Курвиметр

Дорожные колеса (курвиметры)

Что за штука – этот курвиметр? Что кроется под этим непонятным словом? И какое отношение оно имеет к дорогам? Наверное, все из нас не раз задавали себе такие вопросы. Сейчас мы снимем завесу тайны над этим загадочным прибором.

Давайте сначала начнем с названия. Такое странное слово пришло к нам из латинского и греческого языков и обозначает оно соответственно «изогнутый» (curvus) и «измеряю» (metreo).

Главная задача курвиметров – это измерение длины линий любой формы (в том числе и извилистой), что делает их незаменимыми при определении расстояний на планах, чертежах, картах или на реальных объектах.

Чтобы подсчитать длину какой-либо линии достаточно провести по ней этим инструментом от ее одного конца до другого. Погрешность подобного устройства примерно 0,5%.

Более совершенный вариант – электронный курвиметр, имеет уже жидкокристаллический дисплей и способен производить более серьезные вычисления в разных единицах измерения (километры, мили и морские мили). Измерительная погрешность у такого прибора – 0,2%.

Но все это курвиметры совсем небольших размеров, умещающиеся в ладони одной руки. Существуют подобные инструменты и гораздо больших габаритов, поскольку не все расстояния определяются на картах в теплых кабинетах. Часто это необходимо проделать и на реальной дороге.

В наши дни подобные измерительные инструменты не менее востребованы. Как и ручные курвиметры, дорожные тоже бывают механическими (аналоговыми) и электронными. Принцип их действия также не отличается от маленьких собратьев.

Сегодня дорожные колеса могут помочь измерить длину железнодорожных путей или труднопроходимых дорог, они используются на местах совершения дорожно-транспортных происшествий, при производстве строительных или ландшафтных работ, инвентаризации сельскохозяйственных, либо лесных земель.

То есть эти приборы справятся там, где нецелесообразно применять дорогостоящее измерительное оборудование (дальномеры), либо процесс будет слишком трудоемким (например, рулетки и мерные ленты).

У каждого из этих двух типов дорожных курвиметров есть свои преимущества.

С другой стороны, электронные инструменты способны проводить недоступные для механических приборов вычисления с высокой точность измерения, запоминать и переводить их результаты в разные системы измерения. Причем, благодаря наличию подсветки, даже в темное время суток, либо при недостаточном освещении.

Мерные колеса могут быть всяких размеров, с разными типами колес (просто дисковые, либо со спицами), или отличаться диапазонами измерения и ценой деления.

Виды и особенности электродвигателей

Наш материал будет посвящен электроприводу — одному из самых старых устройств, разработка которого началась еще в середине XIX столетия. Впрочем, несмотря на прошедшие века, эти устройства вполне комфортно чувствуют себя и в первой четверти 21 века. Электрические двигатели популярны, востребованы, а их мощностные спецификации совершенствуются. Мы не будем рассказывать о том, как сделать электродвигатель, но давайте узнаем, как устроены электромоторы, какими они бывают и как их подобрать, по каким техническим спецификациям их классифицируют и где они нашли применение.

Устройство и принцип работы электродвигателя

Электрический двигатель — изделие, которое преобразует электроэнергию в механическую. Достигается это при помощи работы внутренних механизмов электромотора. Необходимо отметить, что движок — это главная деталь привода.

Есть определенные рабочие режимы электрического привода, когда мотор выполняет функцию преобразователя электроэнергии (другими словами — выступает в роли электрогенератора).

В зависимости от спецификаций механики движения, выделяют различные виды электродвигателей. Среди них

• вращающиеся;
• линейные и другие типы.

Подробно вопросы классификации мы рассмотрим в соответствующем разделе, но внесем одну ясность — зачастую под понятием “электрический двигатель” рассматриваются именно вращающиеся модели, получившие наибольшее распространение и, как следствие, применения в самых разных сферах, отраслях.

схема электродвигателя

По виду создаваемого механического движения модели бывают вращающиеся, линейные и т.д. Под электроприводами очень часто подразумевают именно вращающиеся, так как они получили самое большое распространение и, как следствие, применение, чем другие виды двигателей.

