精密测量仪器防风装置的设计与制作

谯生有　白芝勇(中铁一局集团第五工程有限公司，陕西宝鸡　721006)

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

QIAO Sheng-you　BAI Zhi-yong

精密测量仪器防风装置的设计与制作

谯生有白芝勇(中铁一局集团第五工程有限公司，陕西宝鸡721006)

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

QIAO Sheng-youBAI Zhi-yong

摘要野外观测时，风力对精密测量仪器观测质量的影响非常显著，当环境风力大至一定程度时，风力使仪器脚架产生共振，可造成测站观测数据超限，风力过大时甚至使测量仪器无法正常作业。根据三棱台稳定性原理设计制作的精密测量仪器防风装置具有结构精巧、携带方便、安装和拆卸快捷等特点，可有效防止风力对精密测量仪器测量精度的影响，该装置在沿海和西部戈壁等季风气候显著地区的高速铁路CPⅢ精密控制网测量中进行了应用实践，可保证高精度全站仪、电子水准仪等精密测量仪器在大风环境中的外业观测质量，提高了季风季节进行精密测量的效率。

关键词精密测量仪器外业观测防风装置

高精度全站仪、电子水准仪等精密测量仪器灵敏度极高，野外测量时，需要在良好的外界观测环境下进行观测。在高精度施工控制网测量中，当环境风力较大时，风力使仪器产生振动，造成观测数据质量很难合格，造成大量的返工重测，风力过大时即使反复重测都无法获得合格的观测数据。在东北沿海和西北戈壁等受季风影响大的地区，往往连续数月都是大风天气，高速铁路CPⅢ精密控制网测量工作中，精密测量仪器受大风影响难以正常观测，大大延误了测量工期及后续无砟轨道施工工期。要提高精密测量仪器的有效观测时间就必须为精密测量仪器配置防风装置，有单位尝试将测量仪器安置在彩钢房内避免强风影响，虽然取得了较好的防风效果，但是彩钢房质量重、体积大，需要配置专门的吊车配合才能搬运，使用不便，实用性差。

1防风装置设计原理及结构特点

1.1　设计原理

经现场实验，强风吹动仪器脚架，引起脚架共振，是造成测量仪器照准部晃动的主要原因，因此只需要将仪器照准部以下部位用防风装置遮挡住即可达到防风效果。

为了延长精密测量仪器的有效观测时间，防风装置巧妙利用正三角形及三棱台的高稳定性原理，其力学特点是：当双侧篷布受水平风力作用时，“上小下大”式三棱台的特殊几何结构将水平风力分解，一方面减小了风力对防风篷的水平推力，另一方面竖直向下的风力分量增强了防风篷的自稳作用。

1.2　结构特点

防风装置采用钢管、钢筋、篷布等材料设计制作，具有以下特点：

①能够有效减小野外风力对精密测量仪器稳定性的影响，可抵挡4～6级风力对测量仪器的影响，使有效观测时间大幅提高。

②防风装置具有三棱台式的空间特点，支撑杆与测量仪器的三脚架分布一致，便于仪器架设与安置。

③所用材料主要为管件或杆件，拆装方便，便于野外测量时携带和运输。

2主要构造及制作要求

装置主要构件及功能见表1。

表1　装置构件功能说明

图1　拉线、骨架钢管、拉杆结构示意

图2　花兰螺丝紧线器结构示意

图3　遮阳篷布俯视示意

图4　防风篷布展开示意

采用φ32的钢管做骨架，3根骨架钢管等长，一方面增加骨架强度，另一方面增加自重加强装置的稳定。

采用φ16圆钢做顶部、底部固定拉杆，拉杆端头制作成楔形，便于插入固定套管(环)。

防风篷布顶部由拉链连接，通过拉链调整篷布高度。

防风篷布和顶帽采用防水篷布制作。

3组装与拆卸

3.1　骨架组装

(1)先将骨架钢管1迎风方向架设，骨架钢管2顺风方向架设，骨架钢管安置时不得遮挡观测目标的视线，将3根顶部拉杆弯头依次插入骨架钢管顶部。

(2)再将3根底部拉杆分别插入骨架钢管的固定套管中。

(3)最后将拉线紧线器挂钩依次挂在骨架钢管1、骨架钢管2的紧线器挂钩固定环中。

(4)旋转紧线器，使拉线绷紧。

(5)将防风篷布铺设在骨架钢管1两侧，另外2根骨架钢管一侧空开用于安置仪器，用绑扎带固定好防风篷布。

(6)将顶帽固绑扎带绑扎在顶帽固定环上，将顶帽固定在骨架顶部(阴天无雨可不安装)。

(7)按骨架钢管分布位置架设仪器三脚架，安置仪器，通过观测窗照准目标，若仪器视线太低，可将调整视线拉链向下拉至合适位置，然后将篷布向内折起，每侧各用2只铁夹沿折痕夹住即可。

防风装置组装如图5所示。

图5　防风装置组装示意

3.2　迁站

短距离迁站时，先将测量仪器从防风装置中取出，然后由2人直接将防风装置抬至下一测站，当迁站距离较长时需要将防风装置拆卸后运输至下一站。

3.3　拆卸及运输

卸下并收起顶帽。

卸下并收起防风篷布。

松开紧线器，取下紧线器挂钩。

拔出底部拉杆。

拔出顶部拉杆。

将紧线器挂钩分别挂在相应骨架钢管顶端管口内，旋紧拉线。

将骨架钢管、拉杆、篷布放置在车座下面运输。

4应用效果

该防风装置在哈大客专大连段CPⅢ平面控制网测量中进行了实际应用。CPⅢ控制网测量要求观测视线清晰，确保仪器在观测过程保持稳定。东北沿海地区一年四季多风，4～6级的强风天气约占一半时间，严重影响了测量效率。精密测量仪器防风装置安装简单，约5 min即可拼装好，易携带，拆卸后可装进面包车内，重量轻，测量期间2人可以整体搬动，强风天气将全站仪或电子水准仪安置在测量防风帐装置内进行测量，将有效观测时间提高一倍以上，测量效率显著提高。

参考文献

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中图分类号：P204

文献标识码：B

文章编号：1672-7479(2015)01-0008-02

作者简介：第一谯生有(1975—)，男，1996年毕业于中南工业大学测量工程专业，工学学士，教授级高级工程师。

收稿日期：2014-11-24