Типы нивелиров
КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРОВ
В соответствии с действующим ГОСТом нивелиры по точности разделяют на три типа: высокоточные (типа Н-05), точные (типа Н-3) и технические (типа Н-10). Цифра в обозначении марки нивелира указывает значение средней квадратической ошибки превышения на 1 км двойного нивелирного хода; для нивелира Н-05 т = 0.5 мм; для нивелира Н-3 т = 3 мм; для нивелира Н-10 т = 10 мм.
По своим конструктивным особенностям нивелиры могут иметь цилиндрический уровень при трубе (например, Н-3), у которых визирная ось приводится в горизонтальное положение вручную и с компенсатором, с помощью которого визирная ось зрительной трубы приводится в горизонтальное положение автоматически. Обозначение марки таких
нивелиров дополняется буквой К (например, Н-ЗК). Установлено, что применение нивелиров с компенсаторами позволяет повысить производительность труда на 15—20%, поэтому использование нивелиров с компенсаторами является предпочтительным.
Некоторые нивелиры одновременно снабжаются и лимбом для измерения горизонтальных углов. Обозначение марки нивелира такой конструкции дополняется буквой Л (например, Н-10КЛ). Цифра, стоящая перед обозначением марки прибора, указывает номер улучшенной модификации базовой модели (например, 2Н-ЗЛ).
На рис. 11.3, а представлен получивший широкое распространение в инженерной практике точный нивелир Н-3.
Зрительная труба 1 с обратным изображением в поле зрения и 30—кратным увеличением имеет объектив 7 с просветленной оптикой и окуляр 8 с диоптрийным кольцом. Наведение на резкость осуществляют с помощью
фокусирующего винта 2. Нивелир снабжен закрепительным винтом трубы 3 и наводящим винтом 4, обеспечивающим точную наводку сетки нитей на рейку. Следует помнить, что наводящим винтом 4 работают после осуществления грубой наводки трубы на рейку (используя для этого целик 12) и закрепления трубы винтом 3. Зрительная труба 1 соединена вертикальной осью вращения с подставкой 11. Круглый уровень 5 при трубе служит для приведения оси вращения прибора в отвесное положение с помощью подъемных винтов 10. Нивелир имеет контактный цилиндрический
уровень, наглухо скрепленный со зрительной трубой. Изображение противоположных концов половинок пузырька цилиндрического уровня через систему призм передается в поле зрения трубы (рис. 11.3, б). Перед взятием отсчета по рейке элевационным винтом 6 осуществляют точное совмещение (контакт) концов пузырька цилиндрического уровня и приводят тем самым визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение.
Аналогичную конструкцию имеет и технический нивелир Н-10Л (рис. 11.3, в).
В настоящее время промышленность вместо нивелира Н-ЗК выпускает модифицированный прибор ЗН-2КЛ. Нивелир снабжен маятниковым компенсатором, имеет прямое изображение в поле зрения трубы и обеспечивает производство измерений с точностью ± 2 мм на километр двойного нивелирного хода.
ЛАЗЕРНЫЕ НИВЕЛИРЫ
В последние годы в изыскательском и строительном процессах находят применение лазерные нивелиры. Лазерные нивелиры основаны на использовании в нивелирах лазеров — оптических квантовых генераторов (ОКГ), световых источников видимого диапазона, основанных на вынужденном излучении атомов и молекул. Возможность автоматизации в лазерных нивелирах основана на создании прибором видимой визирной линии
или плоскости. При пересечении видимым горизонтальным лучом или плоскостью вертикальных реек на них высвечивается световое лазерное пятно или горизонтальная световая линия, от которой отсчитывают превышения. Для этой цели используют визуальную или фотоэлектрическую индикацию светового пучка. Один лазерный нивелир может одновременно обслуживать несколько реек.
Все лазерные нивелиры подразделяют на три большие группы: с цилиндрическим уровнем на корпусе излучателя или на зрительной трубе нивелира, к которой крепится лазерный излучатель; с самоустанавливающимся лазерным лучом (например, нивелир с компенсатором и лазерной насадкой); с вращающимся лазерным лучом, создающим видимые опорные горизонтальные плоскости в пространстве.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает лазерные нивелиры «Лимка-Горизонт» (рис. 11.8).
Этот лазерный нивелир выполнен по конструктивной схеме обычного оптического нивелира, что делает работу с ним привычной и понятной.
