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

Подождите немного. Документ загружается.

200

Осьові системи та інші механічні пристрої

На рис. 5.13 наведено схему елеваційного пристрою висо-

коточного нівеліра НІ (СРСР), в якому для узгодження чут-

ливості пальців спостерігача із межею чутливості рівня засто-

совано важільний механізм. Відношення плечей важеля

а: Ь~ 1:6. Під час вгвинчування елеваційного гвинта 4 він на-

тискає на циліндричний важіль з нерівними плечами 3 і повертає

верхню частину нівеліра праворуч довкола півосей 6 цилін-

дричного важеля з нерівними плечами, нахиляючи окулярну

частину зорової труби 1 донизу. В цей час пружина 8 стискається.

Коли елеваційний гвинт 4 вигвинчувати, пружина 8, що

впирається у нерухому втулку вертикальної осі 5, відштовхує

верхню частину нівеліра і повертає її ліворуч довкола півосей 6

циліндричного важеля з нерівними плечами. Окулярна частина

зорової труби 1 піднімається догори.

Рис. 5.13. Схема елеваційного пристрою нівеліра типу Н1:

1 - зорова труба; 2 - горизонтальна вісь; 3 - циліндричний важіль з

нерівними плечами; 4 - елеваційний гвинт; 5 - втулка вертикальної осі;

6 - півосі важеля з нерівними плечами; 7 - підставка; 8 - пружина

Крім описаних, у нівелірах застосовують також інші конст-

рукції елеваційних пристроїв.

Загалом виправні гвинти геодезичних приладів, а, зокрема

й рівнів, призначені для приведення основних геометричних осей

приладу у положення, яке визначене його геометричною схемою,

наприклад, перпендикулярність осі циліндричного рівня алідади

201 Осьові системи та інші механічні пристрої

горизонтального круга теодоліта до його осі обертання. Конст-

рукція юстувальних пристроїв, до складу яких входять виправні

гвинти, має важливе значення для правильності та стабільності

показів рівня. Вона повинна забезпечувати незмінність поло-

ження осі рівня під час вимірювань та переміщень приладу з

однієї точки вимірювань на іншу, а також під час транспор-

тування його. На рис. 5.14-5.16 наведено принципові схеми дії

деяких механізмів виправних гвинтів рівнів. На схемі рис. 5.14

виправний гвинт 1 проходить через отвір хвостовика оправи

рівня і вгвинчується у елемент корпусу 4. Пружина 3 притискає

головку виправного гвинта 1 до хвостовика оправи рівня. Поло-

ження осі рівня змінюється під час вгвинчування або вигвин-

чування виправного гвинта 1.

Рис. 5.14. Принцип дії виправного гвинта рівня

через хвостовик оправи:

- виправний гвинт; 2 - корпус упору;

З - пружина; 4 - елемент корпусу приладу

Рис. 5.15. Схема регулювання рівня двома виправними гвинтами:

1 - гвинт, 2 - хвостовик оправи рівня; 3 - корпус

202 Осьові системи та інші механічні пристрої

Рис. 5.16. Механізм регулювання положення осі контактного рівня

нівеліра типу Н-3:

- хвостовик оправи рівня; 2 - виправні гвинти

Щоб нахилити вісь рівня, що наведений на рис. 5.15,

необхідно одночасно повертати виправні гвинти 1, які вгвинчено

у хвостовик оправи рівня 2. Гвинти впираються у корпус 3.

На рис. 5.16 показане регулювання положення осі кон-

тактного рівня точного нівеліра (Н-3) чотирма виправними

гвинтами 1, що впираються у хвостовик оправи рівня 2.

Сітку ниток зорової труби встановлюють, як відомо, так,

щоб вона була розташована у передній фокусній площині оку-

ляра. Сітку 1 (рис. 5.17) розміщують в оправі 2, яка є діафрагмою

поля зору. Кільце оправи може переміщуватися у невеликих

межах для зміни положення сітки ниток, наприклад, під час

виправлення колімаційної похибки. Повернути сітку ниток такої

конструкції можна після послаблення гвинтів, що прикріпляють

окуляр до корпусу зорової труби.

