Шевченко Т.Г., Мороз О.І., Тревого І.С. Геодезичні прилади

Подождите немного. Документ загружается.

170 Рівні. Компенсатори нахилу 170

нівелір поступово, але дискретно кроками з інтервалом 1...2'. У

кожному установленні виконують три незалежні наведення

бісектора автоколіматора на освітлену середню нитку сітки ниток

нівеліра. Середня нитка буде розташовуватися у бісекторі доти,

доки компенсатор, незважаючи на нахил нівеліра, зберігає

незмінним положення лінії візування. Якщо картина збігу сіток

ниток автоколіматора і нівеліра різко порушиться, то це свідчить,

що компенсатор перестав діяти. Значення граничного кута

нахилу, що відповідає межі дії компенсатора, відлічують на

шкалі мікрометричного гвинта екзаменатора. Нівеліру задають

поздовжні нахили об'єктивом догори і донизу, а також попереч-

ні - ліворуч і праворуч. Під час кожного із видів нахилу

виконують прямий і зворотний хід. Для дослідження компенса-

торів високоточних нівелірів необхідно чотири прийоми, для

точних - два, а технічних - один відповідно.

Дані, що одержані під час визначення діапазону дії ком-

пенсатора, використовують для визначення похибки компенса-

тора, тобто похибки встановлення лінії візування т

, а також сис-

тематичної похибки компенсаторів <з

на одну мінуту нахилу осі

нівеліра. З цією метою для кожного встановлення нівеліра об-

числюють середнє значення із трьох відліків шкали автоколіма-

тора окремо для прямого та зворотного ходів. Середню квадра-

тичну похибку компенсатора т

визначають за залежністю:

де

ср

;

Ь, Ь

ср

- середнє з трьох відліків шкали автоко-

ліматора у прямому та зворотному ходах відповідно, коли вісь

нівеліра нахилили на кут кількість різниць (1

Систематичну похибку компенсатора О

(похибку "переком-

пснсаці'Г' чи "недокомпенсації") визначають згідно із залежністю

(4.22)

(4.23)

Рівні. Компенсатори нахилу

171

де

ср

за нахилу на кут у, Ь

- відповідає значенню

у= 0. З усіх значень

знаходять середнє - <7

У польових умовах похибки компенсації кутів нахилу виз-

начають порівнянням виміряного перевищення між двома точка-

ми за різноіменних однакових кутах поздовжнього і поперечного

нахилу осі обертання нівеліра. Для нівелірів, призначених для

нівелювання І і II класу (високоточні прилади), дослідження

виконують, коли віддалі між рейками становлять 10, 50 і 100 м.

Для нівелірів, призначених для нівелювання III і IV класу (точні

прилади) віддаль між рейками 100 і 200 м. Положення бульбашки

встанівного сферичного рівня нівеліра за згаданих кутах нахилу

показано у табл. 4.3.

Таблиця 4.3

Нахили нівеліра для визначення похибки компенсації

кутів нахилу

Положення

бульбашки

Вимірювання перевищень

Положення

бульбашки

встанівного

рівня

Бульбашка рівня у нуль-пункті

(7= 0)

Поздовжній нахил осі обертання

нівеліра (об'єктив догори) на кут +7

Поздовжній нахил осі обертання

нівеліра (об'єкти донизу) на кут —у

Поперечний нахил на кут +у

5 Поперечний нахил на кут -у

172

Рівні. Компенсатори нахилу 172

Нівелір встановлюють у створі двох рейок посередині між

ними так, щоб один з підіймальних гвинтів також був у створі

рейок, які встановлюють у рейкотримачах. Нівелір приводять у

робочий стан, встановивши бульбашку рівня у нуль-пункт (пол. 1

табл. 4.3), і вимірюють перевищення між точками встановлення

рейок. Поздовжні нахили нівеліра (положення бульбашки 2 і З

табл. 4.3), задають підіймальним гвинтом, що розташований у

створі рейок, а поперечні нахили (положення бульбашки 4 і 5

табл. 4.3) двома іншими підіймальними гвинтами. Вимірювання

виконують серіями, загальна кількість яких дорівнює п'ятьом.

Висоту приладу змінюють перед кожною серією.

