книги из ГПНТБ / Сысоев, К. А. Основы геодезии и картографии учебное пособие для техникумов

§ 21. ТЕОДОЛИТ И ЕГО ЧАСТИ

Теодолит — это основной угломерный инструмент, применяе­ мый при геодезических работах. Рассмотрим устройство его на примере теодолита ТТ-5. Он имеет следующие основные части

(рис. 32, а, б ):

Т р е н о ж н и к .(подставка) 1 с тремя подъемными винтами 28. Являясь основанием теодолита, треножник скреплен с верх­ ней его частью винтом 2 и может отделяться от нее. В нижней части треножник оканчивается двумя пластинами 29 (трегером и 'пружиной). В центре трегера укрепляется втулка 30 с резь­ бой для станового винта, которым теодолит крепится к голов­ ке штатива.

Л и м б 4 горизонтального круга с градусными делениями вращается на своей конической оси 9 во втулке 3, жестко скреп­

чем лимб, расположена непосредственно над лимбом. Алидада вращается на своей оси 10 в конической полости оси 9 лимба. Для предохранения лимба и алидады от пыли и сырости они закрыты металлическим чехлом (кожухом 31), скрепленным жестко с алидадой. Алидада предназначена для вращения вер­ тикальной плоскости и совмещения ее со створами сторон угла при его измерении. Положение проекций сторон угла на плос­

ми 26, в которых вращается горизонтальная ось трубы. Фокуси­

ненного со зрительной трубой, вращающегося вместе с ней, и алидады, примыкающей к лимбу. Лимб и алидада закрыты ко­ жухом 32. На двух противоположных частях алидады по диа­ метру имеются верньеры.

Ц и л и н д р и ч е с к и е у р о в н и 11 и 25 расположены на кожухах горизонтального и вертикального кругов. При помощи уровней приводят в горизонтальное и вертикальное положение оси и плоскости инструмента.

Н е п о д в и ж н ы е л у п ы 23 и 24, через которые отсчитыва­ ют градусные деления на лимбе и верньере, укреплены на ко­ жухах соответственно горизонтального и вертикального кругов. Верньеры и участки лимба освещаются отраженным светом от

40

даде горизонтального круга, проходящие через отверстия 20 ко­ жуха 19 и 31; винт 16 при трубе служит для закрепления час­ тей после их вращения.

Н а в о д я щ и е ( м и к р о м е т р е н н ы е ) в и н т ы 13 при лимбе, 15 при алидаде горизонтального круга, 17 при трубе служат для сообщения им медленного и плавного вращения. Винт 18 при алидаде вертикального круга служит для приведе­ ния пузырька уровня 25 на средину трубки.

Ю с т и р о в о ч н ы е ( и с п р а в и т е л ь н ы е ) винты при сет­ ке зрительной трубы (под колпачком) и уровне 33 необходимы

В старых конструкциях теодолитов лимб не вращается, и они называются простыми. Теодолит закрепляют на штативе при помощи верхней пластины подставки теодолита, прижимающей инструмент к штативу при ввинчивании станового винта. Бла­ годаря такому устройству резьба подъемных винтов не испы­ тывает напряжения. Штатив имеет выдвижные ножки, что удоб­ но для пользования им в работе и при переноске.

§ 22. УСТРОЙСТВО ОТСЧЕТНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ,

ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ, ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО УРОВНЯ И НИТЯНОГО ДАЛЬНОМЕРА ТЕОДОЛИТА

Отсчетные приспособления служат для определения долей делений лимбов. К отсчетным приспособлениям относятся вер­ ньеры, штриховые и шкаловые микроскопы и др.

Верньер. На боковой поверхности алидады имеются распо­ ложенные по одному из ее диаметров нулевые штрихи-указате­ ли. По этим штрихам определяют положение диаметра алида­ ды на лимбе путем отсчета на нем градусных делений, прихо­ дящихся против нулевых штрихов. Если нулевые штрихи распо­ ложатся точно против каких-либо делений лимба, то отсчет можно сделать на глаз точно. Чаще бывает, что нулевые штри­ хи алидады при повороте ее на некоторый угол устанавливают­ ся в промежутке между делениями лимба, и сделать точный от­ счет на глаз невозможно.

Например, нулевой штрих алидады расположен между деле­ ниями лимба 153 и 154° (рис. 33, а). Приближенно отсчет ра­ вен 153° 20', принимая угловую величину промежутка от 153° до нулевого штриха алидады на глаз за 20'. Для точного опреде­ ления угловой величины этого промежутка (части цены деле­ ния лимба) на алидаде устраивают верньер.

