16.4. ОСНОВНІ ВУЗЛИ теодоліта

16.4.1. відлікові пристосування

Відлікові пристосування служать для відліку поділок лімба і оцінки їхніх часток. Вони діляться на штрихові (теодоліт Т30) і шкалового (2Т30, Т5, 2Т5) мікроскопи (рис. 16.5) і мікрометри (теодоліт Т2).

Мал. 16.5. Поле зору відлікових пристроїв:
а - штрихового мікроскопа з отсчетами по вертикальному колу 358 ° 48 ', по горизонтальному 70 ° 03'; б - шкалового мікроскопа з отсчетами: по вертикальному колу 1 ° 12 ', по горизонтальному 18 ° 22';
з - по вертикальному колі - 0 ° 46 ', по горизонтальному 95 ° 47'.

У штрихове мікроскопі теодоліта Т30 в середині поля зору видно штрих, щодо якого здійснюється відлік по лімбу (рис. 16.5, а). Перед відліком по лімбу необхідно визначити ціну поділки лімба. У теодолите Т30 ціна ділення лімба становить 10 кутових хвилин, так як градус розділений на шість частин. Число хвилин оцінюється на око в десятих частках ціни розподілу лімба. Точність відліку складає 1 '.
У шкалового мікроскопі теодоліта 2Т30 в поле зору видно шкала, розмір якої відповідає ціні поділки лімба (рис. 16.5, б, в). Для теодоліта технічної точності розмір шкали і ціна ділення лімба рівні 60 '. Шкала розділена на дванадцять частин і ціна її поділу становить 5 кутових хвилин. Якщо перед числом градусів знака мінус немає, відлік проводиться за шкалою від 0 до 6 в напрямку зліва направо (рис. 16.5, б). Якщо перед числом градусів стоїть знак мінус, то хвилини відраховуються за шкалою вертикального кола від -0 до -6 в напрямку справа наліво (рис. 16.5, в). Десяті частки ціни ділення шкали беруться на-віч з точністю до 30 ''.

16.4.2. рівні

Рівні служать для приведення окремих осей і площин геодезичних приладів в горизонтальне або вертикальне положення. Вони складаються з ампули, оправи та регулювального пристосування.
Залежно від форми ампули рівні бувають циліндричні і круглі. Ампулу циліндричного рівня, внутрішня поверхня якої відшліфована по дузі кола радіуса R, заповнюють нагрітим сірчаним ефіром або спиртом і запаюють. Вільну від рідини частина ампули, заповнену парами рідини, називають бульбашкою рівня. На зовнішню поверхню робочої частини ампули через 2 мм наносять штрихи. Точку О, розташовану в середині центрального розподілу ампули, називають нуль-пунктом рівня.
Пряма uu1 - дотична до внутрішньої поверхні ампули в нуль пункті О, називається віссю циліндричного рівня (рис. 16.6). При будь-якому положенні ампули рівня його бульбашка буде завжди займати найвище положення, а дотична, проведена до найвищої точки О 'бульбашки, буде горизонтальна. Якщо поєднати точки О і О ', то вісь циліндричного рівня теж займе горизонтальне положення.

Мал. 16.6. Циліндричний рівень:
а - поздовжній розріз; б - схема поздовжнього розрізу

Центральний кут τ, що відповідає одному поділу ампули, визначає чутливість рівня, т. Е. Здатність бульбашки швидко і точно займати в ампулі найвище становище. Величину цього кута називають ціною поділки рівня і розраховують за формулою

,

де R - радіус внутрішньої поверхні ампули, мм;
ρ "- величина радіана в секундах; l - довжина розподілу ампули, мм.

Чим більше R, тим менше ціна одного поділу і точніше рівень.
У точних теодолітів ціна ділення рівня коливається в межах 15-40 "на 2 мм, а у технічних - в межах 45-60" на 2 мм.

16.5. ВИМІР ГОРИЗОНТАЛЬНИХ УГЛОВ І магнітний азимут НАПРЯМІВ

Безпосередньо перед виконанням вимірювання теодоліт наводиться в робоче положення шляхом послідовного виконання трьох операцій: центрування, горизонтирования і установки труби.
Центрування і горизонтирование теодоліта має на увазі установку осей обертання алідади в горизонтальне положення над вершиною вимірюваного кута. Установка труби - операція виставлення труби по оку і предмету (див. П. 16.4.3).
Після установки теодоліта в робоче положення приступають до вимірювання горизонтальних кутів. Розрізняють такі основні способи вимірювання горизонтальних кутів: прийомів; суміщення нулів лімба і алідади; повторень.

