в целом зависит их устойчивость и нормальный режим технологического процесса. Геодезические наблюдения, начатые в строительный период, зачастую продолжаются и весь период эксплуатации. Все эти работы должны проводиться с высокой степенью точности / 3 /.

Выполнение комплекса высокоточных геодезических измерений на уникальных инженерных сооружениях сопряжено со значительными трудностями. Часто по условиям работы требуется проводить монтажные, котировочные и измерительные операции в ограниченное время, что требует большой скорости измерений. Высока степень сложности геодезических работ. Кроме того, на уникальных сооружениях не редко отсутствует возможность выполнения необходимого комплекса измерений как по причине повышенной опасности для работающих радиоактивность, высокие температуры, сильные магнитные и электрические поля), так и по причине повышенной неустойчивости геодезического измерительного инструмента, вызванной вибрационным воздействием от работающего оборудования. Этот вид помехи при выполнении высокоточных геодезических работ является наиболее распространенным,т.к. вызывается многими источниками. Это стационарные вибрационные поля, возникающие вокруг агрегатов,которые имеют роторы вращения или возвратнодвижущиеся массы и нестационарные вибрационные поля, возникающие вблизи движущего транспорта и в районе работы ударных механизмов. Распространяясь от источника через грунт, фундамент, перекрытия, вибрация в той или иной степени охватывает всю территорию в целом, влияя в том числе и на геодезические приборы, находящиеся в зоне ее действия. Она вызывает отклонение визирного луча приборов, вынужденные колебания компенсатора и пузырька уровня, рябь и колебание жидкости в сосудах гидронивелиров и др. / 69, 76/. В ряде случаев при вибрационном воздействии невозможно уверенно выполнять даже сам процесс геодезических измерений /66,69/. В таких ситуациях приходится либо останавливать работу агрегатов, либо принимать специальные меры по защите геодезических приборов от действия вибрации. Естественно, что вместо остановки технологического процесса (которую часто невозможно осуществить, например на ТЭЦ, АЭС, ГРЭС, конвейерах, ускорителях заряженных частиц и др.) желательно иметь арсенал методов и средств, позволяющих уверенно и с высокой точностью вести геодезические измерения в условиях вибрационного воздействия. Поэтолдг изучению влияния вибрации на ре -зультаты геодезических измерений и разработке методов ее ослабления в последние годы придается большое значение. Анализ литературных источников показал, что наибольшее отражение эти вопросы нашли за последние десять лет. Если до 1975 года в СССР и зару-бежом было опубликовано 20 статей и книг, то после 1975 года -38.

Проблема защиты геодезических приборов от вибрационного воздействия стала освещаться в научной литературе с начала шестидесятых годов, с появлением работы Мантоффеля / 92. /. Дальнейшее развитие этого вопроса в теоретическом и практическом направлениях нашло отражение в работах Соколова Ю.Г., Уставича Г.А., Нестеренка В.Ф. и ряда других авторов. Так, например, в работе / /5 / описано построение одной из возможных структурных схем включения геодезической виброметрии в инженерную геодезию, а также сфорг^лированы некоторые проблемы, возникающие в этом ответвлении геодезии. Геодезическая виброметрия рассматривается состоящей из теоретических, метрологических и информационных основ виброметрии, включая и теорию математической обработки виброметрических наблюдений. В частности, указывается, что геодезист должен быть инициатором и организатором виброметрических измерений. Его задачами должны являться создание геодезической основы для таких измерений, правильное выполнение и их обработка, оценка полученных результатов и участие в выводах, связанных с дальнейшей эксплуатацией инженерных сооружений. В работе обосновывается необходимость практической разработки методов и средств выполнения геодезических измерений в условиях вибрации.

Основные особенности геодезических работ в условиях действия различных возмущающих факторов обобщены в / 3/, 74 / по опыту работы авторов на ряде ТЭС и АЭС. Отмечается, что вибрационное воздействие без применения специальных мер по виброзащите reoдезических приборов приводит к увеличению погрешности измерений в 2-3 раза по сравнению с нормальными условиями работы. Здесь, как ив/ 4О /, даются рекомендации общего плана по разработке наиболее важных направлений геодезического контроля оборудования в условиях возмущающих воздействий.

Однако, несмотря на обилие работ, технические решения по проблеме выполнения геодезических работ в условиях вибрации носят, как правило, очень частный характер, приводятся результаты измерений на отдельных промышленных сооружениях с применением различных виброцащитных средств, очень разнообразных по существу (от рекомендаций легкого прикосновения руками к ножкам штатива, до использования специальных динамических гасителей). До сих пор практическиге проводились целенаправленные исследования по определению виброустойчивости и особенностей влияния вибрации на геодезические приборы.

Поэтому актуальной для науки и производства задачей является комплексное, системное исследование геодезических приборов на воздействие вибрации; поиск эффективных виброзащитных методов и средств, позволяющих выполнять геодезические измерения в условиях вибрации с высокой степенью точности.

Следует отметить, что вопросы изучения влияния вибрации на точность и работоспособность геодезических средств измерений, защиты ш от внешнего воздействия, сами по себе достаточно обширны и требуют особого подхода к каждому конкретному • • типу геодезического прибора. Данная работа ограничена классом современных нивелиров и теодолитов. В соответствии в этим в ней рассматриваются следующие основные вопросы.

1. Экспериментальные вибрационные испытания отдельных геодезических приборов (нивелиров, теодолитов и их штативов, а также системы "штатив-прибор" в целом) с целью исследования устойчивости их к вибрационному воздействию и определБНИя требований к параметрам функциональных узлов.

2. Анализ, обобщение и классификация разнообразных технических решений, позволяющих ослабить воздействие вибрации на геодезические приборы и повысить точность измерений в условиях вибрации.

3. Разработка, экспериментальные лабораторные и производственные исследования средств и методов виброзащиты геодезических приборов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые проведены полные целенаправленные исследования геодезических приборов на воздействие вибрации; определены динамические свойства и резонансные частоты приборов и штативов; разработаны и испытаны в производственных условиях эффективные методы виброзащиты, позволяющие существенно повысить точность геодезических измерений.

Результаты исследований и разработок можно применять при проведении геодезических работ на гидротехнических, энергетических, промышленных сооружениях, т.е. там, где проведению измерений препятствует вибрационное воздействие. Рекомендации и выводы целесообразно использовать при проектировании и выпуске как серийных, так и специальных геодезических приборов для повышения их виброустойчивости. Некоторые предложения, изложенные в работе могут оказаться полезны и при разработке новых стандартов и технических условий на приборы.

Результаты проведенных автором исследований доложены и получили одобрение на ХХХУП и XXXIX научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК, на научном семинаре кафедры геодезии и обработки измерений МИИГАиК, на Всесоюзном совещании по современному состоянию и перспективам развития геодезического приборостроения в 1984 году. Разработанные методы и средства виброзащиты испытывались на Чернобыльской АЭС.

Работа включает 144 страницы машинописного текста, 75 рисунков, 20 таблиц, 9 приложений. Список использованной литературы состоит из 97 названий, из которых 13 на иностранных языках.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность за помощь и реальное содействие выполнению большого объема экспериментальных и производственных исследований коллективу кафедры геодезии и обработки измерений МИИГАиК, доцентам кафедры прикладной механики - Комару Н.М. и кафедры ЭАиЭ - Осипову В.К.; главному специалисту "Гидропроекта" к.т.н. Карлсону A.A. за помощь при постановке исследований на Чернобыльской АЭС и всем .лицам прямо или косвенно помогавшим в выполнении работ по данной теме.

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ В УСЛОВИЯХ ВИБРАЩИ