Приклад визначення похибки компенсації кутів нахилу

самовстанівного нівеліра для віддалі 50 м наведено у табл. 9д

додатків. Перевищення, які визначені під час нахилу нівеліра

(положення бульбашки 2, 3, 4 і 5 табл. 4.3), не повинні відрізнятися

від перевищень, які визначені під час розташування бульбашки

рівня у нуль-пункті (положення бульбашки № 1 табл. 4.3) для

приладів, призначених для нівелювання різної точності на такі

значення: І класу - 0,5 мм, II класу - 1,0 мм, III класу - 3,0 мм, IV

класу - 5,0 мм. Якщо ці відхилення більші від вказаних, прилад

необхідно від'юстувати у спеціалізованій майстерні.

Систематичну похибку компенсатора 0

у польових умовах

визначають згідно із програмою досліджень, яка передбачає

визначення перевищень на станції за довжини візирного променя

5, 25, 50 і 75 м для високоточних нівелірів і 5, 25, 50 і 100 м для

точних і технічних нівелірів. Під час вимірювань нівелір розта-

шовують між рейками, які встановлюють за допомогою рейко-

тримачів. Нерівність довжин візирного променя нівелювання не

повинна перебільшувати 1 м. Нівелір нахиляють у поздовжньому

і поперечному напрямках на кут у який дорівнює номінальному

значенню діапазону дії компенсатора (наприклад, табл. 4.2). Всі

п'ять положень бульбашки встанівного рівня під час вимірювань

наведено у табл. 4.3.

У кожному з п'яти положень нівеліра для кожної довжини

візирного променя вимірюють перевищення між точками вста-

новлення рейок (табл. 4.4).

Рівні. Компенсатори нахилу

173

Таблиця 4.4

Визначення систематичної похибки компенсації

за результатами вимірювання перевищень

Нівелір: ЗН-ЗКЛ

Діапазон дії компенсатора: ±15'

Довжина

візирного

променя,

Ь, м

Середні значення

перевищень И

мм

Різниці к

- ко

<?кі

Довжина

візирного

променя,

Ь, м

у= 0'

+15' 7=-15' 7=+15' 7=-15' 7=+15' 7=-15'

Поздовжній нахил осі нівеліра

(1)

(2) (3)

-16,12

-16,17

-16,02

-0,05 +0,10 -0,07 +0,14

+13,71

+13,66 + 13,76 -0,05

+0,05

-0,01

+0,01

50 -103,90

-10,4,40 -103,35 -0,55 +0,55 -«,07 +0,07

100 -100,90 -101,50 -100,30 -0,60

+0,60

-0,04 +0,04

Поперечний нахил осі нівеліра

(6)

(5) (4)

5 -16,12 -15,92

-16,31

+0,20

-0,19 +0,27 -0,25

+ 13,71

+13,98 + 13,48 +0,27

-0,23 +0,07 -0,06

50 -103,90 -101,80 -105,75 +2,10

-1,85 +0,28 -0,25

100 -100,90

-96,50

-101,80 +4,40

-3,90 +0,29 -0,26

Кожний із прийомів вимірювання перевищень на станції

передбачає такі дії:

1. Встановлюють рейки на віддалі 5 м від нівеліра.

2. Встановлюють бульбашку рівня послідовно у поло-

ження 1-5 (табл. 4.3), відлічують кожну з двох рейок, обчис-

люють і записують середні перевищення (табл. 4.4).

3. Встановлюють рейки на віддалях 25, 50, 75 або 100 м і

виконують дії, описані у п. 2.

Всього виконуються 5-6 прийомів, змінюючи перед

кожним наступним висоту приладу. Результати вимірювань в

одному з прийомів наведено у табл. 4.4. Цифрами в дужках

позначено послідовність запису середніх перевищень. Абсолютне

середнє значення похибки у прийомі \а

= 0,36".

174

Рівні. Компенсатори нахилу 174

Якщо похибку відліку рейки позначити <7у. за довжини ві-

зирного променя Ь, систематичну похибку компенсації, що припадає

на V нахилу осі нівеліра, можна обчислювати згідно із залежністю

У різницях перевищень к

- к

за нахиленої та прямовисної

осі приладу похибка у відліку подвоюється

А -й

оу. =-^—5-. (4.26)

' 2

Із урахуванням (4.26) залежність (4.25) набере вигляду

У табл. 4.4 наведено результати вимірювань нівеліром ЗН-

ЗКЛ, для якого у= 15'. Тому

(4.28)

Згідно із залежністю (4.28) було обчислено <г

., а після

цього середнє абсолютне значення похибки

\<т

= 0,136".