16.5.1. спосіб прийомів

Прийом складається з двох напівприйомів. Перший полуприем виконують при положенні вертикального кола зліва від зорової труби. Закріпивши лімб і відкріпивши алидаду, наводять зорову трубу на праву візирну мета (точка А рис. 16.8). Після того як спостережуваний знак потрапив в поле зору труби, затискають закріпні гвинти алідади і зорової труби і, діючи навідними гвинтами алідади і труби, наводять центр сітки ниток на зображення знака та беруть відлік по горизонтальному колу (відлік а). Потім, відкріпивши трубу і алидаду, наводять трубу на ліву візирну мета (точка В). і беруть другий відлік (відлік в). Різниця першого і другого відліків дає величину вимірюваного кута.

β = а - b

Якщо перший відлік виявився менше другого, то до нього додають 360º °, тоді:

β = (а + 360 °) - b

Другий полуприем віконують при положенні вертикального кола праворуч, для чого яка переводить трубу через зеніт. Щоб відлікі відрізняліся від взятих в Першому напівпрійомом, зміщують ЛІМБ на кілька градусів. Потім вимірювання виконують в тій же послідовності, як в першому напівприйомом.
Якщо результати вимірювання кута в полупріеме розрізняються не більше подвійної точності приладу (тобто 1 'для теодоліта Т30), обчислюють середнє, яке і приймають за остаточний результат.

Мал. 16.8. Схема вимірювання кута способом прийомів:
а - при розміщенні нуля лімба поза вимірюваного кута;
б - при розміщенні нуля лімба всередині вимірюваного кута

Щоб уникнути появи помилки, пов'язаної з нахилом віх, візування виробляють на нижню частину віхи або шпильки.

16.5.2. Спосіб поєднання нулів лімба і алідади

Цей спосіб використовують, коли необхідно швидко оцінити значення вимірюваного кута. Поєднавши нулі лімба і алідади, здійснюють точну наводку перехрестя ниток зорової труби на ліву візирну мета (точка В). Закріпивши лімб і відкріпивши алидаду, візують трубу на праву візирну мета (точка А). Відлік по горизонтальному колу безпосередньо висловить значення вимірюваного справа по ходу лежачого кута. Даний спосіб часто використовують для швидкого контролю вимірювань.

16.5.3. спосіб повторень

Спосіб повторень застосовують, коли кутові вимірювання потрібно виконати з точністю вищою, ніж точність використовуваного приладу. Суть способу повторень полягає в послідовному багаторазовому відкладанні на лімбі вимірюваного кута β (рис. 16.9).
Направивши візирну вісь на ліву візирну мета (точка B), беруть початковий відлік по горизонтальному колу b. Відкріпивши алидаду, візують прилад на праву візирну мета (точка A) без взяття відліку, відклавши тим самим перший кут β. Закріпивши алидаду і відкріпивши лімб, знову наводять візирну вісь на ліву візирну мета без взяття відліку, потім, відкріпивши алидаду, наводять візирну вісь на праву візирну мета без взяття відліку, відклавши тим самим на лімбі другий кут β, і т.д. n раз. Після чого беруть відлік правої візирної мети.

Мал. 16.9. Схема вимірювання кута способом повторень.

Щоразу під час вимірювань фіксують перехід через нульовий штрих лімба додаванням до кінцевого відліку 360 °. Тоді шукане значення вимірюваного кута визначиться:

де k - число переходів через нульовий штрих лімба.

В окремих випадках такі вимірювання проводять при двох колах теодоліта (KЛ і КП), приймаючи за остаточне середнє значення кута з двох, отриманих в результаті вимірювань.

16.5.4. Вимірювання магнітних азимутів напрямків теодолітного ходу

Магнітні азимути в теодолитном ході вимірюють для орієнтування теодолітного ходу по магнітному меридіану. Щоб прив'язати боку теодолітного ходу до осьового меридіану зони (вертикальної лінії координатної сітки) магнітні азимути перераховують в дирекційні кути (див. Тему 6).
Зверніть увагу на те, що сам теодоліт не призначений для вимірювання оріентірних кутів, але якщо до нього прикріпити орієнтир-бусоль (рис. 16.10), то можна визначити магнітний азимут заданого напрямку.

