6.3. Класифікація теодолітів

За точністю кутових і лінійних визначень теодоліти поділені на три групи: технічні, точні та високоточні. Для топографічних робіт широко за­стосовуються технічні теодоліти Т15, ТЗО, 2Т30 та ін., які дають змогу визна­чати кути з середньою квадратичною похибкою від 10 до ЗО". Під час побудови державної геодезичної мережі (див. 9) використовують точні (Т2, Т5) і високоточні теодоліти (Т1), за допомогою яких кутові визначення мають точність відповідно від 2" до 10" та від 0,5" до 1" (слід знати, що цифри в позначенні марки теодолітів позначають точність вимірювання горизонтальних кутів).

За конструкцією відлікових пристроїв всі сучасні теодоліти оптичні, тобто теодоліти, оптична система яких передає зображення поділок лімба і відлікового пристою у поле зору відлікового мікроскопу. Вони замінили верньєрні прилади, в яких відлік виз­начався безпосередньо за шкалою лімба за допомогою відлікового індексу алідади та встанов­лених у певних місцях луп для збільшення зображення. Про верньєр див. 13.3.

Виділяють також групу спеціалізованих теодолітів, до яких відносять лазерні теодоліти, кодові теодоліти, гіротео­доліти, радіотеодоліти, кінотеодоліти та прилади супутникової геодезії. Лазерні скануючі теодоліти дозволяють автоматично виконувати ряд операцій, до яких входить пошук цілі та наве­дення на неї, реєстрація та обробка результатів вимірювань. Швидкість вимірювань досягає кількох сот за секунду і прак­тично не залежить від числа цілей, які спостерігають. Кодові теодоліти містять перетворювач «кут - код». Результати ви­мірювання кутів, подані у вигляді визначеного коду, реєст­руються на табло, перфорованій або магнітній стрічці, присто­сованих для безпосереднього уведення даних до ЕОМ. У гіротеодолітах конструктивно поєднані гіроскоп, який є датчиком напряму географічного меридіана, та кутомірний прилад.

Для вимірювання горизонтальних кутів придатні також тахеометри (див. далі 12.2).

6.4. Оптичні теодоліти. Особливості будови і перевірки

Теодоліт Т30 (рис. 6.8) - малогабаритний технічний оп­тичний прилад, призначений для вимірювання горизонталь­них і вертикальних кутів. Підставка 1 прикріплена до основи 3, що є дном футляра, в якому зберігають теодоліт. Вона має три підйомні гвинти 2 для приведення приладу у прямовисне положення за допомогою циліндричного рівня 6. У центрі підставки є відкритий канал, який дозволяє проектувати вертикальну вісь приладу на закріплену на земній поверхні вершину кута, що вимірюється, за допомогою зорової труби (для цього її поверта­ють об'єктивом донизу, а на окуляри труби та мікроскопа надівають спеціальні насадки, які відхиляють візирний промінь у потрібне для спостережень положення). Зорова труба дає обернене зображення, вона оснащена візирами 11 для попереднього наведення на ціль. За предметом трубу фокусують гвинтом кремальєри 8, за оком - діоптрійним кільцем 10. Зорова труба має закріпний 9 і навідний 13 гвинти. Поруч з окуляром труби розташований окуляр 7 штрихового мікроскопа, точність відліку якого 1'. Для освітлювання оптич­ної системи є пристрій 16 з відкидним дзеркальцем.

Рис. 6.8. Теодоліт Т30

Теодоліт має закріпні гвинти алідади 5 і лімба 15 та навідні гвинти алідади 14 і лімба горизонтального круга 4, а також паз 17 на футлярі вертикального круга 12 для прикріплення орієнтир-бусолі (див. 6.6). Під час роботи прилад з'єднується становим гвинтом 18 зі штативом.

Більш досконалий теодоліт 2Т30 оснащений шкаловим мікроскопом з ціною поділки 5' і точністю відліку 0,5'. Зорова труба має накладний рівень, який дозволяє дещо розширити технічні можливості приладу. Теодоліт 2Т30П (інша мо­дифікація Т30) має зорову трубу прямого зображення.

