直角测量装置 该项发明可用于设置现有的或未有的垂直界线。适用于建筑工程、建造和修理作业等方面。
此装置一方面适宜于家庭修理和园艺爱好者使用,另一方面也适宜于专业技术人员使用,如泥瓦工、砖石工、电工、木工、屋面工、园艺工、园林设计师等。
以上所提及的这些技术人员在工作中经常会碰到以下问题:在建造房屋、阳台、围墙、种植园、屋架等的时候,如何划定与其它现有的或未有的界线相垂直的界线?
在私人用途领域,有被称为“泥瓦工专用”的直角器。直角器由两块铁皮焊接而成,呈90度直角。这样的直角器无法承受撞击,并只在小体积(小于2米)的范围才能精确。
园艺爱好者也无法有效的求助于这一装置,因为它不适用于如草坪,花园,通道等的平面建筑。由于缺乏有效的工具,他们在作业时一般只能用约莫估计的方法。
而职业技术人员可以有以下三种方法:
1)使用泥瓦工的直角器,由于以上提到的缺陷,作业会受到限制。
2)“3,4,5”方法,即勾股定理:两直角边平方和等于斜边的平方(3×3+4×4=5×5)。这个方法的优点在于精确,但在使用中就显得过于陈旧和复杂,同时需要两个人在场外加一把十米卷尺。而且由于必须测得三边的精确长度,在艰难的作业条件下,往往会有误差。
3)几何测量镜。该仪器非常地精确但价格昂贵,而且容易损坏,需要非常小心谨慎的操作。
以上所列的方法都不能满足需求。所以往往由于夹角的误差,管道工在装置浴缸时得多挖上好几厘米;铺石工经常会在一间屋子里遇到10厘米以上的误差,尽管有时这些房屋还是近期建造的。
为此,该项发明提供一件有效的装置,以简单、快速、精确的方法来解决问题。包括在长距离(几十米)范围使用,操作并不复杂,也不会造成误差。
根据此项发明,该装置用于设置现有的或未有的垂直界线,主要适用于建筑工程或建造修理等方面。其包括一条无弹性的软线,同时系在三个以上的固定物上。这几个固定物被固定在预定位置上,各有至少三种适用的固定用具以支撑固定物。每个固定用具的直径等于固定物的内直径,以把软线垂直于相应固定物的XX轴。
该装置包括一条无弹性的软线,系有多个环以构成小段。其中至少三个环固定在从线端开始预定的位置上,从第三个位置起一段预定长度内,线上不系任何东西。至少有三个适用的扦子来固定环,每个扦子的直径等于环的内直径,以把软线垂直于相应扦子的XX轴。在选定环的位置时,把线拉直,环之间线段的长度可以成为直角三角形的第一条边,而斜边与第三边分别由第一和第二个,第二和第三个固定点之间的距离决定。
该装置由一个角尺形的小盒构成,内有一卷筒,卷筒上绕有一无弹性的软线。
该装置由一个角尺形的小盒构成,内有三个卷筒,卷筒上绕有一无弹性的软线。这几个卷筒可以完全从小盒里抽出来以构成三角形各边的端点。构成三角形的是连接各卷筒的软线,在计算每两个端点之间的长度时,把线拉直绷紧成直角,同时用无头的小柱或钉子把线固定住。
同样为了构造一个直角三角形,先把卷筒上绕的线抽出来,搁在相应的扦子上,把第三个位置的线头拉到反方向的一端以构成直角的顶点,同时把三个卷筒之间的线拉直。
关于该项发明所有其它的要点都在附属需求里进行了描述。
关于其它的特点与优点,在以下的多种发明进程中都会加以描述。下见附录图:
图1:一张直角三角形的图解,这是该发明装置的第一份图样。
图2:图1所示装置的纵视图,此时是在构造直角三角形之前,线展开并完全被拉直的图样。
图3:根据上述第一种可能的方式,设有环的扦子的轴切面。
图4:图3的俯视图。
图5:环的第二种用法的仰视图。
图6:第二种用法中装置所设扦子的纵视图。
图7:第二种用法中装置的纵视图,此处线如图2中一样完全被展开。
图8与图9所示的是图7方法所得的两个不同特色的直角三角形。
图10与图11所示的是该发明的装置的第一种样例。
图12与图13所示的是该发明的装置的第二种样例,其中设有三个卷筒。
图1与2所示的图解中包括有一条无弹性的软线1,3个卷筒,(其中卷筒2在图3与4中可见)。卷筒固定在线上从端点起预定的位置A,B,C,同时有相应的3个扦子各自支撑住卷筒(如图3与4中所示的扦子3)。
从第三个固定点C开始,线自由展开到CA′的长度,其末段固定在卷筒4的扦子上。
环的固定位置A,B,C点选定后,必须将A点固定后,将线沿A,B,C点拉直并使其环绕成一圈,构成一个直角三角形ABC。
CA′边长构成三角形的第一边,而斜边BC和第三边AB由AB和BC环的固定点之间的距离决定。
