§ 15. Нивелиры

Основные части геодезических приборов. Прежде чем приступить к изучению конструкций нивелиров, рассмотрим устройство их ос­новных частей, которые являются также основными частями и дру­гих геодезических приборов.

Зрительная труба (рис. 42, а) представляет собой опти­ческую систему (рис. 42, б), помещенную в металлический корпус (трубу). С одного края трубы размещен объектив /, с другого -окуляр 5. Между ними находится двояковогнутая линза 2. В оку-

54

лярной части трубы есть стеклянная пластина 4 с нанесенной на ней сеткой нитей (рис. 42, в).

Специалиста, применяющего для измерений приборы со зри­тельными трубами, принято называть наблюдателем. При работе со зрительной трубой наблюдатель совмещает перекрестие сетки нитей с наблюдаемым предметом. Линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называется визирной осью

Рис. 42. Зрительная труба:

« — в разрезе, б — оптическая схема, в — поле зрения и сетки нитей в различных при­борах; / — объектив, 2 — линза, 3 — кремальера, 4 — стеклянная пластина, 5 — окуляр, 6 — регулировочные винты, 6, 8 — вертикальные и горизонтальные нити

трубы. Процесс наведения зрительной трубы на точку наблюдения называют визированием. В момент совмещения перекрестия сетки нитей с какой-либо точкой визирная ось трубы проходит через эту точку. Вращением фокусировочного кольца или кремальеры 5 пе­ремещают фокусирующую линзу 2, добиваясь четкого изображения наблюдаемого предмета. Такое действие называют фокусированием. Перемещением окуляра 5 относительно сетки нитей фиксируют изо-<бражение сетки. Перемещение окуляра производится вращением •окулярного кольца.

Уровни геодезических приборов бывают цилиндрические и .круглые.

Цилиндрический уровень (рис. 43, а) представляет собой стек­лянную ампулу 1, заполненную жидкостью 2 (спирт, эфир). Часть пространства, заполненную парами этой жидкости, называют пу­зырьком 3 уровня. Внутренняя (верхняя) поверхность ампулы от-

55

шлифована по дуге определенного радиуса. На верхней наружной ее поверхности нанесены 2-миллиметровые деления. Среднюю точку шкалы «О» называют нуль-пунктом. Касательную линию 1)И в нуль-пункте к дуге внутренней поверхности уровня называют осью цилиндрического уровня.

Работа уровня основана на свойстве пузырька занимать наивыс­шее положение. Если пузырек уровня переместить на одно деление

Рис. 43. Уровни:

а — цилиндрический, б —

круглый; / -ампула, 2 —

жидкость, 3 — пузырек

Рис 44. Подставка (а) и штатив (б):

1, 2, 4 — винты, 3 —

столик, 5 — ре­мень, 6 — наконечник

относительно какого-то начального положения, то ось уровня откло­нится на величину т, называемую ценой деления уровня. Цена деле­ния цилиндрических уровней геодезических приборов обычно быва­ет от 2" до 60".

Круглый уровень (рис. 43, б) отличается от цилиндрического тем, что его верхняя часть отшлифована по сферической поверхности. Деления на внешней стороне представляют собой концентрические окружности, а осью уровня является радиус сферы, проходящий через нуль-пункт. Цена деления круглых уровней бывает от не­скольких минут до нескольких десятков минут.

Подставка и штатив (рис. 44, а, б) служат для крепления и установки геодезических приборов. Вращением подъемных вин­тов 1 подставки изменяют положение вертикальной оси вращения прибора, а следовательно, и всех остальных его частей. Ось враще­ния закрепляется в подставке винтом 2.

56

Подставка крепится на столике 3 штатива становым винтом 4. Штатив имеет три деревянные или металлические ножки, которые шарнирно соединены с головкой штатива. Ножки бывают раздвиж­ные и цельные. Нижние концы ножек снабжены металлическими наконечниками 6. Штатив обеспечивает устойчивость прибора. В собранном виде штатив переносят на плечевом ремне.

Типы нивелиров. В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение, ниве­лиры выпускаются двух типов: с компенсатором углов наклона зри-

Рис. 45. Нивелир Н-10К:

а — общий вид, б — оптическая схема; / — пластина, 2 — корпус, 3 — маховик,

4 — уровень, 5, 8 — объективы, в — подставка, 7 — винт, 9, 10 — пентапризмы,

11 — сетка нитей, 12 — окуляр, 13 — призма компенсатора, 14 — рамка

тельной трубы и с уровнем при ней. У нивелиров, выпускаемых оте­чественной промышленностью, наличие в марке буквы «К» означа­ет, что труба нивелира снабжена компенсатором, например нивели­ры Н-05К, Н-ЗК, Н-10К.