Прикладом точних теодолітів є теодоліт 3Т5КП (рис. 6.9) - оптичний прилад з компенсатором вертикального круга. Ком­пенсатор забезпечує автоматичне приведення до горизонту відлікового індексу вертикального круга при відхиленні верти­кальної осі теодоліта від прямовисного положення. Діапазон компенсування ± 4'. Середня квадратична похибка виміру ку­та - 5'. Зорова труба прямого зображення фокусується обер­танням кремальєри 6. Труба має закріпний і навідний гвинти. Прилад приводять у горизонтальне положення за допо­могою круглого 9 та циліндричного 8 рівнів підйомними гвинтами підставки. Підставка має закріпний гвинт, який дає змогу без зміни положення підставки замінити теодоліт світловіддалеміром, іншими приладами. Для точної установки приладу над вершиною вимірюваного кута (центрування) ви­користовують оптичний центрир 5. Алідада горизонтального круга має закріпний та навідний гвинти. Зміну ділянок горизонтального круга здійснюють рукояткою 3 після натиску­вання на неї вздовж осі обертання. Контролюють установку круга через ілюмінатор 4. Для подачі світла в оптичну систему приладу використовують дзеркальце 2. Теодоліт має ручку 1 для зручності перенесення приладу і паз 7 для прикріплення орієнтир-бусолі.

Рис. 6.9. Теодоліт 3Т5КП (а) та поле зору шкалового мікроскопу (б)

Шкаловий мікроскоп приладу (рис. 6.9,б) має ціну поділки 1' і точність відліку 0,1'. Відлікова шкала вертикального круга оцифрована двома рядами цифр: один зростає зліва направо, другий - справа наліво. По боках шкали розташовані попарно математичні знаки «+» і «-», відкриті в полі зору мікроскопа залежно від положення труби теодоліта (П - «круг право», Л - «круг ліво»). При цьому верхній знак належить до верхнього ряду цифр, нижній - до нижнього. Для відліку використову­ють той знак і ряд, якого знака буде градусний штрих верти­кального круга, що знаходиться у відліковому полі шкали. На рис. 6.9,б відлік по горизонтальному кругу дорівнює 25°17,6', по вертикальному — мінус 3°14,5'.

Перед початком польових робіт виконують перевірки тео­доліта, тобто встановлюють, чи відповідає стан приладу ос­новним геометричним умовам (див. 6.2). Якщо геометричні умови не витримуються, проводять юстирування (регулю­вання) приладу. Послідовність перевірок така:

1. Перевірка перпендикулярності осі циліндричного рівня UU′ при алідаді горизонтального круга до вертикальної осі обертання теодоліта ZZ′_. Прилад приводять у робоче положення, при якому вісь ZZ′ повинна бути розташована прямовисно. Процес приведення осі ZZ′ у прямовисне положення називають горизонтуванням приладу. Під час перевірки установлюють циліндричний рівень при алідаді горизонтального круга паралельно до напрямку будь-якої пари підйомних гвинтів і, рівномірно та одночасно обертаючи їх у протилежні боки, приводять бульбашку рівня до нуль-пункту. Відпускають закріпний гвинт алідади, повертають прилад на 90° і, діючи тільки третім підйомним гвинтом, знов приводять рівень у нуль-пункт. У разі необхідності дії повторюють.

Закінчивши горизонтування, здійснюють перевірку рівня, для чого знов установлюють його паралельно до напрямку пари підйомних гвинтів і ретельно підправляють положення буль­башки в нуль-пункті, користуючись при цьому , як і раніше, парою гвинтів, потім повертають алідаду на 180° і спо­стерігають за бульбашкою. Якщо вона відійде від середини більш як на одну поділку, виправними гвинтами рівня перега­няють бульбашку до середини на половину дуги відхилення її від нуль-пункту. На другу половину дуги бульбашку переганя­ють до середини за допомогою підйомних гвинтів. Перевірку буде виконано надійніше, якщо її зробити на всіх трьох парах підйомних гвинтів. За виправленим рівнем уточнюють робоче положення теодоліта при повороті рівня на 90°. Якщо при цьому відхилення бульбашки не перевищує однієї поділки, то ба­жана умова виконана. У противному разі перевірку повто­рюють.

