Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Набор учебников PDF ''Хороший солдат'' / Геодезия / Руководство к лабараторным работам

.pdf
Скачиваний:
91
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
500.76 Кб
Скачать

4.1.1. Нивелиры с цилиндрическим уровнем

Такие нивелиры имеют две основные части: трубу и точный цилиндрический уровень. Трубы нивелиров устроены так же, как трубы теодолитов, могут давать обратное (Н-3) и прямое (Н-5) изображение. Сетка нитей у нивелиров с цилиндрическим уровнем не имеет юстировочных винтов. Приближенное наведение трубы на рейку выполняется по визиру, а точное – с помощью наводящего винта. Закрепительного винта трубы может не быть (Н-5). В этом случае нивелир снабжается червячной передачей, т.е. бесконечным наводящим винтом, рукоятки которого выводятся с двух сторон от объектива. Резкое изображение сетки нитей устанавливается с помощью диоптрийного кольца окуляра, а наблюдаемого предмета – с помощью кремальеры.

Ось вращения прибора устанавливается в отвесное положение приближенно по круглому (установочному) уровню с помощью подъемных винтов. Перед отсчетом по рейке визирную ось точно устанавливают в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню с помощью элевационного винта, изменяющего наклон трубы и оси связанного с ней уровня. Для удобства наблюдения за положением пузырька цилиндрического уровня в нивелире Н-5 служит зеркало. В нивелире Н-3 цилиндрический уровень снабжен системой призм, позволяющих получить совмещенное изображение концов пузырька в поле зрения окуляра (рис. 4.7,а, б). Такой уровень называется контактным. Совмещение (контакт) в поле зрения концов пузырька (рис. 4.8,а), достигаемое с помощью элевационного винта, соответствует положению пузырька уровня в нульпункте (рис. 4.8,б). При этом визирная ось должна располагаться горизонтально.

а)

б)

а)

б)

Рис. 4.7

 

 

Рис. 4.8

Цилиндрический уровень обязательно снабжается юстировочными винтами.

Нивелир типа Н-3 (рис. 4.1, 4.2) выпускался под шифром НВ-1, Н-3, 2Н-3Л. Нивелир типа Н-5 (рис. 4.3, 4.4) создан на базе теодолита 2Т30 и выпускается под шифром 3Н-5, 3Н-5Л.

Технические характеристики уровенных нивелиров

Название показателей

Н-3

2Н-3Л

3Н-5Л

Средняя квадратическая погрешность измерения

 

 

 

превышения на 1 км двойного хода, мм

3

3

5

Увеличение трубы, крат

30

32

20

Наименьшее расстояние визирования, м

1,8

1,3

1,2

Цена деления цилиндрического уровня

 

 

 

на 2 мм, секунды

15

15

45

Цена деления круглого уровня, минуты

10

5

10

Цена деления лимба, градусы

-

1

1

Точность отсчета по лимбу, минуты

-

6

6

4.1.2. Нивелиры с компенсатором

Такие нивелиры имеют две основные части: трубу и оптико-механичес- кий компенсатор наклона оси вращения. Компенсатор работает в небольшом диапазоне (±10...30'). Предварительная установка оси вращения в отвесное положение выполняется с помощью подъемных винтов по круглому уровню, цена деления которого должна быть меньше диапазона работы компенсатора. Принципиальная схема работы компенсатора показана на рис. 4.9.

рейка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

А1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

О

 

 

О1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

О1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.9

Компенсатор состоит из двух элементов: неподвижного А , скрепленного с корпусом трубы, и подвижного В, свободно подвешенного на нитях, лен-

тах или подшипниках. При отклонении оси вращения прибора О1О1 от отвесного положения ОО наклоняется труба, а с ней смещается и сетка нитей С. Точка подвеса элемента В выбирается так, чтобы при отклонении оси вращения прибора в сместившееся положение сетки нитей С1 приходил луч от от-

счета ао , соответствующего горизонтальному положению визирной оси.

Сетка нитей нивелиров с компенсатором обязательно снабжается юстировочными винтами.