Верньер представляет собой шкалу делений на алидаде, считаемых от 0 штриха по ходу часовой стрелки до п делений

(вправо от нулевого и влево от п делений штрихи не считают). Шкала верньера (рис. 33, б) построена по такому правилу,

42

Лимб

п

50

60

Рис. 33. Отсчетные приспособления

что каждое деление верньера vr меньше каждого наименьшего деления лимба I' на величину t' = l'—v \ называемую точностью верньера. Практически точность ¥ верньера равняется цене де­

/=30', п = 30, t = V.

43

Отсчеты по горизонтальному, а также и вертикальному кру­ гам получают из отсчетов по лимбу и по верньеру (рис. 33, г). Для отсчета по лимбу находят вправо от нулевого штриха вер­ ньера ближайшую надпись градусных делений лимба (50°). К этому числу градусов прибавляют число градусов и его до­ лей, имеющихся в промежутке от надписанного деления лимба до нулевого штриха верньера (50° + 3°3(У). Затем по верньеру находят штрих, хорошо совпадающий с каким-либо делением лимба, и определяют порядковый номер этого штриха (13-й штрих). Номер этого штриха умножают на точность верньера и это произведение прибавляют к отсчету по лимбу (53°30' + + 13,1/ = 53°43/) . На верньере обычно подписывают эти произве­ дения через 5', 10', что облегчает отсчитывание по верньеру.

Примеры на снятие отсчетов.

Рис. 33, в. При t= 10' отсчет равен 271°+^ = 271°10'. Рис. 33, г. При t= 1' отсчет равен 53°3(У+ Ш = 53°43'.

Вместо верньеров в современных оптических теодолитах уст­ раивают отсчетные приспособления в виде штриховых, шкало-

Шкала, равная по длине одному делению лимба, разделена на 10 частей, следовательно цена одного деления шкалы равна 2'. Оценивая на глаз десятые доли одного деления шкалы, мож­

шлифуют по дуге круга, которая является ее образующей с оп­ ределенным радиусом. Трубка наполнена серным эфиром или спиртом настолько, что в ней остался пузырек 1 из паров жид­ кости, занимающий самое высокое положение. На трубке нане­ сены деления через 2 мм. Уровень крепится к отдельным частям инструмента винтами 3.

Касательная к внутренней поверхности трубки в средней ее точке 4 — нульпункте уровня называется осью уровня.

Если центр пузырька уровня находится в нульпункте, то ось уровня занимает горизонтальное положение. В нульпункте ра­ диус образующей будет вертикален. В этом случае концы пу­ зырька расположатся симметрично по отношению к нульпункту.

Если середина пузырька отойдет в сторону от середины трубки на несколько делений, то ось уровня наклонится к гори-

44

зонту на некоторый угол, который будет тем больше, чем на большее число делений отклонится пузырек. Угловая мера од­ ного деления (дуги в 2 мм) цилиндрического уровня называется ценой деления. Цена деления характеризует точность, или чув­ ствительность, уровня. Чем меньше цена деления уровня, тем он точнее, и, следовательно, при помощи его можно точнее при­ вести линию или плоскость в горизонтальное ’положение. У большинства теодолитов цена деления уровней колеблется от 25 до 60". Кроме цилиндрических, встречаются менее точные круглые уровни, применяющиеся для приближенной установки оси инструмента в отвесное положение (рис. 34, б).

З р и т е л ь н ы е т р у б ы геодезических инструментов отно­ сятся к типу астрономических и служат для точного наведения (визирования) на точку местности. При помощи таких труб на­ блюдатель видит обратное изображение рассматриваемых пред­ метов в увеличенном виде. Современные геодезические инстру­ менты снабжаются зрительными трубами с внутренней фокуси­ ровкой. Труба с внутренней фокусировкой состоит из объекти­ ва 1, окуляра 3, сетки нитей 2 с исправительными винтами 4 и фокусирующей линзы 6 (рис. 35). Объектив и сетка нитей рас­ положены в одной оправе, расстояние между ними не изменяет­ ся и поэтому длина этой трубы постоянна. Фокусирующая лин­ за, расположенная между объективом и его задним фокусом, перемещается в оправе с помощью к р е м а л ь е р ы 5 и тем самым изменяет фокусное расстояние объектива, вместе с кото­ рым она образует сложный объектив. Действительное изобра-

Рис. 35. Зрительная труба с внутренней фокуси­ ровкой

жение, даваемое таким объективом, получается в плоскости сетки нитей. Перемещение фокусирующей линзы для получения

ной пластинке, прикрепленной к металлическому кольцу диа­ фрагмы (рис. 36, а). Сетку нитей можно повертывать в плоско­ сти, перпендикулярной к оси трубы, при помощи исправитель­ ных винтов 1. Сетки нитей бывают следующих видов (на рис. 36, б) ' — простая с центральной точкой К для визирова­ ния на предмет; в) — с двумя дополнительными дальномерными штрихами для измерения расстояний и г) дальномерная с биссектором в виде двух параллельных нитей на половину поля зрения для более точного наведения на веху).

