专利名称：井下角度测算仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种角度测量仪器。
背景技术：
一直以来，煤矿井下施工设计对角度的量测和利用非常频繁，如何在井下快速准确的量测各类角度，并计算角度的有关函数值已成为影响井下快速确定施工设计方案的众多因素之一。目前井下量测角度的工具有矿用坡度规、地质罗盘仪等工具。坡度规和地质罗盘仪仅局限于收集角度数据而不能进行简单的角度函数值的计算。在井下现场工程技术人员不可能记忆所有角度的函数值；同时，电子计算器因不防爆不能带入井下使用。如某掘进煤巷前方遇到落差5米的断层，需要按15度上山施工，预计多少米能揭露全煤？某掘进巷道现场量测3°穿层施工，100米穿层高度是多少？这一系列的问题在井下就很难相对准确的计算出来。目前多数情况是在井下收集好角度资料，带到地面计算好后，再定施工方案，工作的效率明显不高。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的不足之处，提供一种既能够直接测量出角度数据又能够在及时准确的读出与角度函数值有关数据的井下角度测算仪。本发明解决技术问题采用如下方案井下角度测算仪，其结构特点在于测算仪包含一个正方形尺面，在正方形尺面上以其中一个直角为圆心点，以正方形边长为半径，设置一个角度区间在0°到90°角度刻盘，与角度刻盘圆心点活动连接一个靠自身重力能自由下垂的指针，与所述角度刻盘圆心点相对的正方形尺面两边分别设为竖直长度刻盘和水平长度刻盘；所述竖直长度刻盘和水平长度刻盘的刻度线将其边长等分为100等分，然后标有数值区间在0. 1-10的刻度值，其刻度值的最大值位于竖直刻度盘与水平刻度盘的交点处。本发明结构特点还在于，所述竖直长度刻盘和水平长度刻盘上，分别设置与尺边平行的水准仪。所述指针为一根挂坠陀的线绳，所述线绳长度是所述正方形边长的倍以上。所述角度刻盘、竖直长度刻盘和水平长度刻盘的均为凹于尺面的刻度线。与已有技术相比，本发明有益效果体现在1、本发明将坡度仪和直尺进行了有效的结合，利用三角函数计算公式，将角度的函数值直观的呈现在使用者的眼前，在井下的施工现场及时准确的计算出与角度函数值有关数据；无需考虑失爆问题；打破了等待工程技术人员升井后才能得知设计参数和方案的局面。2、本发明具有轻便、简单、集角度测量和函数值计算的功能于一身的优点；为现场施工设计带来便利，大大提高了工作效率，极具推广应用价值。
图1是本发明结构示意图。图2是实施例使用状态一图。图3是实施例使用状态二图。图4是本实施例使用状态三图。图5是本实施例使用状态四图。图中标号1角度刻度盘、2角度刻盘圆心点、3指针、4竖直长度刻度盘、5水平长度刻度盘、6水准仪、7待测量物。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明。如图1所示，测算仪包含一个正方形尺面，在正方形尺面上以其中一个直角为圆心，以正方形边长为半径，设置一个角度刻盘1，与角度刻盘圆心点2活动连接一个可以靠自身重力自由下垂的指针3，与角度刻盘圆心点相对的正方形尺面两边设置竖直长度刻盘 4和水平长度刻盘5 ；竖直长度刻盘4和水平长度刻盘5的刻度线将其边长等分为100等分， 其刻度值数值区间为0. 1-10，其刻度值的最大值位于竖直刻度盘4与水平刻度盘5的交点处，在竖直长度刻盘4和水平长度刻盘5上，分别设置与尺边平行的水准仪。测算仪的角度精确度设置为0. Γ，函数值的精度为0. 1 ；完全满足煤矿生产的实际需求。具体实施中，指针3由一根挂坠陀的线绳代替，为了便于测量，线绳长度应大于正方形边长的λ/ 倍。为了配合指针线绳的使用，可以进一步将角度刻盘1、竖直长度刻盘4和水平长度刻盘5的的刻度线设置为为凹于尺面的结构以便测量时指针线绳压在刻度上，角度测量仪在读取了角度值之后，通过水准仪中的气泡居中(即竖直长度刻盘或水平长度刻盘处于水平状态)，实现自由下垂的指针与竖直长度刻盘或水平长度刻盘垂直，从而准确读出该角度对应的正弦、余弦值。以下通过几个例子来进一步说明上述测量仪。例1、求坡度如图2、3所示，将井下角度测算仪的一边靠在需测量物体下方，悬挂有坠陀的线绳自然下垂运动，待线绳静止后此时即读出线绳与角度刻盘上的交点的读数来，要依据现场情况判定实际角度是读数的余角还是读数本身；图2为所测实际角度为读数的余角，图3 所测实际角度的度数。