Щоб визначити середню квадратичну похибку компен-

сатора т

, застосовують спосіб, у якому використовують ті самі,

що й у попередньому випадку, результати вимірювань (табл. 4.4).

Перевищення, визначені у суміжних прийомах за однакових

довжин візирного променя та положень бульбашки, необхідно

розглядати як подвійні вимірювання. Крім того, вважають, що

спостереження за умови у= 0 вільні від похибок встановлення

компенсатором лінії візування горизонтально. Отримані за таких

припущень перевищення включають тільки похибки візування.

Залежності для визначення різниць А к

Л]

мають вигляд

А к('І~

ІУ

=к[" -к™; (4.29)

Рівні. Компенсатори нахилу

175

У (4.29) і -номер довжини лінії візування (/-1, 2, 3, 4);

цифра 1 індексу означає встановлення бульбашки рівня у нуль-

пункті (7=0); римськими цифрами позначені прийоми

вимірювань. Вважаючи, що всі величини Д рівноточні,

середню квадратичну похибку т

перевищення /г

|у

можна виз-

начити за умови впливу тільки похибок візування

т' =±„

А НІ

(4.30)

И 11

2 п

де щ - кількість різниць Д к

Х]

, якщо прийомів шість п, = 24.

Залежність для визначення похибки візування має вигляд

ЇЇЇ

=±

^- (4-31)

Всі решта визначених перевищень спотворені не тільки

похибками візування, а й похибками компенсатора. Тому різниці

Ну

визначають так

Акї-" =к'-к?;

(4.32)

У (4.32) позначення такі самі, що й у (4.29), тільки і - номер

встановлення бульбашки рівня нахиленого приладу (і = 2, 3, 4, 5).

Залежність для визначення середньої квадратичної похибки т

перевищення Д/їу за умови дії похибок візування і компенсатора

має вигляд

_ • (4.33)

2 п

де п - кількість різниць А к^ (коли прийомів шість п = 48).

176

Рівні. Компенсатори нахилу 176

Похибка відліку рейки т

дорівнює

171

= (4.34)

V 2

і включає похибки візування т

і похибки компенсатора. Тому

ті =тІ +тІ, (4.35)

= ±д//Пц -т

. (4.36)

Коли відоме значення похибок компенсатора т

, можна

визначити середню квадратичну похибку самовстановлення лінії

візування т

у кутовій мірі

" ^к

ҐЛ

1Н\

=—^р . (4.37)

Середню довжину лінії візування Ь

ср

можна прийняти 45 м.

Спосіб доцільно використовувати, коли т

()

і т

істотно

відрізняються одна від одної, наприклад, т

більша від т

півтора-два рази.

Діапазон дії компенсатора визначають за такого максималь-

ного кута нахилу нівеліра, коли значення а

. не перевищує

допустимі межі (табл. 4.2).

Для визначення діапазону дії компенсатора у польових

умовах необхідно знати кут нахилу зорової труби нівеліра /3 за

повний оберт підіймального гвинта

Р = (4-38)

де А І- зміна відліку рейки за один повний оберт підіймального

гвинта; Ь - віддаль від осі обертання нівеліра до рейки. АІ

відлічують з моменту припинення дії компенсатора під час на-

хилу нівеліра. Для виконання дослідження нівелір встановлюють

на віддалі 7... 10м від рейки так, щоб один з підіймальних

гвинтів розташовувався у створі з рейкою. Цим гвинтом задають

поздовжні нахили нівеліра. Для відрахування кута повороту

підіймального гвинта під підставкою закріплюють нерухомий

Рівні. Компенсатори нахилу

17 7

покажчик. Після визначення кута (3 задають поздовжні нахили

нівеліра (об'єктив донизу, об'єктив догори) підіймальним

гвинтом, що розташований у створі з рейкою. Бокові нахили

(ліворуч, праворуч) задають одним з двох решти підіймальних

гвинтів. Для полегшення відлічування кута повороту підій-

мальних гвинтів обчислюють кут нахилу приладу, що відповідає

повороту гвинта на один зубець насічки. Наприклад, у нівелірі

Н-ЗК за один повний оберт підіймального гвинта вісь нівеліра

нахиляється на 90' ± 1'. Бокова насічка гвинта має 45 зубців.

