專利名稱：井下角度測算儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種角度測量儀器。
背景技術：
一直以來，煤礦井下施工設計對角度的量測和利用非常頻繁，如何在井下快速準確的量測各類角度，并計算角度的有關函數(shù)值已成為影響井下快速確定施工設計方案的眾多因素之一。目前井下量測角度的工具有礦用坡度規(guī)、地質羅盤儀等工具。坡度規(guī)和地質羅盤儀僅局限于收集角度數(shù)據(jù)而不能進行簡單的角度函數(shù)值的計算。在井下現(xiàn)場工程技術人員不可能記憶所有角度的函數(shù)值；同時，電子計算器因不防爆不能帶入井下使用。如某掘進煤巷前方遇到落差5米的斷層，需要按15度上山施工，預計多少米能揭露全煤？某掘進巷道現(xiàn)場量測3°穿層施工，100米穿層高度是多少？這一系列的問題在井下就很難相對準確的計算出來。目前多數(shù)情況是在井下收集好角度資料，帶到地面計算好后，再定施工方案，工作的效率明顯不高。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種既能夠直接測量出角度數(shù)據(jù)又能夠在及時準確的讀出與角度函數(shù)值有關數(shù)據(jù)的井下角度測算儀。本發(fā)明解決技術問題采用如下方案井下角度測算儀，其結構特點在于測算儀包含一個正方形尺面，在正方形尺面上以其中一個直角為圓心點，以正方形邊長為半徑，設置一個角度區(qū)間在0°到90°角度刻盤，與角度刻盤圓心點活動連接一個靠自身重力能自由下垂的指針，與所述角度刻盤圓心點相對的正方形尺面兩邊分別設為豎直長度刻盤和水平長度刻盤；所述豎直長度刻盤和水平長度刻盤的刻度線將其邊長等分為100等分，然后標有數(shù)值區(qū)間在0. 1-10的刻度值，其刻度值的最大值位于豎直刻度盤與水平刻度盤的交點處。本發(fā)明結構特點還在于，所述豎直長度刻盤和水平長度刻盤上，分別設置與尺邊平行的水準儀。所述指針為一根掛墜陀的線繩，所述線繩長度是所述正方形邊長的倍以上。所述角度刻盤、豎直長度刻盤和水平長度刻盤的均為凹于尺面的刻度線。與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明將坡度儀和直尺進行了有效的結合，利用三角函數(shù)計算公式，將角度的函數(shù)值直觀的呈現(xiàn)在使用者的眼前，在井下的施工現(xiàn)場及時準確的計算出與角度函數(shù)值有關數(shù)據(jù)；無需考慮失爆問題；打破了等待工程技術人員升井后才能得知設計參數(shù)和方案的局面。2、本發(fā)明具有輕便、簡單、集角度測量和函數(shù)值計算的功能于一身的優(yōu)點；為現(xiàn)場施工設計帶來便利，大大提高了工作效率，極具推廣應用價值。


圖1是本發(fā)明結構示意圖。圖2是實施例使用狀態(tài)一圖。圖3是實施例使用狀態(tài)二圖。圖4是本實施例使用狀態(tài)三圖。圖5是本實施例使用狀態(tài)四圖。圖中標號1角度刻度盤、2角度刻盤圓心點、3指針、4豎直長度刻度盤、5水平長度刻度盤、6水準儀、7待測量物。
具體實施例方式以下結合附圖通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。如圖1所示，測算儀包含一個正方形尺面，在正方形尺面上以其中一個直角為圓心，以正方形邊長為半徑，設置一個角度刻盤1，與角度刻盤圓心點2活動連接一個可以靠自身重力自由下垂的指針3，與角度刻盤圓心點相對的正方形尺面兩邊設置豎直長度刻盤 4和水平長度刻盤5 ；豎直長度刻盤4和水平長度刻盤5的刻度線將其邊長等分為100等分， 其刻度值數(shù)值區(qū)間為0. 1-10，其刻度值的最大值位于豎直刻度盤4與水平刻度盤5的交點處，在豎直長度刻盤4和水平長度刻盤5上，分別設置與尺邊平行的水準儀。測算儀的角度精確度設置為0. Γ，函數(shù)值的精度為0. 1 ；完全滿足煤礦生產的實際需求。具體實施中，指針3由一根掛墜陀的線繩代替，為了便于測量，線繩長度應大于正方形邊長的λ/ 倍。為了配合指針線繩的使用，可以進一步將角度刻盤1、豎直長度刻盤4和水平長度刻盤5的的刻度線設置為為凹于尺面的結構以便測量時指針線繩壓在刻度上，角度測量儀在讀取了角度值之后，通過水準儀中的氣泡居中(即豎直長度刻盤或水平長度刻盤處于水平狀態(tài))，實現(xiàn)自由下垂的指針與豎直長度刻盤或水平長度刻盤垂直，從而準確讀出該角度對應的正弦、余弦值。以下通過幾個例子來進一步說明上述測量儀。例1、求坡度如圖2、3所示，將井下角度測算儀的一邊靠在需測量物體下方，懸掛有墜陀的線繩自然下垂運動，待線繩靜止后此時即讀出線繩與角度刻盤上的交點的讀數(shù)來，要依據(jù)現(xiàn)場情況判定實際角度是讀數(shù)的余角還是讀數(shù)本身；圖2為所測實際角度為讀數(shù)的余角，圖3 所測實際角度的度數(shù)。