Из чего состоит электродвигатель

Что понять, как работает электродвигатель мы должны разобраться, как устроен электродвигатель, из чего он состоит, узнать плюсы и минусы изделий. Главными деталями (а мы рассматриваем именно вращающийся электромотор), обеспечивающими плавный пуск двигателя, являются

• статор — неподвижный компонент;
• ротор — механизм, отвечающий за вращательные движения.

Эти основные элементы присущи всем моделям вне зависимости от их типа.

Чаще всего компании—производители помещают ротор внутри статора, для достижения оптимального КПД электродвигателя. Если же движок имеет противоположную состав конструкции, подразумевающей расположение подвижного компонента снаружи, то такие изделия являются асинхронными или обращенными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.

схема электропривода

Как работает электродвигатель

Обратимся к физике и рассмотрим принцип функционирования электропривода. Так, по закону Ампера мы имеем проводник (I). Он находится в магнитном поле, соответственно, на него оказывает действие сила (F). В том случае, если проводник (I) согнут в специальную рамку, в магнитном поле наблюдается следующая картинана обе стороны рамки, расположенные под углом в 90 градусов, оказывают воздействие разнонаправленные силы (F), которые и создают вращательные движения.

Для обеспечения постоянного момента вращения на якорях движков устанавливают специальные витки. Что касается магнитного поля, то оно достигается за счет использование магнитов (также могут применяться электромагниты — провода, которыми обматывают сердечник) из—за чего энергия, воздействующая на рамки проводника, индуцирует электричество, что способствует высокому КПД движка.

схема электромотора

Пневматические отбойные молотки и особенности их функционирования

Отличаются такие устройства простотой конструкции, что влияет не только на их стоимость, но и ресурс работы. Единственный недостаток пневматических устройств в том, что применяются они совместно с компрессорами, которые функционируют от электричества. Это означает, что воспользоваться пневматическим отбойником нельзя там, где отсутствует централизованное электроснабжение, или же только при условии наличия электрогенератора, но в таком случае, проще приобрести электрический инструмент. Принцип работы у пневматических отбойных молотков еще более прост, чем электрических и бензиновых аналогов. Чтобы разобраться, как он работает, рассмотрим схему на рисунке ниже.

На схеме обозначены важные конструктивные элементы. Роль привода исполняет сжатый воздух, подаваемый от компрессора по шлангу, который подсоединяется к штуцеру. Принцип работы инструмента следующий:

1. При запуске компрессора, инструмент работает в режиме холостого хода, то есть, рабочий элемент под номером 5 не совершает ударных действий.
2. Переход в рабочий режим происходит после того, как оператор берет в руки инструмент, и упирает его рабочим элементом (насадкой) в материал, который необходимо раздробить.
3. Происходит это следующим образом: в режиме холостого хода клапан 9 на схеме выталкивается воздухом вверх, и не позволяет пропускать его к рабочему механизму.
4. Когда мастер упирается в рукоятку, то клапан закрывается, и сжатый воздух поступает к рабочему механизму.
5. Изначально воздухом заполняется камера 6, в которой расположен поршень с бойком. В ней происходит создание зоны повышенного давления.
6. Под поршнем создается зона пониженного давления, то есть, происходит разрежение воздуха.
7. Поршень с бойком направляется вниз (от избыточного давления), воздействуя на тыльную сторону установленной в патроне инструмента насадки.
8. Удар от насадки передается к обрабатываемому объекту, осуществляя его разрушение.
9. Обратное движение насадки происходит за счет изменения канала подачи воздуха. Реализуется это конструктивно при помощи специального механизма. В стволе инструмента имеется 4 отверстия, два из которых являются глухими, а два сквозные. В глухие отверстия устанавливаются штифты воздухораспределительного механизма, за счет которого и происходит попеременная подача воздуха в соответствующие каналы инструмента.
10. Под поршнем возрастает давление, а над ним происходит разрежение. Таким образом, создается ударный эффект, при котором осуществляется разрушающее воздействие обрабатываемого материала.