Нивелир типа Н-3К (рис. 4.5) выпускался под шифром Н-3К, Н-3КЛ. Нивелир типа Н-10К (рис. 4.6) выпускался под шифром Н-10КЛ, 2Н-10КЛ.

Все эти нивелиры снабжены бесконечным наводящим винтом, а для наблюдения за положением пузырька круглого уровня в процессе работы имеют зеркало.

Нивелир 2Н-10КЛ имеет следующие важные особенности: кнопкутолкатель для проверки работоспособности компенсатора и фиксатор, позволяющий отключать компенсатор и тем самым предохранять его от поломки при транспортировке.

Технические характеристики нивелиров с компенсатором

Название показателей

Н-3К

Н-3КЛ

Н-10КЛ

2Н-10КЛ

Средняя квадратическая погрешность измерения

 

 

 

превышения на 1 км двойного хода, мм

3

2

9

5

Увеличение трубы, крат

30

30

22

22

Наименьшее расстояние визирования, м

2

2

1,5

0,9

Диапазон работы компенсатора, минуты

16

20

20

30

Цена деления круглого уровня , минуты

10

20

10

20

Цена деления лимба, градусы

-

1

1

1

Цена деления шкалы микроскопа, минуты

-

10

-

-

Точность отсчета по лимбу, минуты

-

1

6

6

4.2. Нивелирные рейки

Нивелиры Н-3 и Н-5 используются в комплекте с двумя рейками типа РН-3, которые выпускаются под шифром РН-3-3000С, 2РН-3-3000СП, 3РН-3- 3000СП. Буква С в шифре означает складную рейку, буква П - цифры прямого изображения, число 3000 - длину рейки 3 м.

Рейка РН-3-3000С - деревянная двусторонняя шашечная с сантиметровыми делениями. На основной (черной) стороне нулевое деление шкалы совпадает с пяткой рейки. На дополнительной (красной) стороне оцифровка сдвинута на 4683 мм на первой и на 4783 мм на второй рейке комплекта. На обеих сторонах реек подписаны все дециметровые деления, изображение цифр обратное.

Рейка 2РН-3-3000СП аналогична предыдущей, но на дополнительной (красной) стороне оцифровка шкалы сдвинута на 3335 мм. Изображение цифр прямое.

Рейка 3РН-3-3000СП разборная металлическая односторонняя с прямым изображением цифр. Рейка состоит из метровых секций. Шкала каждой нечетной секции раскрашена в черный цвет, четной – в красный. При использовании секций второй рейки длина может быть увеличена до 5 м.

Нивелир Н-10 используется в комплекте с рейками типа РН-10, которые выпускаются под шифром РН-10-3000С (или -4000С), РН-10-3000СП (или -4000СП). Эти рейки аналогичны рейкам РН-3. С пяткой рейки на красной стороне совпадает отсчет 4700 или 4800.

4.3. Установка прибора в рабочее положение, производство отсчетов по рейкам

Установка нивелира в рабочее положение состоит в горизонтировании прибора и фокусировании трубы по глазу.

Горизонтирование осуществляется приведением оси вращения прибора в отвесное положение по круглому уровню с помощью подъемных винтов. Пузырек круглого уровня не должен выходить за пределы кольца в центре ампулы.

Фокусировка трубы по глазу - это установка резкого изображения сетки нитей с помощью диоптрийного кольца.

Трубу нивелира Н-3 наводят на рейку приближенно с помощью визира, добиваются резкости изображения рейки с помощью кремальеры, наводящим винтом трубы наводят вертикальную нить сетки на рейку. Пузырек цилиндрического уровня выводят на середину ампулы. Для этого вращением элевационного винта совмещают концы пузырька уровня, видимые в поле зрения трубы (рис. 4.8). При работе с нивелиром Н-5 пузырек цилиндрического уровня приводят в нульпункт с помощью элевационного винта, наблюдая за уровнем в зеркало.

При работе с нивелирами Н-3К и Н-10К после наведения трубы на рейку можно сразу брать отсчет. Положение пузырька круглого уровня контролируют, наблюдая в зеркало этого уровня.

