1.2.2. Головні вимоги до нівелірних рейок

Під час нівелювання III класу використовують дерев'яні шашкові або інварні штрихові рейки. У гірських районах необхідно використовувати тільки інварні рейки та нівеліри із плоско-паралельною пластинкою.

На шашкові триметрові двосторонні рейки нанесено сантиметрові поділки. На чорних сторонах комплекту рейок нулі збігаються з п'ятками рейок; на

29

Розділ І

червоних з п'ятками рейок збігаються відліки, більші за 4000 мм; відлік на червоній стороні однієї рейки відрізняється від відліку на червоній стороні другої на 100 мм (наприклад: на одній відлік 4687, на другій - 4787 мм). Під час прив'язування до стінних марок використовують підвісні рейки завдовжки 1,2 м із такими самими поділками, як і на триметрових рейках. Нуль на підвісній рейці повинен збігатися із центром отвору для штифта, на якому рейку підвішують до стінної марки. Допускають й інші методи прив'язування до таких марок, наприклад, заміною підвісної рейки металевою лінійкою з міліметровими поділками, або на стіні відмічають проекції середньої та віддалемірних ниток труби нівеліра, а віддаль по вертикалі від центра отвору марки до проекцій ниток вимірюють перевіреною сталевою рулеткою або лінійкою. Випадкові похибки дециметрових і метрових інтервалів рейок, що використовують для нівелювання III класу, не повинні перевищувати 0,5 мм. Виняток становлять три нижні дециметри рейок, оскільки проходження світлового променя над поверхнею Землі нижче від трьох дециметрів під час нівелювання III класу не допускається.

Нівелювання IV класу виконують тільки дерев'яними шашковими рейками, такими, як і під час нівелювання III класу, проте випадкові похибки дециметрових та метрових інтервалів цих рейок не повинні перевищувати 1 мм. Рейки досліджують за допомогою контрольної лінійки.

У наш час широко застосовують (нарівні з дерев'яними) металеві (пере­важно алюмінієві), скляні і пластикові рейки. До того ж, на рейки наносять не тільки метричні поділки (1 см, 5 мм), але й кодові. Саме кодові рейки викорис­товують під час роботи із цифровими (електронними) нівелірами.

1.2.3. Будова, перевірки та дослідження нівелірів із рівнями

Будова нівелірів із рівнями відома з курсу "Топографія" та з цілої низки підручників [3, 7, 8, 11, 29]. Проте, на нашу думку, корисно нагадати, що існує відмінність між візирною віссю нівелірів із рівнями та візирною лінією нівелірів із компенсаторами [17].

Візирною віссю будемо називати пряму, що проходить через центр сітки ниток та центр об'єктива (через задню головну точку об'єктива).

Візирною лінією будемо називати пряму, що проходить через центр об'єктива (його передню головну точку) та проекцію центра сітки ниток на рейці. У нівелірах із компенсаторами візирна вісь є також, але вона дещо нахи­лена, якраз тоді, коли візирна лінія встановлена компенсатором у горизон­тальний стан.

На рис. 1.2.1 подано загальний вигляд нівеліра Н-3, найпоширенішого й найпридатнішого для нівелювання III та IV класів.

ЗО

Висотні геодезичні мережі

Під час отримання нівеліра та рейок виконавець повинен детально їх оглянути та впевнитись у відсутності будь-яких пошкоджень. Перед початком польових робіт нівеліри досліджують та перевіряють у такій послідовності:

1. Визначення коефіцієнта ниткового віддалеміра.

2. Перевірка сферичного рівня.

3. Перевірка відсутності коливання верхньої частини нівеліра під час її обертання навколо вертикальної осі.

4. Перевірка правильності встановлення сітки ниток.

5. Перевірка циліндричного рівня. Розглянемо детально ці перевірки та дослідження.

1. Визначення коефіцієнта ниткового віддалеміра.

Під час дослідження коефіцієнтів К ниткового віддалеміра у нівелірів Н-3, Н-10 та інших вибирають рівну поверхню і забивають два кілки на віддалі D (приблизно 50 м один від одного), а у верхні зрізи кілків забивають цвяхи з округлими головками. Над одним із кілків встановлюють (центрують) нівелір, над другим - рейку. Віддаль між кілками вимірюють стрічкою або рулеткою з точністю до 1 см.

Після приведення нівеліра в робочий стан беруть три пари відліків верх­ньої (В) та нижньої (Н) віддалемірних ниток. Кожну пару відліків беруть на різ­них висотах нівеліра. Приклад визначення коефіцієнта К подано у табл. 1.2.2.