Нивелир «Лимка-Горизонт» имеет следующие основные технические характеристики:
Расстояние проекции лазерного луча без фотоэлектрического приемника излучения — 100 м;
Диаметр лазерного пятна — 10 мм;
Точность приведения к горизонту — 20";
Диапазон рабочих температур — от -20°С до +40°С;
Масса прибора — до 1 кг.
На рис. 11.9 представлен серийный нивелир 2Н-ЗЛ с лазерной насадкой «Лимка-ЛВН», имеющей те же технические характеристики и обеспечивающей возможность работы серийного оптического нивелира в режиме лазерного прибора.
Лазерный ротационный нивелир отечественного производства НЛ30 (рис. 11.10) предназначен для определения превышений, построения горизонтальной и вертикальной видимых опорных плоскостей. Прибор излучает красный лазерный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Один из лазерных лучей, вращаясь, образует видимую опорную горизонтальную плоскость, а второй проецирует видимую вертикальную линию.
Нивелир используют как при разбивочных работах на строительных площадках, так и производстве строительно-монтажных работ внутри помещений.
Основные технические характеристики нивелира НЛЗО следующие:
Расстояние проекции лазерного луча — 100 м;
Диаметр лазерного луча — 5 мм;
Точность приведения к горизонту — 30" (± 2 мм на 15 м);
Диапазон рабочих температур — от -20°С до +50°С;
Масса прибора — 1,5 кг.
ЭЛЕКТРОННЫЕ НИВЕЛИРЫ
Полная автоматизация процесса нивелирных работ стала возможной с появлением электронных регистрирующих (кодовых) нивелиров. Кодовый нивелир представляет собой комбинацию оптического прибора, специализированного
мини-компьютера и специальных двусторонних реек с закодированными делениями, позволяющими автоматизировать процесс взятия отсчетов.
В практике производства высокоточных геодезических работ в России получил распространение прецизионный нивелир производства фирмы «Carl Zeiss» RENI 002А (рис. 11.11).
Нивелир предназначен для выполнения нивелирования I и I I классов точности. Его используют как в строительном деле при возведении ответственных инженерных сооружений, так и в решении ряда прикладных задач в науке и технике.
Установив нивелир между двумя точками по круглому уровню, вводят в память мини-компьютера информацию
о высотах начального и конечного реперов, номера станций и другую информацию, наводят зрительную трубу
последовательно на заднюю и переднюю рейки и нажимают клавишу «отсчет ». Все вычисления на станции и увязку нивелирного хода выполняет специализированный мини-компьютер с использованием пакета специальных
программ.
Электронный нивелир RENI 002А дает возможность выполнения нивелирования в автоматическом режиме.
Для установки визирной оси в горизонтальное положение нивелир снабжен высокоточным компенсатором с точностью приведения линии визирования к горизонту менее 1". Отсчет по рейке состоит из грубого значения (метры, дециметры, сантиметры), считываемого по нивелирной рейке, и из микрометрического значения (миллиметры и доли миллиметров), регистрируемого электронным устройством. Полученные значения могут быть переданы через интерфейсный порт во внешнее запоминающее устройство для последующей автоматической обработки на базовом компьютере.
Основные технические характеристики электронного прецизионного нивелира RENI 002А:
Средняя квадратическая погрешность на 1 км двойного нивелирного хода—±2 мм;
Минимальное расстояние визирования — 1,5 м;
Средняя точность установки компенсатора — ± 0,05";
Рабочий диапазон компенсатора — ± 10';
Диапазон рабочих температур — от -20°С до +45°С;
Масса прибора — 7,0 кг.
Современный малогабаритный электронный нивелир точного класса представлен на рис. 11.12.
Электронный нивелир DL-102C находит широкое применение при:
прокладке нивелирных сетей I I I , IV классов;
при наблюдениях за деформациями ответственных инженерных сооружений;
при производстве строительно-монтажных работ;
при топографических съемках;
при автодорожном и железнодорожном строительстве;
при строительстве мостов, путепроводов и транспортных тоннелей.
Основные технические характеристики точного электронного нивелира DL-102C:
Средняя квадратическая погрешность на 1 км двойного нивелирного хода—• 1 мм;
Диапазон измерений при использовании фиберглассовых реек—от 2 до 100 м;
Средняя точность установки компенсатора — 0,5";
Рабочий диапазон компенсатора — ± J5';
Диапазон рабочих температур — от -20°С до +50°С;
Масса прибора (включая встроенные батареи питания) — 2,8 кг.
Нивелир обеспечивает запись получаемой информации на стандартные дискеты.