Отсчет берут по средней горизонтальной нити сетки. Сначала отсчи-

тывают подписанное на рейке число дециметров, затем отсчитывают сантиметры и на глаз оценивают доли сантиметрового деления с точностью 1 мм. На рис. 4.10 отсчет составляет 13 дм 5 см и 3мм. Записывают отсчет в мил-

лиметрах: 1353 и читают: тринадцать - пятьдесят три. Аналогично берут отсчет по красной стороне рейки, например, 6036 и читают: шестьдесят -

тридцать шесть.

Рис. 4.10

4.4. Геометрическая схема нивелира, поверки нивелиров

В процессе нивелирования визирная ось трубы нивелира должна быть горизонтальна. Для выполнения этого условия оси прибора должны занимать вполне определенное положение. Схемы осей нивелиров разных типов пока-

заны на рис. 4.11, 4.12.

Нивелир с цилиндрическим уровнем

 

Нивелир с компенсатором

 

O

 

A

 

O

A

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

V

 

 

 

 

V

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

A

 

O

A

 

Рис. 4.11

 

Рис. 4.12

Перед выполнением поверок нивелир закрепляют на штативе становым винтом и горизонтируют.

В лабораторных условиях студенты поверяют положение круглого уровня и главное условие нивелира. Вертикальность вертикальной нити сетки гарантируется заводом-изготовителем.

4.4.1. Поверка круглого уровня Условие: ось круглого уровня АА должна быть параллельна

оси вращения прибора ОО.

Осью круглого уровня называют нормаль к внутренней поверхности крышки ампулы круглого уровня в нульпункте.

С помощью подъемных винтов приводят пузырек круглого уровня в нульпункт. Поворачивают трубу нивелира на 180°. Если пузырек уровня ос-

тался в нульпункте, то условие выполнено. Если пузырек сместился более чем на одно деление, то производят юстировку уровня. Для этого возвращают пузырек к нульпункту на половину отклонения с помощью подъемных винтов. Окончательно приводят пузырек в нульпункт, вращая юстировочные винты круглого уровня. Эти винты в нивелире Н-3 расположены под уровнем и вращаются шпилькой. В нивелирах Н-3К, Н-5 и Н-10КЛ они расположены над уровнем и вращаются отверткой.

Для контроля поверку повторяют.

4.4.2. Поверка главного условия нивелира.

Условие: визирная ось VV трубы нивелира в момент отсчета по рейке должна быть горизонтальна.

Для нивелиров с цилиндрическим уровнем и с компенсатором это условие формулируется по-разному.

Для нивелиров с цилиндрическим уровнем: визирная ось VV должна быть параллельна оси цилиндрического уровня UU.

Для нивелиров с компенсатором: визирная ось VV должна оставаться горизонтальной при наклоне оси вращения прибора в пределах расчетного угла компенсации.

Поверка главного условия может выполняться различными способами. В лабораторных условиях студенты выполняют эту поверку на специальном стенде способом двойного нивелирования одних и тех же точек, расстояние между которыми около 50 м. Первое нивелирование выполняется из середины (рис. 4.13), т.е. с равными расстояниями от нивелира до реек (плечами), второе - с неравными плечами (рис. 4.14).

В точках А и В устанавливают рейки, между ними точно в середине устанавливают нивелир, приводят его в рабочее положение и берут отсчеты по

рейкам a1 и b1 . Вычисляют правильное значение превышения

h1 = a1 - b1 .

a1

b1

B

A

Рис. 4.13

Выполняют второе нивелирование тех же точек. Нивелир устанавливают перед передней точкой В на расстоянии 2...2,5 м от неё. Приводят

прибор в рабочее положение, берут отсчеты a2 и b2 и снова вычисляют превышение

 

 

h2 = a2 b2 .

 

 

 

 

a'2

 

 

 

 

 

 

 

b2

x

 

i

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

A

Рис. 4.14

По действующим инструкциям допустимая величина угла негоризонтальности визирной оси равна 10, что соответствует 2,5 мм погрешности в отсчете по рейке при расстоянии между точками А и В 50 м. В лабораторных условиях этот допуск увеличивают примерно в два раза и полагают:

если разность полученных превышений х = h1 - h2 4 мм, то условие считают выполненным. В противном случае производят юстировку.