可以在A′点放置第四个环以能叠放在A点的第一个环上为佳。环2可以用例如折边的方法固定在线1上。
这样构成的直角三角形A(A′),B,C同时可检验是否符合勾股定理。
AB2+AC2=BC2或A′B2+A′C2=BC2
如果要从图2中所展开的三角形出发构造一个三角形ABC,只要把A点和A′点上的所有环2叠放并别在扦子3上。把B点上的环2别在第二个扦子3上,C点上的环2别在第三个扦子3上,最后把线1在三个扦子3之间拉直。这样就能得到一个从A点出发的直角。
所有扦子3的XX轴必须与线1完全排齐,以构成以A为顶点的直角三角形的ABC三点。而拉直的线1与扦子3相交后构成该三角形的三边。如有必要,使用者也可以用普通的拉线仔细的延长三角形ABC的各边。
该发明的主要优点就在于能迅速地在一个确定的位置(A)构造出一个直角,不会造成误差,十分精确,操作也十分简单。
在图3与4的操作过程中,每个环2都可以外转或内转,大小刚好能套入相应的扦子3,扦子的直径d等于环2的内直径。该直径d是XX轴的圆柱面6的一部分,该部分由一个横向凸肩5延伸而成,这个凸肩构成依托环2的一个梯段。
该梯段与直径小于d的圆柱体7的一部分衔接,该圆柱内有一个轴向孔8,延伸为孔径10一直通到圆柱6的另一头。通过孔8,可以把扦子3用一金属棒或无头的钉子插在孔径10上。
用钉子可以把扦子3固定在坚硬的表面,而一旦钉子留在各自的位置上并构成了直角三角形后,就可以把这些扦子拔除。
扦子3上有一角形的开口9,在环2与扦子3之间隔出一个角形的空挡,以确保放置线1时完全垂直于扦子3的XX轴。
这样,到达环2的线段1a和1b各配有一个线圈11,该线圈穿过开口9绕在环上(见图4),该开口延展到一个适当的角形地带,最好角度大于90度。
这样线段1a和1B就能完全垂直与扦子3的XX轴,构成一个直角或小于90度的锐角。
在图5的变化操作法中,环12隔出一个外围形13,形状能给线1定出一个特定的或直角的角度(或见图17中的19)。角度的值可以在外围形13上注明。在特殊情况下(直角),环12适用于划定直角的A点位置。
在图6的操作过程中,扦子14包括有多个直径从小到大排列(d3,d2,d1,d)的环形支撑物。这些支撑物构成几个同心层,以能放置不同大小的环,这些环的体积或根据不同的三角形余角的需求,或根据放置方式的需求而定。
在其它的操作法中,该装置配备有多套不同颜色和直径的环。这些环可以适当地分段放置在线上,每套颜色和/或直径符合所定一个直角三角形的体积和余角的大小。
同样在图7中,我们可以看到装置上的线19上放置有A,B,C,A′四个环,接下来的两个环A″和A的距离是根据以下方法计算的:或是它们能与前四个环ABCA′一起,加上一个30度的余角C和一个60度的余角B(见图8)构成一个直角三角形;或是与第一个环A和后三个环(A′,A″,A)一起,加上两个45度的余角A″和A′构成一个直角三角形。
这样不同位置之间的轴的距离可通过以下数学公式来确定:
AB=u;BC=2u;CA′′=u3;]]>A′A′′=u2(3+3)]]>
A′′A′′′=u(3+3)]]>
环A,A′,A″和A的直径最大,环B和C的直径最小。
将大直径的环A和A′叠放,展开环B和C以得到如图8所示的三角形。此处:
AB=u,角A=90度
BC=2u,角B=60度
CA=u3,]]>角C=30度
如果现在将大直径的环A和A叠放,展开环A′和A″,可以得到如图9所示的直角三角形,此处:
AA=u(3+3),]]>角A=90度
AA′=u2(3+3),]]>角A′=45度
A′′A′′′=u(3+3),]]>角A″=45度
我们知道可以把几套颜色和/或形状或直径不同的环放置在线上,以构造不同的余角,特别是特定的角度(30,60和45度),和不同大小的三角形。
几套特定颜色的环适用于有限的空间内(楼记的内部、游乐园或其它)。而不同颜色或形状的环则能在更大的空间内(建筑物、游泳池、网球场或其它)构造直角和其它特定的角度。
在图6中与扦子14相配的环2或12可以适用于不同余角(例如60和30度,或45和45度)的直角三角形,也可适用于在有限或大型的空间划定直角。
该发明同时也包括多种不同的操作方式:例如可以用如吊钩、弹簧钩或小扣眼等与环的形状相近的物品代替环来固定出A′。