Рис. 5.17. Принципова схема встановлення сітки ниток:

1 - сітка ниток, 2 - оправа; 3 - виправні гвинти

203 Осьові системи та інші механічні пристрої

Рис. 5.18. Схема закріплення сітки ниток нівеліра Н-3:

1 - виправні гвинти, 2 - оправа сітки ниток; 3 - окуляр;

4 - гвинти кріплення окуляра

Положення сітки ниток може регулюватися не чотирма, а

трьома виправними гвинтами, як в точних нівелірах типу Н-3

(рис. 5.18). Сітку ниток можна повернути після вигвинчування

гвинтів 4, зняття окуляра 3 і послаблення виправних гвинтів 1,

що входять у виточку оправи сітки ниток 2.

У зорових трубах теодолітів типу 2Т2 сітка ниток вста-

новлена нерухомо, але у зв'язку із складністю юстування поло-

ження лінії візування за допомогою механічного клина, надалі (у

теодолітах типу ЗТ2) від такої конструкції відмовилися.

6. ТЕОДОЛІТИ

/ 6.1. Загальні відомості про сучасні теодоліти

Теодоліт - прилад для вимірювання горизонтальних і вер-

тикальних кутів. Ще тридцять років тому повсюдно домінував

термін "оптичні теодоліти". Від теодолітів з металевими кругами

вони насамперед відрізнялися тим, що були устатковані

скляними кругами. Теодоліти з металевими кругами повністю

поступилися оптичним ще 40-50 років тому. Сьогодні термін

"оптичні теодоліти" вживають, щоб відрізнити їх від електронних

і лазерних теодолітів. Проте всі три різновиди теодолітів, які

сьогодні випускаються, мають певні спільні ознаки, притаманні

власне цим геодезичним приладам.

Основними частинами теодоліта є горизонтальний і верти-

кальний круги, зорова труба (труба як коліматор випромінювача),

що може обертатися навколо власної осі обертання, а також

довкола вертикальної осі, пристрої для відлічування кругів,

приведення вертикальної осі в прямовисний стан та центрування

приладу над точкою. Для виготовлення високоякісних приладів

використовують міцні метали, стійкі до механічного зношування,

а також до фізичних та хімічних впливів. Зокрема, вони повинні

мати якомога менші та взаємно скомпенсовані коефіцієнти

температурного розширення, щоб зменшити можливі деформації

деталей приладу. Щоб запобігти згубному впливу хімічних

реагентів, застосовують метали, які не схильні до корозії. Нама-

гаються використовувати сплави легких металів, щоб зменшити

масу приладу.

Теодоліти 205

Конструкції сучасних теодолітів характерні такими основ-

ними особливостями:

• компактність і мала вага, які полегшують транспор-

тування, встановлення та обслуговування приладів;

• захищеність основних частин приладу від забруднення,

вологи, пилу та механічних пошкоджень;

• зручне розташування органів керування (закріпних та

навідних гвинтів, рівнів, відлікових пристроїв, пультів керування,

дисплеїв тощо), що дає змогу спостерігачу виконувати всі опе-

рації (приведення приладу у робочий стан, контролю рівнів, від-

лічування, зчитування інформації), не змінюючи свого поло-

ження щодо приладу;

• надійність приладу, тобто можливість експлуатувати

його, не виконуючи додаткових юстувань, навіть після тривалої

роботи з ним у важких умовах;

• устаткування приладу оптикою, значною мірою позбав-

леною недоліків, притаманних оптичним системам (хроматична

та сферична аберації, дисторсія тощо);

• точність, що відповідає призначенню приладу і дає змо-

гу використовувати його з найбільшою ефективністю.

