Ледовый кольцевой многофункциональный деформометр

Ледовый кольцевой многофункциональный деформометр состоит из чувствительного элемента, выполненного в виде отрезка тонкостенной трубы со сквозной прорезью по образующей, магнитоуправляемого электронно-механического датчика перемещений, содержащего электронную лампу и кольцевой магнит, которые установлены в прорези чувствительного элемента, а электромеханический компенсатор для дистанционной корректировки представляет собой низкооборотный реверсивный электродвигатель, на вал которого насажен диск, при этом на нем с эксцентриситетом укреплен кольцевой магнит. Люфт на валу электродвигателя устраняется с помощью двух прижимных роликов. С внешней стороны отрезка тонкостенной трубы (чувствительного элемента) крепятся винтами съемные приливы, которые в зависимости от решаемых задач, могут быть заменены стойками.

Полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для измерения относительных деформаций в ледяном покрове как в скважинах, так и на его поверхности.

Известно устройство для измерения относительных деформаций в поверхностном слое льда /1/. Такое устройство содержит кварцевую штангу, один конец которой жестко связан со стойкой, вмороженной в лед, а другой - поддерживается подвесом, также вмороженным в лед. У свободного конца штанги вмораживается стойка с преобразователем перемещений свободного конца кварцевой штанги.

К недостаткам устройства следует отнести тот факт, что с его помощью можно измерить деформации только на поверхности льда. Кроме того, прибор громоздок и собирается из отдельных узлов непосредственно на месте установки. Использовать его для измерения деформаций льда в скважинах невозможно.

Известен скважинный деформометр /2/, который содержит емкостной датчик, размещенный в цилиндрическом герметичном корпусе, заполненном нейтральной жидкостью с жестко закрепленными на его поверхности анкерными шипами.

К недостаткам устройства следует отнести тот факт, что жесткость корпуса, в котором помещен емкостной датчик, не позволяет регистрировать пластические деформации во льду, тем самым прибор обладает низкой чувствительностью и узким динамическим диапазоном для такой среды как лед. Кроме того, его нельзя использовать для измерения деформаций льда на поверхности вне скважин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому деформометру является устройство для измерения радиальных деформаций труб /3/, которое содержит гибкий элемент в виде разрезного кольца, в разрезе которого установлены взаимодействующие с его торцами датчик линейных перемещений и пружина, а по внутреннему диаметру оно снабжено диском с кольцевой проточкой, в которой установлен гибкий элемент.

К недостаткам вышеуказанного устройства следует отнести тот факт, что его невозможно использовать для измерения деформаций вне цилиндрических отверстий. Кроме того, такой прибор не обладает достаточным динамическим диапазоном для измерения деформаций в такой среде как лед.

Техническим результатом предложенной конструкции является расширение области применения, повышение чувствительности и увеличение диапазона измерений для получения достоверных сведений о деформациях ледяного массива в скважинах и на поверхности во всем диапазоне упруго-пластических деформаций льда.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство, выполнено в виде отрезка тонкостенной трубы с разрезом по образующей, в состав которого включены приливы и стойки, выполненные съемными, с помощью которых устройство примораживается к стенкам скважины (приливы) или устанавливается на поверхности ледяного покрова (стойки), чем достигается расширение области использования устройства. Расширение диапазона измеряемых деформаций и повышение чувствительности устройства достигается тем, что применен совместно с магнитоуправляемым электронномеханическим преобразователем перемещений электромеханический компенсатор для дистанционной корректировки деформометра. Компенсатор выполнен на базе низкооборотного реверсивного электродвигателя, а зазор между электронной лампой и магнитом регулируется засчет того, что диск с кольцевым магнитом насажен на ось двигателя с некоторым эксцентриситетом. Это обеспечивает

возможность регулировать величину рабочего зазора между магнитом и электронной лампой.

На фиг.1 приведена схема ледового кольцевого многофункционального деформометра в двух проекциях, который содержит чувствительный элемент 1, выполненный в виде отрезка тонкостенной трубы со сквозной прорезью по образующей, магнитоуправляемый электронно-механический датчик перемещений, состоящий из электронной лампы 2 и кольцевого магнита 3, которые установлены в прорези чувствительного элемента 1, электромеханический компенсатор 4 для дистанционной корректировки представляет собой низкооборотный реверсивный электродвигатель 5, на вал которого насажен диск 6, при этом, на нем с эксцентриситетом укреплен кольцевой магнит 3. Люфт на валу электродвигателя 5 устраняется с помощью двух прижимных роликов 7. С внешней стороны отрезка тонкостенной трубы (чувствительного элемента) крепятся винтами 8 съемные приливы 9, которые в зависимости от решаемых задач, могут быть заменены стойками 10.

Ледовый кольцевой многофункциональный деформометр работает следующим образом. На внешнюю сторону отрезка трубы 1 винтами 8 крепятся приливы 9 (при работе в скважине) или стойки 10 (при работе на поверхности льда). Деформометр примораживается к стенкам скважины, выбуренной во льду, на заданной глубине с помощью приливов 9. Возникающие в ледяном покрове деформации изменяют диаметр скважины и тем самым изменяют диаметр тонкостенной трубы 1, что приводит к изменению величины сквозной прорези, которая контролируется магнитоуправляемым электронно-механическим датчиком перемещений, состоящим из электронной лампы 2 и кольцевого магнита 3, размещенных на разных сторонах прорези чувствительного элемента 1. Вследствие того, что диапазон деформаций в ледяном покрове изменяется в широких пределах, возможен уход магнитоуправляемого электронномеханического датчика перемещения с рабочего участка. Для расширения динамического диапазона измеряемых деформаций в предлагаемом устройстве применен электромеханический компенсатор для дистанционной корректировки 4. Задавая вращение электродвигателю 5 и, соответственно, кольцевому магниту 3, засчет эксцентриситета изменяется зазор между электронной лампой 2 и кольцевым магнитом 3, что позволяет отрегулировать датчик, тем самым расширяется динамический диапазон измерения деформаций льда.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства проявится:

- в возможности измерения деформаций льда с высокой чувствительностью и в широком диапазоне деформаций;

- в многофункциональности устройства, что позволит проводить измерения деформаций льда как в скважинах, так и на поверхности;

- в компкактности и простоте установки и эксплуатации;

- в надежности работы в полевых условиях.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Смирнов В.Н., Шушлебин А.И. Устройство для измерения деформаций льда. - Авт. св. 712744, М. Кл² G01N 25/16, 1980 г (аналог).

2. Гриднев Д.Г. Скважинный деформограф. - Авт. св. 673949. М. Кл² G01v 1/16, 1979 г (аналог).

3. Интенберг Э.А. Устройство для измерения радиальных деформаций труб. Авт. св. 315003. МПК G01 в 5/30, 1971 г. (прототип)

1. Ледовый кольцевой многофункциональный деформометр, содержащий чувствительный элемент в виде разрезного кольца с приливами и преобразователь перемещений, установленный в прорези чувствительного элемента, отличающийся тем, что в состав устройства включены приливы и стойки, выполненные съемными, а преобразователь перемещений выполнен с электромеханическим компенсатором.

2. Ледовый кольцевой многофункциональный деформометр по п.1, отличающийся тем, что электромеханический компенсатор снабжен низкооборотным реверсивным электродвигателем, а магнитоуправляемый электронно-механический преобразователь перемещений - кольцевым магнитом, который размещен на диске, насаженном на вал электродвигателя с некоторым эксцентриситетом.