Скорость совершения ударов составляет примерно от 25 до 30 ударов секунду, что соответствует значению электрических инструментов. Как устроен пневматический отбойный молоток внутри, можно посмотреть на видео, где показан процесс разборки инструмента.

Инструменты такого типа имеют множество различных преимуществ. Одними из основных достоинств являются:

• простота конструкции;
• высокий уровень ремонтопригодности;
• нечастое возникновение неисправностей;
• отсутствие привода снижает вес инструмента;
• низкая стоимость;
• возможность использования в помещениях с высокой влажностью и концентрацией газов.

Недостатком является не только зависимость от компрессора, который питается от электричества, но еще и важность использования нагнетателя воздуха с вместительным ресивером. Это необходимо для того, чтобы обеспечить стабильную подачу воздуха

Это интересно! Если в хозяйстве имеется высокопроизводительный компрессор, то самый оптимальный вариант отбойного молотка — пневматический.

Характеристики автоматов

Выбирая автоматический выключатель, имеет смысл ориентироваться на характеристики устройства. Это показатель, по которому можно определить чувствительность устройства к возможному превышению значений тока. Разные виды автоматических выключателей имеют свою маркировку — по ней легко понять, насколько оперативно оборудование будет реагировать на превышение значений тока к сети. Некоторые выключатели реагируют мгновенно, другие активизируются в течение определенного периода времени.

• А — маркировка, которая проставляется на самых чувствительных моделях оборудования. Автоматы такого типа сразу же регистрируют факт перегрузки и оперативно реагируют на нее. Они используются с целью защиты оборудования, характеризующегося высокой точностью, а вот в быту их встретить практически невозможно
• В — характеристика, которой обладают выключатели, срабатывающие с несущественной задержкой. В быту выключатели с соответствующей характеристикой используются вместе с компьютерами, современными ЖК-телевизорами и другой дорогостоящей бытовой техникой
• С — характеристика автоматов, которые имеют наиболее широкое распространение в быту. Оборудование начинает функционировать с небольшой задержкой, которой бывает достаточно для отложенной реакции на зарегистрированные сетевые перегрузки. Сеть отключается прибором только в том случае, если у нее есть неисправность, действительно имеющая значение
• D — характеристика выключателей, обладающих минимальной чувствительностью к превышению показателей тока. В основном, подобные устройства используются в рамках подвода электричества к зданию. Они устанавливаются в щитках, под их контролем находятся практически все сети. Такие устройства выбираются в качестве запасного варианта, так как они активизируются только в том случае, если автомат вовремя не включился.

Все параметры автоматических выключателей написаны на лицевой части

Чем можно заменить курвиметр

Что делать, если встал остро вопрос узнать расстояние, когда карта показывает сильно изогнутую линию? Вместо курвиметра, при его отсутствии либо в экстренных ситуациях, можно воспользоваться ручными часами с механикой и стрелочным циферблатом.

• Нужно снять часы с руки и освободить от ремешка.
• Головку, которой обычно заводят механизм, нужно оттянуть, как для перевода стрелки.
• Далее корпус часов нужно приложить к карте или плану местности.
• Зафиксировать показания подвижной стрелки на записи.
• Заводным колёсиком постараться повторить контур искомого пути, прокатив им по линии.
• Записать новые показания стрелки.
• Чтобы понять, сколько это будет в см, этим же колёсиком следует прокатить по линейке, чтобы увидеть, на сколько стрелка отклоняется при шаге в 1 см.

Вычислив в см длину искомой линии на изображении, нужно соотнести её с имеющимся масштабом и получить реальные цифры. Только следует учесть, что погрешность будет гораздо больше, чем у курвиметра.

Точное измерение расстояний, и особенно не прямых участков, необходимо во многих областях деятельности. Строительство гражданских и производственных объектов, дорожные работы и даже оценка расстояний на топографической карте ведется с помощью специального измерительного прибора – курвиметра.

Специальные устройства

Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.

Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:

• непосредственно устройство имеет полудиск с нанесенной измерительной шкалой;
• линейка обладает собственным передвижным сектором, где нанесена шкала нониуса;
• закрепление передвижного сектора линейки осуществляется стопорным винтом.

Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.

Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.

Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.

Как пользоваться курвиметром

1. Измеряя общую протяжённость маршрута не надо пытаться измерить всю его длину сразу от начала до конца. Лучше всего измерять отрезками от одного ориентира к другому. Дело здесь не в том, что может не хватить всей длины шкалы. С увеличением длины отрезка, который измеряется, увеличивается погрешность измерений. Её значение увеличивают неудобное положение при измерении, усталость, дрожь в руках и др. факторы, особенно в полевых условиях.

2. По возможности необходимо использовать карту большего масштаба. «Пятисотметровка» с масштабом 1 : 50 000 и «километровка» 1 : 100 000 подходят лучше всего.

3. Для наибольшей точности необходимо тщательно обводить все изгибы дороги.

4. Пользуемся курвиметром — чтобы исключить ошибку, каждый отрезок на карте надо проводить несколько раз. Особенно это актуально в случае с механическим курвиметром. Электронные варианты курвиметров позволяют измерять десятые и тысячные доли.

5. При использовании механического курвиметра и использовании карт с масштабами более 1 : 100 000 округлять значения надо поочерёдно в большую и меньшую сторону для более точных результатов.

6. На отрезках между главными ориентирами, дополнительно отдельно замерять расстояния и до второстепенных ориентиров на пути следования: мост через реку, овраг, перекрёсток и др. Это позволит постоянно контролировать местоположение по маршруту и точно знать уже пройденное расстояние и оставшиеся до финиша.

7. Нанося результаты замеров на карту желательно использовать дробный вариант записи, например А/В. Числитель А — расстояние от предыдущего ориентира, знаменатель В — расстояние от начала маршрута. Такой способ позволяет лучше ориентироваться на местности.

Пользуемся курвиметром — пример:

Старт 0/0 — поворот налево, выезд с грунтовки на асфальтированное шоссе 4/4 — мост через речку 4/8 — село Хацапетовка 5/13 – турстоянка 6/19 – перевал и так далее.

Также читать на эту тему:

Курвиметры для туристов. Измерить расстояние на карте можно при помощи линейки или циркуля. Но, эти приспособления могут измерять только прямые отрезки, тогда, как веломаршрут очень редко проходит по прямой. Когда маршрут проходит по извилистым тропам и дорогам, его измерение с помощью линейных инструментов…

Картография в велотуризме. Информация, которая помогает туристу в дороге и быту о туристической инфраструктуре, такой как: кемпинги; туристические стоянки; гостиницы; места, где можно пополнит запас воды и продуктов. Так как путешествуют для того, чтобы многое увидеть, то карты должны содержать информацию…

Планирование велопохода. Планирование велопохода также интересно и увлекательно, как его осуществление. Особенно хорошо это получается зимой, в ожидании начала сезона. При отсутствии практики езды, эта ниша заполняется рассматриванием карт, составлением будущих маршрутов, изучением рельефа и…

Использование GPS навигатора для поездок на велосипеде. Глобальная система позиционирования была разработана американскими военными в конце семидесятых и начале восьмидесятых годов прошлого века. После того, как правительство США открыло систему для общего пользования, она стала применяться практически во всех сферах жизни…

Категория сложности велопохода. 3-я категория сложности. Количество, дней – 10. Общее расстояние не менее, км – 500. По равнинной местности: не менее 200 км по грунтовым дорогам, лесным и полевым тропам, при их отсутствии не менее 1000 км по дорогам с твёрдым покрытием…

Курвиметры для местности

Курвиметр для измерения расстояния на местности также называется дорожное колесо. Он используется для установки разметки на местности и измерения расстояния. Применяя колесо можно получить точные данные, погрешность которых будет намного меньше, чем у рулетки. Прибор позволяет получить длину поверхности с учетом всех углублений и бугорков. Счетчик дорожного курвиметра может устанавливаться внизу возле самого колеса, или вверху на рукояти.

