3. Приборы и оборудование для створных измерений. Анализ источн. Погреш

Высокоточные створные измерения

При монтаже технологического оборудования и строительно-монтажных конструкций широко применяют высокоточные створные измерения, используя метод оптического визирования на марки, последовательно устанавливаемые на промежуточных точках створа. Для этого разработаны специальные зрительные трубы с внутренней фокусировкой, двойного изображения, с объективами. Коллимационную плоскость створного прибора совмещают с заданным створом. Для этого зрительную трубу центрируют на одном из опорных пунктов общего или частного створа, визируют на ориентирную марку, центрированную над другим опорным пунктом. Затем, визируя на промежуточные марки, посредством отсчетных приспособлений трубы или марки определяют искомое положение контролируемой точки относительно ориентированной вдоль створа визирной линии. Значения определяют тремя способами: подвижной марки, малых углов и непосредственного измерения линейной величины оптическим микрометром зрительной трубы. Способ подвижной марки. На 1-м пункте створа устанавливают марку с подвижной визирной целью и, вводя последнюю в створ, определяют по отсчетному устройству марки величину ее перемещения, соответствующую. Отсчетное устройство может быть в виде шкалы с индексом, индикаторного устройства или микрометра, в зависимости от необходимой точности отсчета и диапазона измерений. Местом нуля называется отсчет по шкале марки, при котором ось симметрии визирной цели проходит через центр знака. В комплект оборудования входят ориентирная марка с неподвижной визирной целью, теодолит специальной конструкции — визирный прибор со зрительной трубой большого увеличения.

Местоположение аппаратуры

Их местоположения согласуют с проектом сооружения и с проектом организации строительно-монтажных работ. Знаки закладывают в коренные породы основания сооружения по согласованию с геологической службой проектной организации; предусматривают надежную термоизоляцию знака. Конкретная конструкция знака зависит от требований к стабильности его положения, геологии участка установки знака, вида используемых измерительных приборов и вспомогательного геодезического оборудования и других факторов. В настоящее время разработаны различные конструкции знаков: глубинные — для закрепления пунктов ОГС, передвижные— для реализации в натуре монтажных створов, портативные (съемные или постоянные) — на технологическом оборудовании, специальные стенные знаки и др. Рассмотрим конструкцию некоторых типов глубинных знаков для закрепления пунктов ОГС. Наиболее стабильной частью глубинного знака является якорь, относительно которого выполняют геодезические измерения. В связи с этим возникает задача высокоточного переноса центра с горизонта заложения на рабочий горизонт. Для этого используют следующие способы переноса: оптический, струнный и механический. В первом способе при помощи оптического прибора верх знака центрируют непосредственно над якорем. Центр знака в виде световой марки закреплен в бетонном кубе, установленном в специальном шурфе. Перед началом работ ось втулки головки знака центрируют при помощи оптического центра над световой маркой. Для обслуживания марки имеется специальный лаз. Такой знак можно заложить, когда коренные породы находятся на глубине 2—5 м. В качестве световой марки может использоваться ампула с наполнителем из слабо светящегося радиоактивного изотопа трития. Срок годности такой марки 5 лет.

Геодезические приборы

В последние годы создаются и широко внедряются в производство методы и приборы, позволяющие измерить непосредственно величину при помощи отсчетных устройств зрительной трубы или подвижной марки. В настоящее время разработаны специальные высокоточные створные приборы, микро телескопы и специальные приборы проверки прямолинейности, плоскостности и сносности, в которых в качестве отсчетного устройства применяют оптические микрометры с плоскопараллельной пластинкой. Служат для выполнения высокоточных створных измерении в процессе строительства и при определении деформаций крупных инженерных сооружений, таких, как плотины, мосты, подпорные стенки и др. В отличие от теодолитов они не имеют горизонтального и вертикального кругов, снабжены зрительной трубой большего увеличения, накладным уровнем, установленным на горизонтальную ось вращения трубы, и могут содержать окулярный микрометр или оптический микрометр с плоскопараллельной пластинкой. Если не имеют микрометров при трубе, то створные измерения выполняют способом подвижной марки, имеющей соответствующие отсчетные устройства. Одним из таких приборов. К таким приборам относятся отечественный прибор для контроля прямолинейности, плоскостности.

