§ 34. Принципиальная схема устройства теодолита

В соответствии с принципом измерения горизонтального и верти­кального углов конструкция теодолита должна включать следующие части (рис. 36).

Основной частью теодолита является механическая конструкция, состоящая из лимба 3 и алидады 2, которую обобщенно принято назы­вать горизонтальным кругом. В процессе измерения горизонтального угла плоскость лимба должна быть горизонтальной, а его центр — уста­навливаться на отвесной линии, проходящей через вершину измеряе­мого угла.

Отвесная линия 22, проходящая через ось вращения алидады гори­зонтального круга, называется осью вращения теодолита.

Ось вращения теодолита 22 устанавливается в отвесное положение (плоскость лимба — в горизонтальное положение) по цилиндрическому уровню 9 с помощью трех подъемных винтов 1 подставки 10. Лимб и алидада снабжены зажимными (закрепительными) винтами, служащи­ми для закрепления их в неподвижном положении, и наводящими вин­тами для их медленного и плавного вращения.

ШВА I. ШУЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Визирование на наблюдаемые цели осуществляется зрительной трубой 5, визирная ось УУ которой при вращении трубы вокруг горизонтальной оси НН образует проектирующую плоскость, на­зываемую коллимационной. Зрительная труба соединена с алидадой горизонталь­ного круга с помощью колонки 4. На од­ном из концов оси вращения зрительной трубы закреплен вертикальный круг 5, на алидаде 6 которого имеется цилиндриче­ский уровень 7. Зрительная труба имеет закрепительный и наводящий винты.

При измерениях теодолит обычно ус­танавливается на штативе. Штатив состо­ит из металлической верхней части — головки и трех раздвижных (переменной длины) деревянных ножек. Концы ножек снабжены металлическими острыми нако­нечниками для вдавливания их в грунт и надежного закрепления штатива над точ­кой. Теодолит закрепляется на штативе становым винтом. К крючку станового винта привязывается нить отвеса, служащая продолжением вертикальной оси вращения прибора 22. С помощью отвеса теодолит центрируется над точкой, т. е. устанавливается таким образом, чтобы ось вращения прибора проходила через вершину измеряемого угла. Ста­новые винты изготавливаются полыми, что дает возможность использо­вать для центрирования теодолита над точкой оптические центиры.

Рассмотрим подробнее основные части теодолита.

§ 35. Горизонтальный круг. Отсчетные устройства

Горизонтальный круг теодолита предназначен для измерения гори­зонтальных углов и состоит из лимба и алидады. Лимб является основ­ной частью угломерного прибора и в оптических теодолитах представ­ляет собой стеклянное кольцо. На скошенном крае лимба с помощью делительной машины нанесены равные деления.

Величина дуги лимба между двумя ближайшими штрихами называ­ется ценой деления лимба. Цена деления лимба определяется по оциф­ровке градусных (или градовых) штрихов. Оцифровка лимбов обычно производится по часовой стрелке от 0 до 360°. Лимб закрывается метал­лическим кожухом, предохраняющим его от механических поврежде­ний, влаги и пыли.

Рис. 36. Принципиальная схема теодолита

Роль алидады в современных теодолитах выполняют специальные оптические системы, являющиеся отсчетными устройствами (отсчет- ными индексами). Алидада может вращаться вокруг своей оси совмест­но с верхней частью теодолита относительно неподвижного лимба; при этом отсчет по горизонтальному кругу изменяется. Если алидада вра­щается вокруг оси совместно с лимбом (зажимной винт алидады за­

креплен, а лимб — откреплен), то отсчет по горизонтальному кругу оста­ется неизменным.

Отсчетом по угломерному кругу называется угловая величина дуги между нулевым штрихом лимба и индексом алидады. Штрихи лимба, между которыми оказывается индекс, называются младшим и старшим штрихами. Для оценки интервала между младшим штрихом лимба и индексом служат отсчетные устройства.

В зависимости от типа и назначения приборов для взятия отсче­тов по лимбу применяются верньеры, штриховые (микроскопы-оцен­щики) и шкаловые микроскопы, оптические микрометры и микро- скопы-микрометры. В технических теодолитах старых конструкций с металлическими лимбами в качестве отсчетных устройств исполь­зовались верньеры, в оптических теодолитах применяются штрихо­вые и шкаловые микроскопы и реже — микрометры. Принцип дей­ствия указанных отсчетных устройств основан на способности глаза с высокой точностью воспринимать совпадение штрихов одной шка­лы со штрихами другой, а также оценивать десятые доли промежут­ка между штрихами.

Микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп) — это отсчетное устройство, в котором интервал между младшим штрихом и индексом оценивается «на глаз» до десятых долей делений лимба (рис. 37). Изоб­ражения шкал и индекс рассматривают через окуляр микроскопа, ко­торый располагается рядом с окуляром зрительной трубы.

В теодолите ТЗО в поле зрения микро- скопа-оценщика строятся одновременно изображения шкал горизонтального и вертикального кругов с общим индексом. Отсчеты берут по одной стороне кругов с точностью до Г.

Шкаловый микроскоп широко ис­пользуется в современных технических и точных теодолитах с односторонним отсчитыванием по лимбу. В поле зрения такого микроскопа видны изображения лимба и шкалы, длина которой равна изображению наименьшего (обычно градусного) деления лимба. Индексом для отсчета служит штрих лимба, располо­женный в пределах шкалы.

На рис. 38, а показано поле зрения шкалового микроскопа теодолитов Т5 и Т15, имеющих шкалы для горизонтально­го и вертикального кругов, каждая из которых разделена на 60 частей. Поскольку цена деления лимба 1°, одно деление шкалы соответствует Г. При отсчете по микроскопу десятые доли наименьшего деления шкалы оцениваются на глаз с точностью до 0,1'.

Рис. 37. Поле зрения отсчет- ного микроскопа-оценщика теодолита ТЗО Отсчеты: по горизонтально­му кругу 7ГОТ; по верти­кальному кругу 359"53'

В теодолитах Т15К, 2Т5К, 2Т30 и 4Т30П (рис. 38, б, в) отсчеты по го­ризонтальному кругу производятся по аналогии с предыдущим. Однако

Г1Ш I тш 13МЕРЕ1М

Рис. 38. Поле зрения шкалового микроскопа теодолитов

Отсчеты:

а — по горизонтальному кругу 124*42,1'; по вертикальному кругу 358*15,5'; б — по горизонтальному кругу 241*46,7'; по вертикальному кругу 0°02,6'; в — по горизонтальному кругу 12448,5'; по вертикальному кругу — 0*26,5'; г — по горизонтальному кругу 323*55'28"; по вертикальному кругу 90°2Г57"

шкала вертикального крута имеет два ряда цифр со знаками « + » и « — ». По нижнему ряду со знаком « — » берут отсчеты в случаях, если в преде­лах шкалы находится штрих вертикального крута с тем же знаком.

У теодолитов 2Т30 и 4Т30П цена деления шкал отсчетного микроско­па (рис. 38, в) равна 5', отсчеты по угломерным кругам берутся с точно­стью 0,5'. У теодолита 4Т30П в экспортном варианте горизонтальный (Н) и вертикальный (V) угломерные круги разделены на 360^?, а цена деления шкал микроскопа составляет 1', т. е. аналогично теодолитам Т15 и Т5 (см. рис. 38, а).

У теодолита 4Т15П отсчеты по угломерным кругам берутся с помо­щью микрометра, обеспечивающего высокую точность отсчитывания (рис. 38, г). Для этого вращением рукоятки микрометра ближайший штрих лимба вводят в середину бифилярного индекса, после чего берут отсчет по шкале микрометра соответствующего угломерного круга с точностью до Г.

Результаты отсчитывания по угломерным кругам с помощью рас­смотренных видов отсчетных устройств приведены на рис. 38.

На точность взятия отсчета по угломерным кругам оказывают влия­ние погрешности делений лимба, эксцентриситета алидады и некото­рые другие.

Эксцентриситетом алидады называют несовпадение оси вращения теодолита (оси вращения алидады) с центром лимба. Это вызывает смещение отсчетного индекса или шкалы отсчетного микроскопа отно­сительно делений лимба, что влечет за собой взятие ошибочных отсче­тов по лимбу. У технических оптических теодолитов влияние эксцентри­ситета алидады на точность взятия отсчетов не учитывается из-за малого его значения по сравнению с погрешностью отсчитывания по лимбу. Кроме того, при взятии отсчетов по лимбу при положениях вертикаль­ного круга влево от зрительной трубы и вправо от нее среднее арифме­тическое из отсчетов будет свободным от эксцентриситета алидады.