Воображаемая линия, проходящая через оптический центр

тальной оси вращения образует воображаемую плоскость, на­ зываемую в и з и р н о й , или к о л л и м а ц и о н н о й .

Воображаемая линия, соединяющая оптические центры объ­

У с т а н о в к а з р и т е л ь н о й т р у б ы д л я н а б л ю д е н и я состоит в установке ее по глазу и установке при наведении на предмет, т. е. при фокусировании. Для установки по глазу тру­ бу направляют на светлый фон неба или белой стены и, вращая окуляр, передвигают его вдоль геометрической оси до появле­ ния резкого изображения сетки нитей. Для установки трубы по предмету наводят ее на предмет и, действуя кремальерным винтом, перемещают фокусирующую линзу до появления рез­ кого и ясного изображения предмета на плоскости сетки.

Н и т я н о й д а л ь н о м е р служит для определения на мест­ ности расстояний. Этот дальномер представляет собой две крайние горизонтальные нити сетки нитей зрительной трубы

на одном конце ее ставят теодолит, а на другом — вертикально

46

рейку; наводят трубы на рейку так, чтобы нижняя нить дально­ мера совпала с началом рейки (нулевым делением), а по верх­ ней нити отсчитывают количество делений (дальномерное чис­ ло). Тогда, если деления на рейке сантиметровые, то дальномерный отсчет по рейке выразит расстояние в метрах. Относи­ тельная ошибка линейных измерений нитяным дальномером равна 1 :200 — 1 : 400 измеряемого расстояния.

§ 23. ОСНОВНЫЕ ПОВЕРКИ ТЕОДОЛИТА

Перед работой теодолит должен быть проверен. При повер­ ке необходимо убедиться в правильности взаимного положения отдельных частей теодолита и устранить отступления, которые могут повлиять на точность результатов измерения углов и рас­ стояний. Рассмотрим основные поверки теодолита, которые вы­ полняются в следующем порядке.

П е р в а я п о в е р к а . Ось цилиндрического уровня на али­ даде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады, принимаемой за основную ось враще­ ния теодолита, или иначе, параллельна плоскости алидады. Поверку производят так.

1.Теодолит устанавливают на штативе и закрепляют стано­ вой винт. Поворотом алидады устанавливают находящийся на ней уровень по направлению, параллельному линии, проходя­ щей через два каких-либо подъемных винта (это положение фиксируется отсчетом на лимбе и верньере). Вращая подъем­ ные винты в разные стороны (оба внутрь или наружу), приво­ дят центр пузырька на нульпункт.

2.Повертывают алидаду на 180°. Если при этом пузырек останется на месте, то оси уровня и инструмента взаимно пер­ пендикулярны. Если же пузырек сойдет с нульпункта, то усло­ вие не выполнено.

3.Для исправления перемещают пузырек по направлению к нульпункту на половину дуги отклонения, действуя при этом исправительными винтами при уровне. Поверку повторяют

несколько раз до тех пор, пока пузырек уровня будет стоять на середине трубки или отклоняться от середины не более чем на

1деление.

Вт о р а я п о в е р к а . Визирная ось трубы должна быть пер­

пендикулярна к горизонтальной оси вращения трубы. При не­ соблюдении этого условия возникает ошибка, называемая кол­ лимационной, которая выражает величину угла между визир­ ной осью и перпендикуляром к оси вращения трубы. Эта ошиб-. ка получается от того, что крест нитей сетки отклоняется' от перпендикуляра к оси вращения трубы, проходящего через оптический центр объектива.

Перед указанной поверкой основную ось теодолита приводят в отвесное положение или (что то же самое) плоскость алидады

47

(и лимба) приводят в горизонтальное положение в следующем порядке:

а) установив теодолит на штативе и закрепив его становым винтом, вращают алидаду и располагают уровень на ней парал­ лельно линии, проходящей через два подъемных винта. Этими винтами, вращая их в разные стороны, приводят пузырек уров­ ня в нульпункт;

б) затем повертывают алидаду примерно на 90°, так чтобы ось уровня была установлена по направлению на третий подъ­ емный винт (перпендикулярно к первоначальному положению), вращая который приводят пузырек уровня снова в нульпункт. Эти действия повторяют 2—3 раза, добиваясь того, чтобы пузы­ рек оставался на середине трубки или отклонялся в сторону не более чем на одно деление при любом положении алидады.