而且可以用例如折边的方式直接把A′固定在环A上,这样线就绕成一个圈。上述的扦子可以由小棒来代替,把环放置其上,有一样的功能。
10和11所示的一例操作方式可用于划定界线,该界线垂直于已有或未有的另一界线。
该装置包括有一个角尺形的小盒20,其第一直边29和第二直边30,第二直边与第一直边垂直。盒内有卷筒21,筒上环绕有一条无弹性的软线40。
软线40上嵌有一或几套扣眼22,三个为一套,组成相似于以上所述的小环。将扣眼22嵌在线上时,装置所在位置使线拉直时与扣眼22的轴完全排齐。每套三个的扣眼有特定的颜色以构造更大或更小的三角形。
例如,我们可用黄色的扣眼构造一个2m×2m的直角;用红色的扣眼构造一个5m×5m的直角;用蓝色的扣眼构造一个10m×10m的直角;用绿色的扣眼构造一个20m×20m的直角;等等。
小盒20的右角顶端钻有一孔23,以能用一小棒或一无头的钉子将其固定在位置上。在小盒20和右角的顶端预定有两个标记24以构成与线40相排齐。
线40的一端嵌在卷筒21上,而另一端绕在轴25上,该轴联结小盒20的一端并构成其直角的一边。同时要记住线40的每一端都与小盒20联结以最后能环成一圈。
线40通过一孔26,沿卷筒21环绕和展开。该孔开在小盒20的另一端的边沿上,在安置装置时,这个孔同时也可作为扣眼22的通道。
在小盒20里,在孔26附近预定的位置27,另设有一轴28以勾住每套的第三个扣眼22。
要记住小盒20里的孔23与轴25和28构成一个直角23。每套的扣眼22嵌在线40上,其间距要使装置符合一个大直角,还有例如几个特别的余角(45度,30度,60度)。
这样一来,构成装置的小盒20的使用方法变得非常简单。
用法举例:
-用一2m×2m的直角器画与直线D相垂直的线,交点为P。
-将小盒20的孔23放在P点并用一扦子或无头的钉子或小棒固定。
-将线40展开,沿直线D拉直到第一个黄色扣眼22的地方并用一扦子或无头的钉子或小棒固定。
-将线40一直拉到第三个黄色扣眼22的地方并将其固定在小盒20的轴28上。
-拿起第二个黄色扣眼22,把连接第一和第三扣眼22的线40上的两线段拉直。
-将第二个黄色扣眼22用一扦子或无头的钉子或小棒固定以得到与直线D垂直,交点为P的线。该线由线1拉直并用小棒无头的钉子固定而成。
为得到一个5m×5m;10m×10m或20m×20m的直角,只要用红色、蓝色或绿色的扣眼以同样的方法操作即可。
变化一下,小盒20可以包括有一个卷筒21和一种大小的直角器,也就是说,只有一套三个的扣眼22。在此情况下,可把第三个扣眼22和轴28去掉。而安置口26时,要求线40拉开必须沿轴28的方向直接构成一个直角。
图12和13所示的是该发明的第二种操作法。装置包括有一直角形的小盒20,盒内有三个卷筒依次为31,32,33。卷筒上绕有一无弹性的软线。
如把卷筒32和33从盒20中完全拉出就组成它两直角边的两个端点。否则卷筒32和33就留在盒20内。
卷筒32和33上钻有一孔34,与盒20的孔23类似,以便用无头的钉子或小棒将其固定。
盒20内的卷筒31由一根无弹性的软线(类似于线40)与卷筒32相连。
卷筒32由一根无弹性的软线(类似于线40)与可移动的卷筒32相连。
卷筒33由一根无弹性的软线(类似于线40)与盒20相连。
用法举例:
-用一包含有三个卷筒的直角器形小盒20画与直线D相垂直的线,交点为P。
-将盒20的孔23放在P点并用一扦子或无头的钉子或小棒将其固定。
-将盒20内的卷筒32拉出置于直线D上,并用一扦子或无头的钉子或小棒通过孔34将其固定。拉出卷筒32的同时,盒内卷筒31上的线展开一直到达限位块。
-将盒20内的卷筒33拉出,并用一扦子或无头的钉子或小棒通过孔34将其固定。拉出卷筒33的同时,盒内卷筒32和33上的线展开一直到尽头。
要记住可移动卷筒33与盒20间拉直的线与直线D垂直并相交于P点。
可证实,连接每两个卷筒31,32,33之间的无弹性软线的长度的要示为:线拉直并到尽头时能构成一个完全的直角,这个直角由拉直的线与小棒或无头的钉子穿过扣眼22构成。
可证实,一般情况下,固定物2,12,22的外直径与盒20的直角边29和30排齐。
同样,卷筒32和33的外围与盒20的直角边29和30排齐。
另外要清楚以上所述只是一个例子,并不限制在操作过程中对细节进行替换或修改。