Отже, повороту підіймального гвинта на один зубець відповідає

нахил приладу на 2'. Виконавши зазначені дії та розрахунки,

приводять нівелір у робочий стан. Поволі нахиляють прилад у

поздовжньому напрямку на заданий кут нахилу, наприклад, з

постійним кроком 2', одночасно фіксуючи відлік рейки. Різка

зміна відліку свідчить про припинення дії компенсатора. Так

само визначають діапазон дії компенсатора під час бокових

нахилів. Точність визначення діапазону дії компенсатора опи-

саним способом становить 1.. .2'.

4.5. Компенсатори вертикальних кругів

Сьогодні, подібно до того як нівеліри з рівнями поступили-

ся нівелірам з компенсаторами, так і теодоліти, обладнані рівнем

вертикального круга, поступилися теодолітам з компенсатором

вертикального круга. Переваги останніх очевидні. Спостерігачеві

не потрібно встановлювати бульбашку рівня на середину, щоб

відлічити вертикальний круг. Принцип дії компенсаторів верти-

кальних кругів загалом такий самий, як і компенсаторів нівелірів.

Елемент підвішування оптичної деталі або системи займає

прямовисне положення, компенсуючи невеликі кути відхилення

від нього вертикальної осі приладу. Компенсатор автоматично

приводить місце нуля вертикального круга до нуля.

На рис. 4.27 наведено принципову схему одного з варіантів

компенсатора вертикального круга теодоліта. Коли вертикальна

вісь приладу прямовисна, а візирна вісь зорової труби горизон-

тальна (рис. 4.27, а), нульовий штрих вертикального круга за

178

Рівні. Компенсатори нахилу 178

допомогою лінз Лі і Л

та відбивних поверхонь Пі і П

проек-

тується у точку О' шкали відлікового мікроскопа.

Рис. 4.27. Схема дії компенсатора теодоліта 2Т5К:

а - вертикальна вісь приладу прямовисна; б - вертикальна вісь приладу

нахилена на кут у

На рис. 4.27, б показано положення цієї самої системи, коли

вертикальна вісь приладу хх нахилена на кут у Усі елементи

оптичної системи нахилилися на цей самий кут, окрім відбивної

поверхні П

, яка під дією власної ваги та внаслідок наявності

гнучкого елемента підвішування зберегла початкове (до нахилу

приладу) положення. Якщо візирну вісь зорової труби встановити

горизонтально, штрих круга О знову спроектується у точку О'

шкали мікроскопа. Отже, незалежно від кута нахилу приладу,

якщо зорова труба наведена на ту саму ціль, відлік вертикального

круга залишається незмінним. Для того, щоб зберегти незмінність

відліку, параметри оптичної системи підбирають відповідно до

певних умов. Зокрема, не повинна порушуватися паралельність

пучка променів між лінзами Лі і Л

, а лінзи підбирають такими,

щоб нульовий штрих круга був у фокусі лінзи Лі, а точка О' у

Рівні. Компенсатори нахилу

179

фокусі лінзи Л

. Щоб врахувати зміщення положення зображення

нульового штриха та забезпечити паралельність пучка променів,

фокусна віддаль /і лінзи Лі повинна дорівнювати половині

радіуса г вертикального круга

/,=•£• (4-39)

Залежність (4.39) справедлива, якщо положення підвішених

деталей під час нахилу приладу залишається незмінним, тобто

коли пружним моментом гнучкого елемента підвішування можна

знехтувати порівняно з моментом маятника підвішених деталей.

Потрібних меж дії компенсатора досягають, регулюючи довжини

елемента підвішування, а також змінюючи момент маятника

підвішених деталей переміщенням спеціального тягарця. Так,

наприклад, регулюють межі дії компенсатора теодоліта 2Т5К

(СРСР), в якого відбивними поверхнями слугує прямокутна

призма.

а б

Рис. 4.28. Схема дії компенсатора теодолітів типу ЗТ2К, ЗТ5К:

а - вертикальна вісь приладу прямовисна;

б - вертикальна вісь приладу нахилена на кут у