Якщо зорова труба має сталу віддалеміра С (вибирають з паспорта), тоді коефіцієнт віддалеміра обчислюють за формулою

(1.2.1)

31

Розділ І

Якщо С = О, формула набуває вигляду:

(1.2.2)

Коефіцієнт відцалеміра не повинен відрізнятись від 100 більше ніж на 1 %

Таблиця 1.2.2

Визначення коефіцієнта К віддалеміра нівеліра Н-3 № 7541, D= 50,40 м

Нитки	Відліки відцалемірних ниток	Різниця відліків (Н-В), мм
В	1001	502
Н	1503
В	1143	504
Н	1647
В	0930	503
Н	1433
£ = 50400/503,0= 100,2		Середня різниця 503,0

Під час обчислення довжини секції нівелірного ходу, якщо стала відда­леміра С не дорівнює нулю, користуються формулою

(1.2.3)

де 1₃ та І_п - різниці відліків відцалемірних ниток під час візування на задню та передню рейки, мм; я- кількість станцій у секції. Якщо відліки взяті верхньою (В) та середньою (С) нитками, то суму 2,(1 _в +1_С) подвоюють.

2. Перевірка сферичного рівня.

Вісь сферичного рівня повинна бути паралельною до вертикальної осі обертання нівеліра. Цю перевірку виконують так: підіймальними гвинтами приводять бульбашку сферичного рівня в нуль-пункт. Повертають нівелір навколо вертикальної осі на 180°. Якщо бульбашка відхиляється від нуль-пункту більше ніж на Уа радіуса кола, яким позначено нуль-пункт, тоді бульбашку приводять у вихідний стан: виправними гвинтами рівня на половину дуги відхилення, а на другу половину - підіймальними гвинтами.

Під час двох-трьох таких дій бульбашка рівня під час повороту нівеліра на 180° залишається у нуль-пункті. Після цього виправні гвинти рівня повинні бути надійно закріплені.

32

Висотні геодезичні мережі

3. Перевірка правильності обертання труби навколо вертикальної осі. Перевіряють відсутність коливання верхньої частини нівеліра під час обертання його навколо вертикальної осі за допомогою циліндричного рівня. Досліджуючи нівеліри Н-3, на корпус труби встановлюють допоміжний циліндричний рівень з ціною поділок 10-15" на 2 мм. Встановлюють нівелір на кам'яному стовпі і ретельно горизонтують за допомогою циліндричного рівня. Приводять трубу в стан І-ІІ (рис. 1.2.2), роблять відліки на кінцях бульбашки рівня. Поступово повертають верхню частину приладу навколо вертикальної осі на 720°; водночас через кожні 60° відраховують кінці бульбашки рівня (табл. 1.2.3). Перш ніж узяти відлік, рівню дають можливість заспокоїтись. У прямому ході обертають верхню частину нівеліра за годинниковою стрілкою, у зворотному - проти. Розходження між відліками в прямому та зворотному ходах для нівелірів Н-3 в одних і тих самих положеннях не повинні перевищувати 40".

Рис. 1.2.2. Схема перевірки правильності обертання труби навколо вертикальної осі

Обертання нівелірів навколо вертикальної осі повинно бути легким, плавним, без зусиль, в іншому разі необхідно почистити та змазати вертикальну вісь.

33

Розділ І

Таблиця 1.2.3

Перевірка правильності обертання труби навколо вертикальної осі.

Нівелір Н-3 № 7541

Встанов­лення труби	І			II			І-ІІ
	Прямий хід, поділки рівня			Зворотний хід, поділки рівня
	л	П	Л-П	л	П	Л-П
0°	11,0	11,5	-0,5	10,5	12,0	-1,5	+ 1,0
60°	10,5	12,1	-1,6	10,8	11,6	-0,8	-0,8
120°	10,2	12,0	-1,8	11,2	п,з	-од	-1,7
180°	10,0	12,2	-2,2	11,1	11,3	-0,2	-2,0
240°	10,4	11,7	-і,з	11,5	10,9	+0,6	-1,9
300°	10,9	11,3	-0,4	11,3	11,1	+0,2	-0,6
360°	11,0	11,2	-0,2	11,0	11,4	-0,4	+0,2
420°	11,2	11,0	+0,2	10,5	11,9	-1,4	+ 1,6
480°	11,4	11,1	+0,3	10,6	11,7	-1,1	+1,4
540°	11,2	10,9	+0,3	10,4	11,9	-1,5	+1,8
600°	11,2	11,0	+0,2	10,3	12,0	-1,7	+1,9
660°	11,5	10,8	+0,7	10,8	11,6	-0,8	+1,5
720°	11,4	10,7	+0,7	10,6	11,4	-0,8	+1,5

Ціна поділок Т дорівнює 10". Максимальне коливання 3,9 поділки рівня або 39".

4. Перевірка правильності встановлення сітки ниток.

Середня нитка повинна бути горизонтальною, а вертикальна - верти­кальною. Досить пересвідчитися у правильному розташуванні горизонтальної нитки. Взаємну перпендикулярність ниток гарантує завод-виробник.

У нівелірів Н-3, Н-10 цю перевірку виконують так: встановивши нівелір за допомогою сферичного рівня в горизонтальний стан, наводять край середньої нитки на добре видиму точку, яка розміщена від нівеліра на віддалі близько 10 м, повільно повертають трубу навідним гвинтом і стежать, чи не відхилиться середня нитка від цієї точки. Якщо відхилення більше за 2 мм - сітку ниток виправляють. Для цього необхідно відокремити окулярну частину від корпусу зорової труби. Потім, ослабивши закріпні гвинти приблизно на один оберт, скляну пластинку із сіткою ниток злегка обертають. Після цього приєднують окулярну частину до зорової труби і перевіряють розташування горизонтальної нитки. Перевірку виконують декількома наближеннями. На закінчення, закріпивши гвинти, що тримають сітку ниток, необхідно ще раз переконатися, що розташування нитки є правильним.