例2、求函數(shù)值或反求角度將線繩與已知角度對應好，線繩按角度方向與豎直的長度刻盤對應的數(shù)值為該角度的正切值、線繩在角度刻盤邊緣固定，然后將余下的線繩取水平后與豎直的長度刻盤對應的數(shù)值為該角度的正弦值、線繩在角度刻盤邊緣取垂直后與水平的長度刻盤對應的數(shù)值為該角度的余弦值，如圖1所示；也可按照此方法反求角度。在直角三角形中，依據(jù)三角函數(shù)推算公式角度的正弦(sin)等于對邊比斜邊；余弦(cos)等于鄰邊比斜邊；正切(tan)等于對邊比鄰邊；如圖 1 所示sin α = BC/AC = BE/AD ；cos α = AB/AC = AF/AD = A1F1/AD ；tana = BC/AB。以下通過實例來驗證井下角度測算儀的應用效果。求30°的函數(shù)值sin30° , cos30°、tan30°等，普通計算器求得的值分別為 0. 5,0. 86602,0. 57735 ；通過角度測算儀讀出的數(shù)據(jù)為5. 00,8. 65,5. 78將所得數(shù)值除以10 即得正確的函數(shù)值，如圖5所示。求15°的函數(shù)值sinl5°、cosl5°、tanl5°等，普通計算器求得的值分別為 0. 25882,0. 96593,0. 26795 ；通過角度計算儀讀出的數(shù)據(jù)為2. 59,9. 65,2. 68，將所得數(shù)值除以10即得正確的函數(shù)值，如圖4所示。如前面所說的某掘進煤巷前方遇到落差5米的斷層，需要按15°上山施工，預計多少米能揭露全煤？某掘進巷道現(xiàn)場量測3°穿層施工，100米穿層高度是多少？此時使用井下角度測算儀就可以快速準確的計算出相應的數(shù)據(jù)讀出sinl5°的值為0. 259，斷層落差為5m，則反求距離約為19m。讀出sin3°的值為0. 054，距離為100m，可求出穿層厚度約為5.細。從以上的實例中可以看出井下角度測算儀既能夠直接量測出角度數(shù)據(jù)又能夠在井下的施工現(xiàn)場及時準確的計算出與角度函數(shù)值有關數(shù)據(jù)；打破了等待工程技術人員升井后才能得知設計參數(shù)和方案的局面。井下角度測算儀具有輕便、簡單、集角度測量和函數(shù)值計算的功能于一身的優(yōu)點； 為現(xiàn)場施工設計帶來便利，大大提高了工作效率，極具推廣應用價值；必將成為工程技術人員必備的工具之一。
權利要求
1.井下角度測算儀，其特征在于測算儀包含一個正方形尺面，在正方形尺面上以其中一個直角為圓心點，以正方形尺面邊長為半徑，設置一個角度區(qū)間在0°到90°角度刻盤 (1)，與角度刻盤圓心點(2)活動連接一個靠自身重力能自由下垂的指針(3)，與所述角度刻盤圓心點( 相對的正方形尺面兩邊分別設為豎直長度刻盤(4)和水平長度刻盤(5)； 所述豎直長度刻盤(4)和水平長度刻盤(5)的刻度線將其邊長等分為100等分，然后標有數(shù)值區(qū)間在0. 1-10的刻度值，其刻度值的最大值位于豎直刻度盤(4)與水平刻度盤(5)的交點處。
2.根據(jù)權利要求1所述的井下角度測算儀，其特征在于，所述豎直長度刻盤(4)和水平長度刻盤( 上，分別設置與尺邊平行的水準儀。
3.根據(jù)權利要求2所述的井下角度測算儀，其特征在于，所述指針C3)為一根掛墜陀的線繩，所述線繩長度是所述正方形邊長的λ/ 倍以上。
4.根據(jù)權利要求3所述的井下角度測算儀，其特征在于，所述角度刻盤(1)、豎直長度刻盤(4)和水平長度刻盤(5)的均為凹于尺面的刻度線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下角度測算儀，其特征在于測算儀包含一個正方形尺面，在正方形尺面上以其中一個直角為圓心，以正方形邊長為半徑，設置一個角度刻盤(1)，與刻度盤圓心點(2)活動連接有可以靠自身重力自由下垂的指針(3)，與所述刻度盤圓心點相對的正方形尺面兩邊設置豎直長度刻盤(4)和水平長度刻盤(5)；所述豎直長度刻盤(4)和水平長度刻盤(5)的刻度值是將其邊長等分為100等分的分值，其刻度值的最大值位于豎直刻度盤(4)與水平刻度盤(5)的交點處。本發(fā)明既能夠直接測量出角度數(shù)據(jù)又能夠在及時準確的讀出與角度函數(shù)值有關數(shù)據(jù)；打破了工程技術人員需計算或查詢資料才能得知設計參數(shù)和方案的局面。
文檔編號G01C1/00GK102374858SQ201110273890
公開日2012年3月14日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權日2011年9月15日
發(fā)明者單景新, 張陸彪, 王德帝, 王立功, 胡榮杰, 蔣亮亮, 袁中幫 申請人:安徽恒源煤電股份有限公司劉橋第一煤礦