Процес горизонтування приладу зумовлений відомим пра­вилом: площина горизонтальна, якщо вона горизонтальна по двох взаємно перпендикулярних напрямках. Тому, бульбашка рівня горизонтального при­ладу зберігає своє положення в нуль-пункті при будь-якому повороті теодоліта, якщо вико­нано умову UU′ ┴ ZZ′_.

2. Перевірка перпендикулярності візирної осі труби WW′ до горизонтальної осі обертання труби HH′. Вісь обертання приладу за допомогою рівня приводять у прямовис­не положення. Встановлюють зорову трубу горизонтально і візують на віддалений предмет. При двох положеннях тео­доліта («круг ліво» і «круг право») беруть по горизонтальному кругу відліки Л₁ і П₁. Потім відпускають закріплений гвинт лімба 15 (рис. 6.8), повертають прилад на 180° і знову закріплюють. Повторюють попередні операції і беруть відліки Л₂ і П₂. Якщо умова перпендикулярності не виконана, то під час вимірювань між візірною віссю і колімаційною площиною утворюється кут с, який має назву колімаційною похибки. Обчислюють колімаційну похибку с за формулою:

с = 0,25 ((Л₁ - П₁ ± 180°) + (Л₂ - П₂ ± 180)) .

Повторюють визначення с і обчислюють з двох результатів середнє арифметичне. Для теодоліта ТЗО колімаційна похибка не повинна перевищувати 2'. У противному разі прилад юсти­рують. Для цього відгвинчують ковпачок, розташований на зо­ровій трубі за окуляром. Під ковпачком розташовані юстиру­вальні гвинти сітки ниток. Установлюють ними по горизонтальному кругу відлік П = П₂ + с. Переміщують за допомогою юстиру­вальних гвинтів сітку в горизонтальному напрямку до з'єднання перехрестя із зображенням пред­мета спостереження. Для контролю перевірку повторюють.

3. Перевірка перпендикулярності горизонтальної осі обертання зорової труби НН′ до осі обертання приладу ZZ′_. Після приведення осі обертання теодоліта у прямовисне положення вибирають на відстані 10-20 м від приладу високу точку А (наприклад, на стіні будинку) і візують на неї. Опускають трубу до рівня горизонту і помічають на стіні точку А′_, в яку проектується перехрестя ниток сітки. Далі переводять трубу через зеніт і, повернувши прилад на 180°, знову візують на точку А. Опустивши трубу до горизонту, помічають точку А₂ – нову проекцію перехрестя ниток сітки. Якщо точки А₁ і А₂, помічені на одній горизонтальній лінії, не збігаються, вимірюють відрізок А₁А₂ і обчислюють кутову похибку невиконання умови перевірки за формулою:

і =  ,

де  – 3438, а А₁ А₂ і відстань S повинні бути виражені в од­них одиницях виміру. Якщо кут і більший за 0,5', то юстирування приладу виконують у майстерні.

4. Перевірка положення сітки ниток у зоровій трубі. Перевірці підлягає виконання вимоги, за якою вертикальна нитка сітки ниток зорової труби повинна бути прямовисною. При прямовисному положенні осі обертання приладу наводять вертикальну нитку сітки труби на нитку виска, підвішеного на відстані 10-12 м. Діючи навідним гвинтом труби, проводять сіткою ниток вздовж виска. Якщо вертикальна нитка «сходить» з виска, відгвинчують ковпачок за окуляром і, ослабивши закріпні гвинти окуляра, повертають його так, щоб верти­кальний штрих сітки «наклалася» на нитку виска. Перевірку по­вторюють. Після юстирування сітки закріплюють окуляр і на­гвинчують ковпачок.