例2、求函数值或反求角度将线绳与已知角度对应好，线绳按角度方向与竖直的长度刻盘对应的数值为该角度的正切值、线绳在角度刻盘边缘固定，然后将余下的线绳取水平后与竖直的长度刻盘对应的数值为该角度的正弦值、线绳在角度刻盘边缘取垂直后与水平的长度刻盘对应的数值为该角度的余弦值，如图1所示；也可按照此方法反求角度。在直角三角形中，依据三角函数推算公式角度的正弦(sin)等于对边比斜边；余弦(cos)等于邻边比斜边；正切(tan)等于对边比邻边；如图 1 所示sin α = BC/AC = BE/AD ；cos α = AB/AC = AF/AD = A1F1/AD ；tana = BC/AB。以下通过实例来验证井下角度测算仪的应用效果。求30°的函数值sin30° , cos30°、tan30°等，普通计算器求得的值分别为 0. 5,0. 86602,0. 57735 ；通过角度测算仪读出的数据为5. 00,8. 65,5. 78将所得数值除以10 即得正确的函数值，如图5所示。求15°的函数值sinl5°、cosl5°、tanl5°等，普通计算器求得的值分别为 0. 25882,0. 96593,0. 26795 ；通过角度计算仪读出的数据为2. 59,9. 65,2. 68，将所得数值除以10即得正确的函数值，如图4所示。如前面所说的某掘进煤巷前方遇到落差5米的断层，需要按15°上山施工，预计多少米能揭露全煤？某掘进巷道现场量测3°穿层施工，100米穿层高度是多少？此时使用井下角度测算仪就可以快速准确的计算出相应的数据读出sinl5°的值为0. 259，断层落差为5m，则反求距离约为19m。读出sin3°的值为0. 054，距离为100m，可求出穿层厚度约为5.細。从以上的实例中可以看出井下角度测算仪既能够直接量测出角度数据又能够在井下的施工现场及时准确的计算出与角度函数值有关数据；打破了等待工程技术人员升井后才能得知设计参数和方案的局面。井下角度测算仪具有轻便、简单、集角度测量和函数值计算的功能于一身的优点； 为现场施工设计带来便利，大大提高了工作效率，极具推广应用价值；必将成为工程技术人员必备的工具之一。
权利要求
1.井下角度测算仪，其特征在于测算仪包含一个正方形尺面，在正方形尺面上以其中一个直角为圆心点，以正方形尺面边长为半径，设置一个角度区间在0°到90°角度刻盘 (1)，与角度刻盘圆心点(2)活动连接一个靠自身重力能自由下垂的指针(3)，与所述角度刻盘圆心点( 相对的正方形尺面两边分别设为竖直长度刻盘(4)和水平长度刻盘(5)； 所述竖直长度刻盘(4)和水平长度刻盘(5)的刻度线将其边长等分为100等分，然后标有数值区间在0. 1-10的刻度值，其刻度值的最大值位于竖直刻度盘(4)与水平刻度盘(5)的交点处。
2.根据权利要求1所述的井下角度测算仪，其特征在于，所述竖直长度刻盘(4)和水平长度刻盘( 上，分别设置与尺边平行的水准仪。
3.根据权利要求2所述的井下角度测算仪，其特征在于，所述指针C3)为一根挂坠陀的线绳，所述线绳长度是所述正方形边长的λ/ 倍以上。
4.根据权利要求3所述的井下角度测算仪，其特征在于，所述角度刻盘(1)、竖直长度刻盘(4)和水平长度刻盘(5)的均为凹于尺面的刻度线。
全文摘要
本发明公开了一种井下角度测算仪，其特征在于测算仪包含一个正方形尺面，在正方形尺面上以其中一个直角为圆心，以正方形边长为半径，设置一个角度刻盘(1)，与刻度盘圆心点(2)活动连接有可以靠自身重力自由下垂的指针(3)，与所述刻度盘圆心点相对的正方形尺面两边设置竖直长度刻盘(4)和水平长度刻盘(5)；所述竖直长度刻盘(4)和水平长度刻盘(5)的刻度值是将其边长等分为100等分的分值，其刻度值的最大值位于竖直刻度盘(4)与水平刻度盘(5)的交点处。本发明既能够直接测量出角度数据又能够在及时准确的读出与角度函数值有关数据；打破了工程技术人员需计算或查询资料才能得知设计参数和方案的局面。
文档编号G01C1/00GK102374858SQ201110273890
公开日2012年3月14日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者单景新, 张陆彪, 王德帝, 王立功, 胡荣杰, 蒋亮亮, 袁中帮 申请人:安徽恒源煤电股份有限公司刘桥第一煤矿