При наличии на алидаде двух уровней, расположенных пер­ пендикулярно между собой, приведение основной оси теодолита в отвесное положение выполняется в один прием. Для этого устанавливают один уровень по направлению двух подъемных винтов, тогда ось второго уровня расположится по направлению третьего винта. Вращая сначала два подъемных винта в разные стороны, приводят пузырек первого уровня на середину трубки, а затем вращением третьего подъемного винта передвигают в нульпункт пузырек второго уровня.

Вторая поверка выполняется в следующем порядке.

4. Установив теодолит, приводят ось вращения его в отвес­ ное положение. Выбирают на местности удаленную точку при­ мерно на высоте инструмента, так чтобы труба была приблизи­ тельно горизонтальна, и наводят на нее пересечение нитей сет­ ки. В этом положении закрепляют алидаду и трубу, уточняют наведение креста нитей на выбранную точку, пользуясь микрометренными винтами при алидаде и трубе, и читают отсчет на лимбе и верньерах а\ (градусные деления по первому верньеру,

аминуты — средние из отсчетов по двум верньерам).

5.Трубу открепляют и переводят через зенит (вращают около горизонтальной оси на 180°), отпускают закрепительный винт алидады и вращают ее около своей оси, опять наводят крест нитей зрительной трубы на прежнюю точку и вновь чи­ тают отсчет а2 (градусы по второму верньеру, а минуты — средние из отсчетов подвум верньерам). Полуразность отсче­

тов — - 0,2 выражает величину коллимационной ошибки. Если

она не более полуторной точности верньера, то ее не исправ­ ляют.

6. Для исправления положения визирной оси вращают али­

даду и устанавливают ее по верньеру на средний отсчет а* й2 .

2

Крест нитей сетки при этом сместится с точки, на которую наводили трубу при визировании. Тогда передвигают сетку ни-

48

(

тей при помощи юстировочных винтов 1 до совмещения креста нитей с изображением наблюдаемой точки (рис. 36, а). Повер­ ку повторяют для того, чтобы убедиться в правильности ис­ правления ошибки.

Т р е т ь я п о в е р к а . Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита. Поверку выпол­ няют так:

7.Становятся с теодолитом в 10—20 м от высокого здания, приводят ось вращения прибора в отвесное положение, заме­ чают на стене высокую точку и визируют на нее при положении вертикального круга вправо (КП) от зрительной трубы (со сто­ роны окуляра). Закрепив алидаду и вращая трубу около ее го­ ризонтальной оси, замечают на стене карандашом первую точку (примерно на высоте теодолита), которая проектируется пере­ сечением нитей сетки трубы.

8.Переводят трубу через зенит и, повернув алидаду на 180°, снова визируют на ту же высокую точку при положении верти­ кального круга влево (КЛ), проектируют пересечение нитей

сетки на стену и замечают вторую точку на той же высоте, что и первая. Если обе точки сливаются в одну, то ось вращения трубы перпендикулярна к оси вращения теодолита.

9. При несовмещении намеченных точек на стене замечают карандашом среднюю точку между ними и ошибку исправляют так. Крест сетки нитей наводят на среднюю точку вращением алидады микрометренным винтом. Затем поднимают трубу вра­ щением ее вокруг горизонтальной оси так, чтобы высокая точка оказалась на горизонтальной нити сетки. После этого, действуя исправительными винтами при подставке трубы, добиваются, чтобы и вертикальная нить сетки прошла через ту же высокую точку.

В теодолитах последних выпусков исправительных винтов при подставке нет, поэтому у таких теодолитов выполняют только поверку, а исправлений не производят.

§ 24. ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ СПОСОБОМ ПРИЕМОВ

В поворотных точках съемочных ходов чаще всего измеряют горизонтальные углы, расположенные вправо по ходу. Так, на­ пример, если съемочный ход имеет направление от точки 1 к точке 3 (рис. 37), то таким углом является угол р в точке 2; точка 1 будет задней (правой), а точка 3 — передней (левой). Измерение горизонтальных углов выполняют в такой последо­ вательности:

1. Теодолит приводят в .рабочее положение. Для этого уста­ навливают его на штативе над вершиной угла (точка 2) и цент­ рируют по нитяному отвесу, подвешенному к крюку станового винта так, чтобы вертикальная ось вращения теодолита, совпа-