Мал. 16.10. Орієнтир-бусоль

Для визначення магнітного азимута орієнтир-бусоль встановлюють в спеціальний паз, наявний на вертикальному колі теодоліта, і закріплюють її гвинтом (рис. 16.11). Положення магнітної стрілки спостерігають у дзеркалі, якому додають потрібний нахил. Магнітна стрілка показує напрямок магнітного меридіана, від якого відраховують магнітний азимут або румба заданого напрямку.

Мал. 16.11. Теодоліт з прикріпленою орієнтир-бусоль

Для вимірювання магнітного азимута напрямку теодоліт з орієнтир-бусоль встановлюють над вихідною точкою і приводять його в робоче положення. Поєднують нульові штрихи лімба і алідади, закріплюють алидаду, открепляют лімб. Звільнивши магнітну стрілку бусолі, орієнтують зорову трубу на північ. Закріпивши лімб, навідні гвинтом домагаються точного збігу північного кінця магнітної стрілки з нульовим штрихом шкали бусолі. При цьому положенні забезпечується збіг нульових штрихів буссоли і лімба з північним напрямком магнітного меридіана. Открепляют алидаду і орієнтують зорову трубу теодоліта на заданий напрямок. Потім беруть відлік по горизонтальному колу, який відповідає шуканого магнітному азимуту напряму. В необхідних випадках вимірювання повторюють кілька разів.
При вимірюванні магнітного азимута зверніть увагу на те, щоб поблизу приладу не було металевих і залізобетонних конструкцій, які можуть змінити положення магнітної стрілки щодо магнітного меридіана.

16.6. ВИМІР ВЕРТИКАЛЬНИХ УГЛОВ

Вертикальний кут - це плоский кут, що лежить у вертикальній площині. До вертикальних кутах ставляться кут нахилу і зенітне відстань. Кут між горизонтальною площиною і напрямком лінії місцевості називається кутом нахилу і позначається буквою ν. Кути нахилу бувають позитивні і негативні.
Кут між вертикальним напрямом і напрямом лінії місцевості називається зенітним відстанню і позначається буквою Z. Зенітні відстані завжди позитивні (рис. 16.12).

Мал. 16.12. Кут нахилу і зенітне відстань

Кут нахилу і зенітне відстань одного напрямку пов'язані співвідношенням:
Z + ν = 90, (16.1)
або
ν = 90 - Z, (16.2)
або
Z = 90 - ν. (16.3)

Для вимірювання вертикальних кутів використовують вертикальний круг теодоліта. Лімб вертикального кола жорстко скріплений з горизонтальною віссю труби і обертається разом з нею, при цьому алідада вертикального кола залишається нерухомою. У деяких теодолітах при алидаде вертикального кола є циліндричний рівень, алідада разом з рівнем можуть обертатися на невеликі кути за допомогою регулювального гвинта. Крім того, циліндричний рівень можна переміщати щодо алідади виправними гвинтами.
При горизонтальному положенні візирної осі і осі циліндричного рівня (пухирець рівня в нуль-пункті) відлік по вертикальному колу має дорівнювати нулю. Практично ця умова часто не виконується.
Місцем нуля (місцем зеніту) називають відлік по вертикальному колу при горизонтальному (вертикальному) положенні візирної осі труби і положенні бульбашки рівня при алидаде вертикального кола в нуль-пункті. На малюнку 16.13 М0 - кут між горизонтальною площиною і нульовим діаметром вертикального кола. При наведенні перехрестя ниток сітки на верх вішки А після приведення бульбашки рівня при алидаде вертикального кола в нуль-пункт при колі право (КП) по вертикальному колу беруть відлік П, в цьому випадку кут нахилу

v = П-M0. (16.4)

Мал. 16.13. Схема вимірювання вертикальних кутів

При наведенні перехрестя ниток сітки на ту ж точку при крузі ліво (КЛ) та приведення бульбашки рівня при алидаде вертикального кола в нуль-пункт знаходимо
v = М0- Л (16.5)
де Л - відлік по вертикальному колу при КЛ.