34

Висотні геодезичні мережі

Цю перевірку можна також виконувати вертикальною ниткою (переві­ряючи її прямовисність), використовуючи підвішений тягарець (надворі, коли немає вітру, або у приміщенні).

5. Перевірка циліндричного рівня.

Цю перевірку поділяють на дві частини.

1. Вертикальна площина, яка проходить через вісь рівня, повинна бути паралельною до вертикальної площини, що проходить через візирну вісь зоро­вої труби. Або: візирна вісь та вісь циліндричного рівня повинні розміщуватися у двох взаємно паралельних вертикальних площинах.

2. Величина кута і повинна бути меншою за 10". Кутом і називають кут, який утвориться на вертикальній площині, якщо на неї спроектувати вісь циліндричного рівня та візирну вісь труби. Цю частину перевірки можна ще сформулювати так: візирна вісь та вісь циліндричного рівня повинні бути розміщені у двох взаємно паралельних горизонтальних площинах.

Першу половину перевірки виконують так: встановлюють нівелір на віддалі близько 50 м від рейки у такий спосіб, щоб один підіймальний гвинт був спрямований у бік рейки. Ретельно приводять вертикальну вісь нівеліра в прямовисний стан за допомогою сферичного рівня. Приводять елеваційним гвинтом зображення кінців бульбашки в контакт і беруть відлік рейки. Надають зоровій трубі бокового нахилу, обертаючи підіймальні гвинти у різні боки точно на два повні оберти. Стежать, щоб точка перетину вертикальної та середньої (горизонтальної) ниток була наведена на ту саму точку, тобто щоб відлік не змінився. Після цього нахиляють нівелір в інший бік, повертаючи ті самі гвинти в протилежному напрямку. Якщо в обох випадках кінці бульбашки не розходяться або зміщуються в одну сторону, то встановлення рівня правильне. Коли під час різних нахилів вони значно розходяться у протилежні боки, тоді виправляють розташування циліндричного рівня за допомогою бокових виправних гвинтів. Виправляють розташування, поступово обертаючи один гвинт на загвинчування, другий - на вигвинчування. Правильного встановлення рівня досягають методом наближень.

Другу частину перевірки можна виконати так: забивають два костилі (або кілки зі цвяхами) на віддалі близько 50 м один від одного (у точках А ЇВ). Встановлюють нівелір точно посередині між костилями і вимірюють пере­вищення h. На основі рис. 1.2.3 запишемо:

h = a'-b'. (I.2.4)

У (1.2.4) а та Ь' - правильні відліки, які були б узяті за умови, якщо кут і

= 0. Оскільки і ^ 0, то фактичні відліки будуть а та 6. Враховуючи, що нівелір

однаково віддалений від задньої й передньої рейок, відліки а та Ь помилкові

на однаковий відрізок х.

35

Розділ І

Рис. 1.2.3. Визначення перевищення нівелюванням ізсередини

Тому маємо рівняння:

a =a-х;

b' = b- х. Відповідно до (1.2.4) можна записати:

h = {а - х) - ф - х). Розкриваючи дужки, отримаємо:

h = a-b. (I.2.5)

Отже, коли нівелір встановлений посередині між рейками (прийнято говорити: рівні плечі), то різниця помилкових відліків дає правильне перевищення h.

Переносять і встановлюють нівелір на віддалі приблизно 10 м за одним із костилів (рис. 1.2.4). Беруть відліки близької та далекої рейок -Б та Д.

Відповідно до рис. 1.2.4 правильне перевищення знаходять за формулою

Ь = Б'-Д', (1.2.6)

або

И = Б-а-(Д-а-х). (1.2.7)

Отже,

к = Б-Д + х. (1.2.8)

36

Висотні геодезичні мережі

З рівняння (1.2.8), оскільки h вже відоме, знайдемо х:

Знаючи х, легко знайти і":

де L - віддаль між костилями.

(1.2.9)

(1.2.10)

Рис. 1.2.4. До визначення кута і

Щоб позбутися кутаг, необхідно спочатку знайти правильний відлік Д'. На основі рис. 1.2.4 можна записати:

звідси

де (L + 1) - віддаль від нівеліра до далекої рейки. Отже,

Д' = Д-(х + а).

(1.2.11)

(1.2.12)

37

Розділ І

Знаючи Д', елеваційним гвинтом встановлюють візирну вісь так, щоб відлік далекої рейки дорівнював Д'. Зображення кінців бульбашки контактного циліндричного рівня розійдуться. Вертикальними виправними гвинтами циліндричного рівня добиваються контактування цих кінців. Одночасно стежать, щоб відлік рейки залишався таким, що дорівнює Д'.

Деяким слабким контролем правильності виконання перевірки є те, що після виконаних дій відлік близької рейки Б практично не повинен змінитися. Проте найнадійнішим контролем є повторне виконання цієї самої перевірки.