По конструкции счетчика данные устройства разделяют на 2 вида:

• Механические.
• Электронные.

Механические

Механический счетчик состоит из круглых цилиндров, по периметру которых нанесены цифры от 0 до 9. Эта конструкция полностью идентична той, что используется в старых автомобилях для отображения пробега авто, или электрических счетчиках для измерения потребления энергии. Сбоку счетчика имеется кнопка для быстрого обновления данных. При нажатии, установленная внутри устройства пружина, возвращает цилиндры в исходное положение, поворачивая их к циферблату стороной с о.

Расстояние, которое можно измерить механическим счетчиком, обычно составляет 1 км. После того как устройство покажите 999 м, если продолжить движение, счетчик обнулится. Если нужно измерить более длинное расстояние, то после каждого такого обнуления необходимо записывать, что пройден 1 км. После измерения нужно суммировать все отрезки. Для масштабных измерений на большие расстояния производители предлагают большой выбор курвиметров с более емким счетчиком. Счетчик отображает длину в метрах, а не количество оборотов колеса.

В том случае, если необходимо проводить измерение на ровной поверхности, когда можно идти быстро, стоит выбрать курвиметр с колесом большого диаметра. Оно катится гораздо быстрее и от него меньше устает рука. Обычно диаметр такого колеса составляет 31,847 см. Таким образом, длина колеса, как и его оборот, составит ровно 1 м. Если счетчик сломается, то можно просто считать количество оборотов колеса, что будет соответствовать длине расстояния в метрах.

Электронные

Курвиметры с электронным счетчиком и ДК-дисплеем являются более удобными для работы, хотя и менее надежными. Для их питания необходимо две пальчиковые батарейки. Недостатком таких приборов является опасность снижение заряда батареек в полевых условиях. К достоинствам можно отнести наличие собственной памяти, а также возможность переключаться из метрической системы на мили и другие единицы измерения. Такие приборы имеют собственную память. Отдельные модели способны высчитывать площадь участка местности, которая была обведена колесом.

Корпус курвиметра с электрическим или механическим счетчиком может складываться, что позволяет его компактно транспортировать. Высота стойки выставляется под рост оператора. Фактический диаметр колеса может быть разным. Чем оно меньше, тем компактней можно уложить устройство в кейс. При выборе дорожного колеса следует ориентироваться по тому, на какой местности будет осуществляться измерение. Поверхность колеса может быть гладкой, что хорошо для асфальта, или шипованной, что обеспечивает эффективное сцепление на грунтовых дорогах и предотвращает скольжение.

Преимущества и недостатки механических и электронных приборов

По методу вычисления выделяют:

• механический курвиметр;
• электронный курвиметр.

Каждый из приборов имеет определенные как преимущества, так и недостатки. Для более комфортного использования разных моделей механических курвиметров, для измерения расстояний непосредственно на местности, стандартный циферблат со временем был заменен на счетчик.

Механический курвиметр состоит из ручки, циферблата и зубчастого колеса. На циферблате может быть несколько шкал для преобразования оборотов колеса в несколько мер длинны одновременно. Все зависит от конкретной модели механического прибора. Своим внешним видом такой прибор похож на карманные часы.

Преимущества механического курвиметра:

• долговечность благодаря стойкому к ударам корпусу;
• влагоустойчивость;
• отсутствие ограничений в использовании;

Недостатки этого вида прибора:

• сложности при вычислении;
• временные затраты для необходимых просчетов;
• человеческий фактор;
• погрешность 0,5%.

Что касается электронных курвиметров, то основное отличие данного вида от предыдущего заключается в том, что все расчеты проводятся автоматически и выводятся на дисплей прибора.

Среди основных преимуществ электронных моделей курвиметров:

• полная автоматизация необходимых расчетов;
• встроенная память;
• возможность оснастить прибор дополнительными составляющими;
• надежность сохранения полученных данных и возможность их синхронизации на нужное устройство;
• максимально точные данные в результате использования.