Оптические створные приборы

Для обеспечения точности монтажа оборудования таких сооружений, как ускорители заряженных частиц, реакторы, антенные комплексы, создана аппаратура для высокоточных створных измерений методом оптического визирования, включающая различные визирные марки. При этом в конструкцию зрительной трубы внесены следующие изменения: юстируемая сетка нитей; труба оснащена специальным упором, ограничительным кольцом и блендой — противовесом. Подставка прибора имеет полу кинематическую ось. Опорные колонки зрительной трубы находятся в пазах подставки и могут перемещаться перпендикулярно визирной оси, что позволяет визирную ось зрительной трубы совместить с плоскостью, совпадающей с вертикальной осью вращения. Подставка имеет закрепительный и наводящий винты, обеспечивающие точное наведение на визирную цель и неизменное положение зрительной трубы после ее ориентирования по базовому направлению. Установка прибора в рабочее положение осуществляется при помощи двух уровней. Один уровень закреплен параллельно трубе, а другой — накладной — перпендикулярно. Подставка содержит шарик, который укреплен сносно с осью вращения с погрешностью 5—10 мкм. Зрительная труба помещена в хромированный цилиндрический корпус так, что юстировкой сетки нитей можно совместить визирную ось и геометрическую ось корпуса. Трубу можно поворачивать на 180° вокруг визирной оси. На зрительную трубу надевают насадку с двумя взаимно перпендикулярными оптическими микрометрами с плоскопараллельными пластинами. Измерения способом подвижной визирной марки производят без блока оптических микрометров. В этом случае на передний торец зрительной трубы надевают специальный противовес, который одновременно служит в качестве бленды.

Струнный способ

В струнном способе переноса используется принцип обратного отвеса. Конструкция его разработана кафедрой прикладной геодезии Московского института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии. Знак состоит из поплавка (в виде пакета торов), плавающего в жидкости в кольцевом бассейне. Поплавок имеет уровень и марку с перекрестием. Наблюдения осуществляют с помощью микроскопа. Поплавок соединен струной с якорем, забетонированным в скважине. В практике широко применяют трубчатые конструкции консольного типа. Они представляют собой свободно стоящую консоль, нижний конец которой закреплен в забое скважины. Таким образом, знак полностью изолирован от нежелательных воздействий грунтов, находящихся выше якоря. Знаки разделяются на знаки с жесткой и гибкой консолью. Жесткость первых позволяет устанавливать измерительный прибор непосредственно на знаке. В знаках с жесткой консолью высота консольной части достигает 6 м, поэтому их чувствительность к боковым воздействиям мала. Знаки с гибкой консолью устанавливают, если необходимо увеличить глубину заложения якоря. Для установки измерительного прибора такой знак снабжается оголовком, играющим роль постоянного штатива, втулка которого центрируется над верхом консольной части с погрешностью 0,01 мм. Такие знаки широко применяют при закреплении точек опорной сети ряда отечественных и зарубежных ускорителей, а также при изучении микро смещений грунтов основания сооружений.

Установка оборудования

Установку оборудования протяженных технологических комплексов в проектное положение осуществляют относительно монтажных осей, которые задаются координатами не менее чем двух опорных пунктов или координатами одного пункта и дирекционным углом створа. Монтажные оси могут совпадать с рабочими осями агрегатов или располагаться параллельно им. Разбивку местоположения опорных пунктов выполняют относительно общей геодезической основы всего сооружения. Чаще всего монтажной осью является прямолинейный отрезок или система азимутальное связанных прямолинейных отрезков. На практике прежде всего необходимо реализовать в натуре монтажную ось. В случае значительной ее длины в створе заданных пунктов устанавливают ряд промежуточных точек, закрепив их постоянными или временными геодезическими знаками. В зависимости от характера сооружения точность такой реализации монтажной оси или базовой прямой, как принято ее называть, может быть разной. При установке физического оборудования линейных ускорителей и выносе в натуру магнитно-оптических осей каналов транспортировки заряженных частиц кольцевых ускорителей базовую прямую необходимо построить с точностью, характеризуемой средней погрешностью 0,05—0,20 мм для расстояний 500 м и более. Для обеспечения таких высоких требований опорные геодезические створы должны включать, позволяющие исключать влияние внешних условий на точность створных измерений.

Точность измерений

На точность измерений оптическими створными приборами влияют следующие основные погрешности: приборные, визирования, отсчета, центрирования и редукции, из-за случайных поступательных и азимутальных смещений микро телескопа. К погрешностям створных измерений всеми оптическими методами следует отнести также влияние рефракции лучей света в воздухе. Известно много работ, рассматривающих влияние боковой рефракции, выведены разного вида интегральные формулы для учета этого влияния. Величина составляющей температурного градиента норм на трассе визирования в большей мере определяется неоднородностью температуры между монтируемым оборудованием и окружающим воздухом. Для помещений цехового зависит также от случайных изменений температуры, вызванных передвижением механизмов, вентиляцией и т. п.