Згідно з ДЕСТ оптичні теодоліти поділяють на високоточні,

в яких середня квадратична похибка вимірювання горизон-

тального кута одним прийомом тр< 1" (Т05, ТІ, СГГ-02, Т2

(Ьеіса), ДКМ-3, Т-3 тощо); точні т

< 10" (типу Т2 - ЗТ2КП, 2Т2,

2Т2А, типу Т5 - ЗТ5КП, 2Т5К; ТЬео 20 (Сагі 2еІ88 Іепа), ТЬео

010В, ТІ (Ьеіса) тощо); технічні т

> 10" (типу ТЗО - 2ТЗОП,

4ТЗОП, 4Т15П, ТЬео 080 тощо). Лазерні та електронні теодоліти

зазвичай бувають точні та високоточні. Зорові труби теодолітів

обладнують оптичними візирами.

Деяки електронні теодоліти мають автоматизовані пристрої

пошуку цілі. Практично всі теодоліти (крім ТЗО і 2ТЗО, ТЬео 080)

устатковані оптичними центрирами. Теодоліти ТЗО і 2ТЗО,

ТЬео 080 можна центрувати зоровою трубою, якщо вона вста-

новлена у надир. Конструкцію сіток ниток зорових труб

оптичних теодолітів подано на рис. 6.1.

206

Теодоліти

Рис. 6.1. Типи сітки ниток теодолітів: а - високоточні теодоліти;

6 - точні та технічні теодоліти; в - автоколімаційні прилади

Коефіцієнт ниткового віддалеміра сітки ниток типу, зобра-

женого на рис. 6.1,6, дорівнює 100±0,5%, асиметрія віддале-

мірних ниток не повинна перебільшувати 0,2%. Зорові труби

формують пряме або обернене зображення візирної цілі.

Високоточні та точні оптичні теодоліти устатковують дво-

сторонніми пристроями відлічування кругів. Зазвичай це дво-

сторонні оптичні мікрометри з оптичними клинами або плоскопа-

ралельними платівками. Технічні та деякі точні теодоліти (типу

Т5, ТЬео 020) мають односторонні відлікові пристрої - шкалові

мікроскопи, а деякі технічні (ТЗО, ТЬео 080) - штрихові мік-

роскопи.

В усіх випадках відлічують одним відліковим мікроскопом,

окуляр якого розташований поруч з окуляром зорової труби. Цим

мікроскопом звичайно відлічують обидва круги. Всі теодоліти

устатковують електроосвітленням.

В електронних теодолітах застосовують кодову систему

відлічування.

6.2. Оптичні теодоліти

6.2.1. Теодоліти технічні

Технічні теодоліти використовують для кутових вимі-

рювань у інженерних, геологічних та лінійних вишукуваннях; для

прокладання теодолітних та тахеометричних ходів у знімальних

Теодоліти 207

мережах; для винесення проекту на місцевість; для забезпечення

будівництва різноманітних споруд тощо. Ці прилади зазвичай

невеликої маси і нескладні в експлуатації. Діаметр горизон-

тального круга технічних теодолітів може бути від 50 до 80 мм, а

вертикального - 40..,70 мм. Збільшення зорової труби 17...25

відлікові пристрої - штриховий або шкаловий мікроскоп. У тех-

нічних теодолітах звичайно застосовується повторювальна

вертикальна система осей (рис. 5.1, а, 5.3, а).

Технічні теодоліти випускають майже всі відомі фірми-

виробники геодезичних приладів. На теренах України найчастіше

використовують прилади типу ТЗО: ТЗО, 2ТЗО (2ТЗОП), 4ТЗОП,

4Т15П (всі СРСР, УОМЗ, РФ), ТЬео 080, ТЬео080А (Сагі 2еІ88

Іепа), і значно рідше - фірм Кеш та \Уі1с1.