Недостатки электронного курвиметра:

• зависимость питания прибора от аккумулятора или других видов устройств;
• чувствительность к факторам окружающей среды.

Если говорить о видах курвиметров в зависимости от выполняемых задач, что фактически определяет функциональность самого прибора, выделяют дорожные и ручные курвиметры. Первые используются для измерения длины, то есть с их помощью измеряют расстояния на картах, схемах и различных чертежах. Такой прибор незаменим на начальных этапах строительства и является очень популярным в туризме, так как именно с его помощью можно составить необходимый маршрут, учитывая рельеф определенной местности.

Для измерения расстояний на местности используют так называемое дорожное колесо. Такой прибор является довольно габаритным, но принцип работы его тот же. Длина окружности зубчатого колеса такого прибора обычно равна 1 метру, а циферблат заменен счетчиком, который обнуляется после одного километра пройденного расстояния. Обычно дорожный курвиметр очень удобен и легок в использовании, поскольку весит он около трех килограмм и имеет телескопическую ручку.

Электродинамический измерительный механизм

Электродинамический измерительный механизм (рис. 4 и 5) состоит из двух катушек — неподвижной А, имеющей две секции, и подвижной Б, укрепленной на одной оси с указательной стрелкой, крылом В воздушного успокоителя и двумя спиральными пружинами.

При прохождении тока I1, по неподвижной катушке и тока I2 по подвижной катушке между ними возникает электродинамическое взаимодействие. В результате на подвижную катушку будет действовать пара сил FF (рис. 4), то есть вращающий момент. Поворот подвижной катушки происходит до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом пружин.

При постоянном токе вращающий момент и угол поворота подвижной катушки пропорционален произведению токов в катушках. При переменном токе

Рис. 4. Электродинамический измерительный механизм

Рис. 5. Получение вращающего момента в электродинамическом измерительном механизме

вращающий момент и пропорциональный ему угол поворота подвижной катушки определяется произведением действующих значений токов в катушках и косинусу угла сдвига между ними.

Отсутствие стали в измерительном механизме, а следовательно, и погрешности от остаточной индукции обеспечивают возможность изготовить эти механизмы для измерений высокой точности.

Для уменьшения погрешностей от внешних магнитных полей, обусловленных слабым магнитным полем измерительного механизма, применяются те же средства, что и для электромагнитных измерительных механизмов.

Слабому магнитному полю соответствует слабый вращающий момент и, следовательно, для получения высокой точности необходимо уменьшить погрешность от трения. Это достигается уменьшением веса подвижной части и безупречной обработкой осей и опор. Кроме того, поперечное сечение пружин и проводов подвижной катушки мало, поэтому электродинамический измерительный механизм чувствителен к перегрузке.

Электронный тонометр с установкой на запястье

Среди электронных тонометров имеется модель, замеряющая давление на запястье. Этот прибор не имеет манжеты, а просто закрепляется в районе запястья, на экране выводятся показатели. Чтобы они были точными, закрепив прибор на месте, нужно сесть и расслабиться, держать руку с тонометром на уровне груди.

Устройство на запястье

Данная модель укорачивает время измерения давления и идеально подходит спортсменам, потому что они могут контролировать показатели во время тренировок. Правда имеется недостаток – это высокая погрешность во время выполнения упражнений. Медики рекомендуют использовать данную модель людям до 40 лет. У старшего поколения сосуды изнашиваются и, особенно в области запястий, что снижает достоверность измерений.

Плюсы запястного тонометра:

• небольшой вес и габариты, его можно носить с собою везде и всегда;
• простота в работе, не нужно даже раздеваться;
• возможность делать замеры в любом месте и даже на бегу;
• не нужно подбирать манжету;
• имеет много функций, доступных обычному тонометру-автомату.

Минусы запястного тонометра:

• есть ограничения в применении по возрасту;
• очень хрупкий прибор, требует бережного применения;
• при движении показывает результаты с большой погрешностью;
• высокая цена.

Покупая данный вид прибора, необходимо учитывать перечисленные недостатки и ограничения.