Нивелиры с компенсатором угла наклона зри­тельной трубы называются самоустанавливающимися, напри­мер Н-10К (рис. 45, а). Компенсация угла наклона визирной оси или автоматическое приведение ее в горизонтальное положение у этих нивелиров происходит за счет автоматического поворота ком­пенсирующего элемента (компенсатора) оптической системы (рис. 45, б).

Компенсатор состоит из двух 9 и 10 пентапризм (пятиугольных), склеенных между собой и скрепленных с корпусом коробчатой фор­мы, а также подвижной прямоугольной призмы. Прямоугольная призма заключена в рамку. Рамка перемещается в вертикальной плоскости маховичком 3, укрепленным в корпусе 2. Ее перемеще­ние обеспечивает фокусировку зрительной трубы по объекту наведе­ния. Диапазон работы компенсатора определяют по максимальному углу наклона оси нивелира. У нивелиров для точных и технических работ этот диапазон колеблется в пределах от 5 до 20 мин.

57

До начала работ нивелир вынимают из укладочного ящика и укрепляют на штативе становым винтом. Выдвигая и убирая нож­ки штатива, устанавливают его головку на глаз в горизонтальное положение. Затем с помощью подъемных винтов подставки приво­дят пузырек круглого уровня к середине концентрических окружно­стей или в нуль-пункт.

Рис. 46. Нивелир Н-3:

а — внешний вид, б — телескопическая схема; /, 4, 5, 9, 10 — винты, 2 — подставка,

3, 7 — уровни, 6—-зрительная труба, 8 — визир, 11 — пластина, 12 — объектив, 13—•

фокусирующая линза, 14 — сетка нитей, 15 — окуляр, 16—19, 21 — призмы и линзы,

20 — зеркало, 22 — уровень

Подготовка нивелиров для работы состоит из двух действий: приведения визирной оси прибора в горизонтальное положение (ни­велир с компенсатором считается готовым к работе, если пузырек круглого уровня приведен в середину концентрических окружно­стей, нанесенных на стеклянной капсуле уровня) и установки тру­бы для наблюдений.

Трубу устанавливают по рейке вращением ее корпуса рукой. У некоторых нивелиров направление трубы на рейку фиксируется закрепительным винтом. В новых нивелирах закрепительного винта нет, а корпус имеет постоянное или как его называют фрикционное тугое сцепление с вертикальной осью вращения нивелира. Точное наведение зрительной трубы по рейке производят наводящим вин­том (-под точным наведением понимают такое положение, при кото­ром сетка нитей зрительной трубы совпадает с осью нивелирной рейки).

Нивелиры с цилиндрическим уровнем имеют зри­тельную трубу и цилиндрический уровень. Труба с уровнем укреп­лена на вертикальной вращающейся оси, входящей в подставку. Наиболее распространенные нивелиры этого типа Н-3, Н-10. Ниве­лир Н-3 (рис. 46, а) состоит из верхней части, несущей зрительную трубу 6 с цилиндрическим 7 и круглым 3 уровнями, основанием, на­водящим 10, элевационным 4 и закрепительными 9 винтами, и ниж­ней, представляющей собой подставку с тремя подъемными винта­ми 1 и пружинистой пластиной 11.

58

Зрительная труба представляет собой телескопическую систему (рис. 46, б), состоящую из объектива 12, фокусирующей линзы 13, сетки нитей 14 и окуляра 15. Лучи, идущие от концов пузырька уровня 22, отражаются от скошенных граней призм 21, направляют­ся в расположенную сбоку прямоугольную призму 19, идут в приз­му 18, затем через линзу 17 и призму 16 попадают в окуляр зри­тельной трубы нивелира. Пузырек уровня освещается светом, пере­даваемым в трубу зеркалом 20. Пузырек цилиндрического уровня .приводится в нулевое положение элевационным винтом 4.

Цилиндрический уровень 7, расположенный в корпусе слева от зрительной трубы, служит для точного приведения визирной оси прибора в горизонтальное положение. Для грубого приведения вер­тикальной оси прибора в отвесное положение служит круглый уро­вень 3. Пузырек круглого уровня приводится в нулевое положение подъемными винтами / подставки 2. Зрительную трубу 6 наводят на рейку по визиру 8 винтом 10 при закрепленном винте 9. Резкость изображения нивелирной рейки достигается вращением винта 5 фо­кусирующей линзы.

Нивелир крепится к штативу пружинистой пластиной //, кото­рая в своей центральной части имеет втулку с резьбой под становой винт штатива.

Нивелир с цилиндрическим уровнем готовят к работе так же, как нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования.

Технические возможности нивелиров позволяют работать ими людям со зрением ±5 диоптрий. Нивелиры, как правило, работо­способны при температурах от —30 до +50° С.