Всі теодоліти типу ТЗО мають ідентичну або дуже подібну

оптично-механічну конструкцію. Поздовжній переріз теодоліта

ТЗО подано на рис. 6.2, де 1 - трибка; 2 - корпус зорової труби;

З - фокусувальний компонент; 4 - захисний ковпачок; 5 - гвинт

юстування сітки ниток; 6 - діоптрійне кільце окуляра зорової

труби; 7 - окуляр зорової труби; 8 - сітка ниток; 9 - фланець; 10 -

окуляр мікроскопа; 11 - відліковий мікроскоп; 12-об'єктив

мікроскопа; 13 - пентапризма; 14- вертикальний круг; 15-ко-

лектив з індексом; 16, 48 - бокові кришки; 17, 25 - кронштейни;

18-оправа призми; 19, 21, 27-призми; 20, 43-лагери; 22-

перша лінза об'єктива вертикального круга; 23-друга лінза

об'єктива вертикального круга; 24-об'єктив горизонтального

круга; 28 - втулка хомутиків; 29 - хомут навідного гвинта гори-

зонтального круга; 30-гайка; 31-гвинт; 32-вісь горизон-

тального круга (рухома втулка з горизонтальним кругом); 33 -

вісь алідади; 34 - гайка; 35 - нерухома втулка підставки; 36 -

закріпний гвинт горизонтального круга; 37 - нижня кришка; 38 -

закріпний гвинт алідади горизонтального крута; 39 - хомут

навідного гвинта алідади горизонтального круга; 40 - гори-

зонтальний круг; 41-об'єктив зорової труби; 42-хомут навід-

ного гвинта зорової труби; 44 - гвинт; 45 - вкладка; 46 - вісь

208

Теодоліти

фокусувального гвинта; 47 - фокусувальна рукоятка; 49 - колон-

ка; 50-втулка фокусувального гвинта; 51- закріпний гвинт

зорової труби.

35 Зі 33 32 31 ЗО

Рис. 6.2. Теодоліт типу

ТЗО

(переріз)

Теодоліти

209

Теодоліт ТЗО (як і 2Т30та 4ТЗОП) має одноканальну

оптичну схему відлічування одного боку кутомірних кругів. Зо-

браження штрихів вертикального круга 14 за допомогою призми

21 проектуються у площину штрихів горизонтального круга 40.

Зображення штрихів обох кругів об'єктивом 24 і призмою 19

проектуються до колективу-лінзи 15, на плоскій поверхні якої

нанесено штрих для відлічування. Пентапризма 13 скеровує

промені у відліковий мікроскоп 11. Приклад відлічування у

теодоліті ТЗО подано на рис. 3.5.

Залежності для обчислення кутів нахилу теодолітом ТЗО

мають вигляд

кл-кп-т

У = ; (6.1)

КЛ-МО = МО-КП-т°; (6.2)

мо=

кл

кп

т\

(63)

У залежностях (6.1)...(6.3) КЛ і КП - відліки вертикального

круга під час його положення стосовно лінії візування ліворуч і

праворуч відповідно; МО - місце нуля вертикального круга. Під

час вимірювання кутів нахилу бульбашка рівня алідади гори-

зонтального круга має бути посередині шкали ампули рівня.

Конструкція теодолітів 2ТЗОП і 4ТЗОП із шкаловим мікрос-

копом фрагментарно відрізняється від ТЗО. На рис. 6.3 подано пере-

різ власне тієї частини теодоліта 2ТЗОП, що має відміни від ТЗО.

Щоб усунути рен, введено додаткові лінзи.

У відліковому мікроскопі замість пентапризми встановлена

прямокутна призма 1. Об'єктив горизонтального круга містить

дві склейки лінз 2 і 3, які розташовані у кронштейні 4. Пере-

суваючи блоки лінз 2 і 3, усувають рен і паралакс зображення

штрихів горизонтального круга, а пересуваючи блоки лінз 5 і 6 -

усувають ті самі недоліки зображення штрихів вертикального

круга. Щоб сформувати пряме зображення візирної цілі у зоровій

трубі, встановлено блок призм Аббе 7. Приклад відлічування у

теодоліті 2ТЗОП наведено на рис. 3.8, а у 4ТЗОП - на рис. 3.9.

Для центрування теодолітів ТЗО і 2ТЗО зоровою трубою у надир