Для этого вычисляют правильный отсчет a2 ' (рис. 4.14)

 

a2' = a2 + x = b2 + h1 .

 

 

Например:

a1

= 1578

b1 = 1225

h1

= + 353

 

a2

= 1420

b2 = 1090

h2

= + 330

 

 

 

x = + 23 > 4 мм

 

a2' = 1420 + 23 = 1090 + 353 = 1443 .

При юстировке нивелиров с цилиндрическим уровнем правильный отсчет a2' устанавливают на рейке с помощью элевационного винта. При этом пузырек цилиндрического уровня сойдет с нульпункта. Вращая шпилькой вертикальные юстировочные винты этого уровня, возвращают пузырек в нульпункт. Юстировочные винты расположены под крышкой слева от окуляра. В нивелире Н-3 за контактом концов пузырька в процессе юстировки наблюдают в окуляр.

При юстировке нивелиров с компенсаторами центр сетки нитей со-

вмещают с правильным отсчетом а2', вращая вертикальные юстировочные винты сетки нитей. В нивелире Н-3К эти винты вращают отверткой, в ниве-

лире Н-10К – шпилькой. При работе с юстировочными винтами следует помнить правило: сначала ослабляют один винт, затем подтягивают второй;

если юстировочных винтов четыре, т.е. два горизонтальных и два вертикальных, то сначала слегка ослабляют горизонтальные винты, а затем вращают вертикальные.

Для контроля поверку повторяют.

Например: a3 = 1444 b3= 1090 h3 = + 354 x = h1 – h3 = – 1 мм < 4 мм .

При выполнении поверки главного условия нивелира на учебной практике расстояние между точками А и В выбирают равным 50...75 м.

Удобно выполнять эту поверку на специальном стенде, где превышение между точками А и В равно нулю. В таком случае а2= b2 , т. е. на дальней рейке сразу устанавливают тот отсчет, который виден на ближней рейке.

4.5.Контрольные вопросы

1.Для чего предназначен нивелир?

2.Как делят нивелиры по точности, что означают цифры в шифре прибора?

3.Как делят нивелиры по способу горизонтирования визирной оси?

4.Для чего предназначен круглый уровень? Что называется его осью?

5.Как называется и для чего используется специальный винт в уровенных нивелирах?

6.Что «компенсирует» компенсатор нивелира?

7.Какие детали нивелиров снабжаются юстировочными винтами?

8.Опишите устройство рейки РН-3-3000С.

9.Нарисуйте две схемы осей нивелиров разного типа. Какое положение должны занимать оси нивелира в процессе работы?

10.Как выполняется поверка и юстировка круглого уровня?

11.Сформулируйте главное геометрическое условие нивелира.

12.Каким способом выполняется поверка главного условия нивелира?

13.В каком случае и как выполняется юстировка при поверке главного условия уровенного нивелира и нивелира с компенсатором? Приведите числовой пример.

5. ПРОИЗВОДСТВО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ

Задание

1.Изучить работу на станции и порядок записей в журнале нивелирования.

2.Проложить нивелирный ход из двух-трёх станций (по указанию преподавателя). Включить в ход не менее двух промежуточных точек.

3.Выполнить вычисления в журнале нивелирования.

4.Составить отчёт о выполненной работе.

Методические указания к выполнению работы

5.1. Прокладка нивелирного хода

Нивелирный ход – это последовательное нивелирование с нескольких станций. Точки, общие для двух смежных станций, называются связующими. Для уточнения профиля местности в местах перегибов ската выбирают дополнительные точки, которые называются промежуточными.

В лабораторных условиях студенты выполняют нивелирование с двухтрёх станций способом нивелирования из середины. Нивелирный ход может быть замкнутым или разомкнутым (по указанию преподавателя) Вместо реек можно использовать их макеты.

Для выполнения задания намечают исходные (1, 4 на рис. 5.1), связующие (2, 3) и промежуточные ( С, Д ) точки.

Рис. 5.1

Работу на первой станции начинают с приведения прибора в рабочее положение: устанавливают ось вращения нивелира в отвесное положение по