Вирішуючи вираження (16.4) і (16.5) щодо М0 і v, отримуємо
М0 = (П + Л) / 2,
v = (П + Л) / 2 (16.6)

У теодолите Т30 оцифровка поділів вертикального кола дана проти годинникової стрілки, і відлік беруть по одній стороні кола. При цьому для визначення v і М0 використовують формули:

M0 = (П + Л ± 180 °) / 2
v = Л - М0 = М0 - П + 180 ° = (Л - П + 180 °) / 2 (16.7)

Наприклад, теодолітом Т30 при наведенні на точку отримані відліки Л = 3 ° 57 ', П = 176 ° 05'.
За першою з формул (16.7) знаходимо
М0 = (3 ° 57 '+ 176 ° 05' - 180 °) / 2 = 0 ° 01 ';
по другим формулами (16.7) маємо:
v = Л - М0 = 3º57 '- 0º01' = 3º56 ';
v = М0 - П + 180 ° 0º01 '- 176 ° 05' + 180º = 3º56 '
v = (Л - П + 180 °) / 2 = (3 ° 57 '- 176 ° 05' + 180º) / 2 = 3º56 '

У теодолітах 2Т30, 2Т15, Т15К, Т5К, 2Т30П, 2Т5 використана секторная оцифровка вертикального кола із зазначенням знаків «+» і «-», відповідних позитивним і негативним кутах нахилу. Обчислення М0 і v виконують за формулами:
М0 = (П + Л) / 2; v = (Л - П) / 2 - Л - М0 = М0 - П

При вимірі вертикальних кутів перехрестя ниток наводять на точку, бульбашка рівня при алидаде вертикального кола призводять в нуль-пункт, беруть відлік П, якщо вертикальний круг щодо зорової труби при спостереженні з боку окуляра знаходиться праворуч. Потім трубу переводять через зеніт і виконують описані дії, беруть відлік Л. Кут нахилу v в залежності від типу теодоліта обчислюють за однією з формул.
У теодолите Т30 немає рівня при алидаде вертикального кола. Циліндричний рівень при алидаде горизонтального кола встановлений так, що його вісь паралельна колімаційноїплощині зорової труби. Перед відліком по вертикальному колу бульбашка рівня при алидаде горизонтального кола підйомними гвинтами встановлюють в нуль-пункт.
При вимірі вертикальних кутів теодолітами, що мають компенсатор, нульовий діаметр вертикального кола встановлюється в горизонтальне положення автоматично, і після наведення перехрестя ниток на точку приблизно через дві секунди, протягом яких компенсатор приймає стійке положення, беруть відлік. При цьому коливання М0 при вимірюванні різних кутів нахилу на даній станції не повинні перевищувати 2t - подвійний точності відлікового пристрою.
Доцільно, щоб М0 вертикального кола дорівнювало нулю або близькою до нуля величиною.
Для перевірки цієї умови визначають М0 з вимірювань декількох вертикальних кутів при КЛ і КП. Якщо середнє значення М0 перевищує подвійну точність відліку (2t), то виконують юстування: обертанням регулювального гвинта рівня при вертикальному колі встановлюють відлік, рівний М0. При цьому бульбашка рівня, який знаходився в нуль-пункті, зійде з нього, його повертають в нуль-пункт виправними гвинтами рівня.
Після зазначених дій дотримуються всі умови, закладені в визначенні місця нуля встановивши обертанням зорової труби і вертикального кола відлік, рівний М0, наводимо візирну вісь в горизонтальне положення; встановлюємо відлік, рівний нулю, обертанням регулювального гвинта рівня; наводимо котирувальних гвинтами пухирець рівня в нуль-пункт, т. е. виконуємо всі умови, що визначають М0.
Крім того, юстирування можна виконати шляхом установки на вертикальному колі відліку, рівного куту нахилу v обертанням регулювального гвинта рівня. При цьому перехрестя ниток сітки має залишатися на зображенні точки, при наведенні на яку визначали кут нахилу v. Після юстування виконують контрольне визначення М0.

Відео
Теодоліт. Для чого призначений і як влаштований

Питання и завдання для самоконтролю

1. В чому полягає призначення теодоліта.
2. Назвіть основні частини теодоліта.
3. Які бувають відлікові пристосування в теодолітах?
4. В чому полягає призначення циліндричного рівня при алидаде горизонтального кола.
5. У чому призначення зорової труби теодоліта.
6. Які існують установки зорової труби при спостереженнях?
7. У чому сутність вимірювання горизонтального кута способом прийомів?
8. У чому сутність вимірювання горизонтального кута способом повторення?
9. У чому сутність вимірювання горизонтального кута способом поєднання нуля лімба і алідади?
10. У чому сутність вимірювання горизонтального кута способом прийомів?
11. Поясніть порядок вимірювання вертикального кута теодолітом.
12. Поясніть порядок вимірювання магнітного азимута теодолітом з орієнтир-бусоль.
13. Як обчислити місце нуля вертикального кола Т30?