книги из ГПНТБ / Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие

Используя выбранное значение коэффициента С по табл. III.3 (знак минус коэффициента обусловлен направлением отсчета, принятого в гиротеодолите ГИ-Б1), получим

A/V = 3,l X (— 7,68) = — 24". По формуле (III.16) находим

N0 = 224°57/ 18" — 24" = 224°56/ 54".

3. Вычисляется значение М с р , как среднее из двух приемов и

Внастоящем примере

Ло р п1 = 148°43'46" + 90°05'17" = 238°49'03",

Лтг = 258°57'22" + 9Э°05'17" = 349°02'39".

120

где поправка ЬА в астрономический азимут за уклонение отвесной линии

координатам точки наблюдений при помощи табл. Ш . 4 с учетом табл. Ш . 5

При отклонении декремента от единицы менее 0,003 принято счи­ тать, что прибор исправен, а наблюдения выполнены правильно.

Для долговременной сохранности ОРП закрепляются центра­ ми, в соответствии с принятыми на данном строительном объекте образцами. В лесистой местности в качестве ОРП можно исполь­ зовать прочные пни или стволы деревьев. При работе в подзем­ ных условиях ОРП закрепляются центрами, принятыми для дан­ ной маркшейдерской сети.

121

Гироскопический способ определения дирекционных углов. «Геодезия и кар­

Г Л А В А IV НИВЕЛИРОВАНИЕ

Геометрическое нивелирование — наиболее распространенный метод создания высотной геодезической сети на строительной площадке, выноса проекта в натуру по вертикали, контроля ров­ ности поверхности, установки технологического оборудования в проектное положение по высоте и т. п. В настоящее время среди приборов, предназначенных для геометрического нивелирования, следует выделить группу нивелиров, получивших название ниве­ лиров «самоустанавливающихся» (НС), в которых визирный луч занимает рабочее положение (горизонтальное или близкое к горизонтальному, но всегда однообразное относительно отвесной линии) автоматически после грубой (5—10') установки оси вра­ щения нивелира в отвесное положение.

Для самоустановления визирного луча применяются устрой­ ства, называемые компенсаторами. Современные оптико-механи­ ческие компенсаторы легки, компактны и по точности стабилиза­ ции визирного луча превосходят жидкостные уровни. Компенса­ торы автоматически исключают незначительные отклонения визирного луча от его рабочего положения. Этим устраняется тру­ доемкий и утомительный процесс приведения пузырька уровня на середину и необходимость контроля и коррекции положения пузырька при отсчете по нивелирной рейке.

Время самоустановления визирного луча исчисляется секун­ дами и долями секунды. Благодаря этому существенно сокра­ щается время подготовки нивелира к работе на станции, появля­ ется возможность работы на зыбких грунтах, с деревянного помоста или настила; отпадает необходимость иметь в нивелире элевашюнный винт.

Нивелиры НС проще в эксплуатации, имеют меньшее количе­ ство поверок,.менее подвержены разъюстировке при односторон­ нем нагревании солнцем и т. д. Повышение производительности труда при работе с этими нивелирами составляет в зависимости от вида работ от 10 до 60%.

§ IV. 1. Способы автоматической компенсации угла наклона вертикальной оси вращения нивелира

В качестве компенсаторов в нивелирах НС применяются эле­ менты, положение которых связано с направлением силы тя­ жести— маятник или свободная поверхность жидкости. Ось

123

симметрии свободно подвешенного маятника всегда совпадает с направлением отвесной линии. Свободная поверхность жидкос­ ти всегда устанавливается перпендикулярно'отвесной линии. Ис­ пользование того или иного свойства для компенсации угла наклона визирного луча может производиться непосредственно или с помощью дополнительных оптических и оптико-механиче­ ских приспособлений.

Разработанные к настоящему времени компенсаторы по сте­ пени их внедрения в производство можно условно разделить на три группы: маятниковые, жидкостные и уровенные. Исторически сложилось так, что применение в нивелирах указанных типов

Рис. IV. 1. Принципиальная схема компенсации угла наклона визирной оси

компенсаторов шло в обратном порядке. Вначале был создан и внедрен в производство уровенный компенсатор Г. Ю. Стодолкевича (1944, СССР). Несколько позднее был разработан жидкост­ ный компенсатор Н. А. Гусева, получивший незначительное распространение. Расцвет нивелиров НС произошел в 50-х го­ дах с изобретением маятниковых компенсаторов, которые своей

общем виде можно решить следующим образом. Пусть О — опти­ ческий центр объектива трубы нивелира (рис. IV. 1), С — сетка ни­ тей. При горизонтальном положении визирного луча ОС зритель­ ной трубы правильный отсчет по нивелирной рейке составляет П. Наклоним зрительную трубу (или вертикальную ось вращения нивелира) на угол а, тогда сетка нитей перейдет в положение С ь и по рейке будет сделан неправильный отсчет П\. Задачу получе­ ния правильного отсчета П, соответствующего главному гори­ зонтальному лучу*, можно решить двумя способами:

1) помещением в точке К механического элемента, удержи­ вающего при наклоне трубы на угол а сетку нитей в положении

* Главным горизонтальным лучом называется горизонтальный луч, про­ ходящий через оптический центр объектива.

