3.2.6. Вертикальний круг теодоліта

Вертикальний круг служить для вимірювання вертикальних кутів нахилу і зенітних відстаней.

Вертикальний круг теодоліта складається з лімбу і алідади. Лімб вертикального круга жорстко закріплений на осі обертання зорової труби і обертається разом з нею. При цьому нульовий діаметр лімба повинен бути паралельним візирної вісі труби. Алідада вертикального круга при обертанні труби залишається нерухомою.

На алідаді вертикального круга закріплений циліндричний рівень, призначений для приведення ліній нулів (відлікових індексів) алідади при вимірюванні кутів нахилу в горизонтальне положення. З цією ціллю перед зняттям відліків по вертикальному бульбашка рівня повинна бути приведена до нуль-пункту за допомогою навідного гвинта алідади.

Рівень закріплюється на алідаді так, щоби його вісь U₂ – U₂ була паралельна лінії нулів (нульовому діаметрові) алідади ОО (рис. 26, а). При дотриманні цієї умови після встановлення на лімбі нульового відліку і приведенні бульбашки рівня до нуль-пункта візирна вісь зорової труби буде горизонтальна.

У деяких оптичних теодолітів (Т5К, Т15К) рівень при алідаді вертикального круга замінює спеціальна оптична система – компенсатор, який автоматично встановлює вказівник оптичного мікроскопа (індекс шкали) в необхідне положення.

У сучасних теодолітах використовуються дві основні системи цифрування вертикальних кругів: 1) азимутальна (кругова), при який поділки круга підписані від 0 до 360^° за рухом годинникової стрілки (теодоліт Т5) або проти руху годинникової стрілки (теодоліт Т30); 2) секторна, при який вертикальний круг розмічений на чотири сектори, з яких два діаметрально протилежних сектори мають плюсове цифрування, а два інших – мінусове (2Т30, Т15, 2Т5, Т10В і ін.). Ця система надписів більш зручна, оскільки відліки градусів однакові по обидва боки вертикального круга, що спрощує обчислення кутів нахилу.

Кут нахилу являє собою різницю двох напрямків у вертикальній площині. Один із напрямків повинен відповідати горизонтальному положенню візирної осі зорової труби. У випадку збігу нульових діаметрів лімба і алідади (відлікового пристрою) при горизонтальному положенні візирної осі труби і осі циліндричного рівня відлік по вертикальному кругу повинен дорівнювати нулю. Тоді відлік по вертикальному кругу при візуванні на спостережувану ціль дає значення кута нахилу v. Але на практиці при горизонтальному положенні візирної осі труби VV і осі циліндричного рівня U₂U₂ відлік по вертикальному кругу може дорівнювати не нулю, а деякий величіні, яка називається місцем нуля МО (рис. 26, б). Як видно з цього рисунка, величина МО являє собою кут, зумовлений непаралельністю нульового діаметра алідади ОО й осі циліндричного рівня, тобто лінії горизонту. Отже, місцем нуля МО вертикального круга називається відлік по вертикальному кругу при горизонтальному положенні візирної осі труби й осі циліндричного рівня.

Рис. 26. Вертикальний круг

Якщо місце нуля заздалегідь невідоме, то кут нахилу v і МО можна визначити за результатами двох відліків, отриманих при візуванні на спостережувану ціль при двох положеннях зорової труби: «круг право» (КП) і «круг ліво» (КЛ). При цьому вид формул, за якими обчислюють значення v і МО, залежить від системи цифрування лімбу вертикального круга.

1. При азимутальному цифруванні лімба вертикального круга за рухом годинникової стрілки, тобто теодоліта Т5 (рис. 26, в).

Як видно з цього рисунка, при візуванні на точку М при двох положеннях труби (КЛ і КП) кут нахилу можна визначити з відліків по вертикальному кругу і значення МО.

При «крузі ліво» v = 360^° – КЛ + МО або v = МО – КЛ;

при «крузі право» v = КП – МО.

Розв’язуючи ці рівняння відносно v і МО, отримаємо

;

.

Слід мати на увазі, що ці формули правдиві у тому випадку, якщо відліки беруться по стороні лімба, найближчого до окуляра. Якщо ж при КП і КЛ відліки здійснюється по одній стороні лімба, то відліки при КЛ збільшуються на 180^°, тоді значення МО і кута нахилу v визначається за формулами

;

;

.

Для теодолітів із круговим цифруванням вертикального круга проти руху годинникової стрілки (теодоліт Т30) значення МО і кутів нахилу можуть бути обчислені за формулами

;

;

2. При секторному цифруванні лімбу вертикального круга від нуля в обидва боки – по ходу і проти ходу годинникової стрілки, тобто для теодолітів 2Т30, Т15, 2Т5 і ін.

Для вказаних теодолітів обчислення МО і кутів нахилу можна виконати за такими формулами

;

;

.

Отже, особливістю вимірювання кутів нахилу є необхідність визначення місця нуля вертикального круга.