124

С, т. е. на продолжении главного горизонтального луча (компен­ сатор в виде подвешенной сетки нитей);

2) помещением к точке К оптико-механического элемента, поворачивающего лучи так, чтобы изображение правильного отсчета П переместилось в новое (наклоненное) положение сетки нитей С) (компенсатор в виде подвешенного зеркала, призмы, оптического клина и т. п.).

Так как расстояние между точкой О и сеткой нитей С пример­ но равно фокусному расстоянию / объектива, то условие компен­

Так как величины f и S практически постоянны, то "

величина почти постоянная, носящая название механического или углового коэффициента компенсации. Для труб с внутренней фо­ кусировкой значение фокусного расстояния изменяется в преде­ лах 1—3% в зависимости от расстояния до рассматриваемого предмета, что приводит к небольшому изменению коэффициен­ та К. При расчете компенсаторов в качестве f используют неко­ торое среднее значение, близкое к фокусному расстоянию при рассматривании бесконечно удаленных предметов.

Если компенсирующий элемент установлен внутри зрительной трубы между объектом и сеткой нитей, то величина S не может быть более /; в этом случае коэффициент компенсации всегда больше единицы, т. е. угол р всегда больше угла наклона а трубы нивелира. Это выгодно отличает такой компенсатор от обычного жидкостного уровня, так как при их одинаковой чувствительности компенсатор будет всегда реагировать на наклон вертикальной оси вращения в К раз больше, чем уровень. Практика подтвер­

125

недостижимой для жидкостных уровней. Это в целом благоприят­ но сказывается на повышении точности результатов, даваемых нивелирами НС.

Чаще всего компенсаторы подвешиваются в виде маятника на тонких металлических или синтетических нитях, толщиной от 20 до 100 мкм. Для упрощения будем рассматривать такие нити иде­ ально эластичными и нерастяжимыми. Толщина нитей подвеса зависит, главным образом, от веса компенсатора. Экспери­ ментально получено, что для исключения обрыва нитей при тран­

и конструкции компенсатора, находится в пределах 0,1—0,01 с; амплитуда — до 1 мм. В подавляющем большинстве конструкций нивелиров компенсатор находится в сходящемся пучке лучей, не­ сущих информацию об изображении рейки, так как такое распо­ ложение способствует уменьшению габаритов трубы и компенса­ тора. При дрожании нивелира на ветру или при работе на зыб­ ком основании, качество изображений тем выше, чем меньше период и амплитуда колебаний при демпфировании. Экспери­ ментальным путем установлено, что время демпфирования долж­ но быть в пределах 1 с.

§ IV. 2. Типовые схемы механических компенсаторов самоустанавливающихся нивелиров

Приведем описание и элементы теории двух, наиболее простых для уяснения физического процесса «самоустановления», механи­ ческих компенсаторов с вертикально и горизонтально подвешен­ ной сеткой нитей.

. Пвнтаппизма

п'

х[2

На рис. IV. 2,а изображена схема нивелира с вертикально подвешенной сеткой нитей. К оправе объектива на трех нитях (на рисунке показано только две — АЕ и BD) подвешена сетка нитей С. Таким образом, визирный луч ОС расположен по верти­

маятникового эффекта висящей сетки нитей новое положение ви­ зирного луча 0\С\ остается отвесным. Далее визирный луч опять поворачивается на 90° и выходит горизонтально, смещаясь лишь незначительно по высоте на величину h. В нивелире такого типа длина рычага подвески 5 равна фокусному расстоянию / объекти­ ва, поэтому условие компенсации

С С Х = fa = Sa,

откуда, согласно формуле (IV. 3), коэффициент компенсации ра­ вен единице.

По этой схеме (подвешенная сетка нитей или подвешенный объектив) итальянской фирмой «Филотехника Сальмоиранги» создано несколько типов нивелиров для точного и технического

подвешена к корпусу зрительной трубы в точках А и В. При гори­ зонтальном положении визирного луча ОС правильный отсчет по

где f — фокусное расстояние объектива трубы.

В рассматриваемом же случае подвешенная сетка нитей оста­

127

где а — расстояние между точками крепления нитей подвеса к корпусу трубы (в направлении визирного луча); b — расстояние между точками крепления нитей к рычагу (в направлении визир­ ного луча); d — длина нитей подвеса.

Ввиду малости углов а и р (углы менее 30') и приблизитель­ ного равенства углов у и б получим следующее приближенное со­ отношение

Таким образом, задаваясь величинами /, а и b находят длину рычага /, при которой осуществляется компенсация наклона тру­ бы нивелира. Коэффициент Км выгодно делать большим едини­ цы, так как это будет способствовать повышению чувствительно­ сти компенсатора.

Горизонтально подвешенная сетка нитей применена в нивели­ ре N-A2 (ФРГ).

§ IV. 3. Технические нивелиры самоустанавливающиеся (НС)

и уровенные (отечественного производства)

малыми сериями. На базе нивелира НСМ-2 изготовлены зенитцентриры, использовавшиеся в частности при строительстве Ос­ танкинской телебашни в Москве.

128