-15 -

2. Угловые измерения

Цель работы: изучить устройство и взаимодействие частей теодолита; освоить методику измерения горизонтальных и вертикальных углов и обработки полученных результатов; приобрести начальные навыки выполнения поверок теодолита.

2.1. Принципиальная схема и типы теодолитов

Принципиальная схема устройства теодолита для измерения горизонтальных и вертикальных углов приведена на рис. 2.1.

Основные оси теодолита: JJ – ось вращения прибора (вертикальная ось); НН – ось вращения трубы (горизонтальная ось); VV – визирная ось зрительной трубы; U_ГU_Г и U_ВU_В – оси уровней при горизонтальном и вертикальном кругах прибора.

В настоящее время выпускаются только оптические теодолиты, в которых лимбы стеклянные и при помощи системы призм изображения вертикального и горизонтального кругов одновременно передаются в поле зрения микроскопа.

В строительстве применяются технические и точные теодолиты. Технические теодолиты: Т30 (2Т30, 2Т30М и др. модификации); Т15 (Т15К, 4Т15П и др.). Точные теодолиты: Т5 (Т5К, 2Т5К, 3Т5КП); Т2 (2Т2А). Цифра в шифре теодолита обозначает среднюю квадратическую погрешность измерения горизонтального угла одним приемом в секундах (30”, 15”, 5”, 2”). К – компенсатор, что удобно при измерении вертикальных углов. П – зрительная труба с прямым изображением.

Рис. 2.1. Принципиальная схема устройства теодолита

1 – уровень при горизонтальном круге; 2 – подставка (треножник); 3 – подъемный винт; 4– лимб горизонтального круга; 5 – наводящий винт алидады; 6 – закрепительный винт алидады; 7 – зрительная труба; 8 - лимб вертикального круга; 9 – уровень вертикального круга; 10 – алидада вертикального круга; 11 – ось вращения трубы; 12 – колонка; 13 – закрепительный винт лимба; 14–наводящий винт лимба; 15–алидада горизонтального круга

Вставить ксерокопию рисунков

.

Маятниковый компенсатор обеспечивает автоматическое приведение к горизонту отсчетного индекса вертикального круга при небольшом отклонении вертикальной оси теодолитаот отвесногоположения. П – зрительная труба прямого изображения, что удобно при монтаже, разбивочных работах, определении деформаций инженерных сооружений. А – автоколлимационный, что удобно при монтаже оборудования. М – маркшейдерский, с подсветкой, удобно при работе в затемненных условиях. Цифра перед буквой «Т» обозначает номер базовой модели (4Т15П – четвертая базовая модель теодолита 15 – секундной точности с прямым изображением зрительной трубы).

- 16 –

Несмотря на разнообразие моделей, устройство всех теодолитов соответствует принципиальной схеме рис. 2.1. Различие в конструктивных особенностях. На рис. 2.2 приведены основные детали и узлы теодолита Т30.

Зрительная труба 19 переводится через зенит для измерения углов при круге лево (КЛ) и круге право (КП) – вертикальный круг слева или справа от зрительной трубы, если смотреть со стороны окуляра.

Фокусирование зрительной трубы на предмет осуществляется вращением кремальеры 1. Вращением диоптрийного кольца 2 окуляр устанавливается по глазу наблюдателя до резкой видимости изображения сетки нитей (рис.2.3).

Корпус трубы выполнен заодно с горизонтальной осью НН, которая вращается в колонках 9.

По обе стороны трубы имеются оптические визиры 4 для приближенного наведения зрительной трубы на предмет. Глаз наблюдателя располагается на расстоянии 20-25 см от визира, в поле зрения которого виден светлый крест. Вращением зрительной трубы этот крест совмещается с предметом.

Рис. 2.2. Теодолит Т30

1 – кремальера; 2 – диоптрийное кольцо; 3 – колпачок, закрывающий исправительные винты сетки нитей; 4 – визир; 5 – защитный корпус лимба и алидады вертикального круга; 6 – закрепительный винт лимба; 7 – треножник; 8 – подъемные винты треножника; 9 – колонка; 10 – закрепительный винт алидады; 11 – уровень; 12 – столик; 13 – наводящий винт лимба; 14 – окуляр микроскопа; 15 – закрепительный винт трубы; 16 – наводящий винт трубы; 17 – наводящий винт алидады; 18 – защитный корпус лимба и алидады горизонтального круга; 19 – зрительная труба; 20 - исправительные винты уровня

Лимб и алидада вертикального и горизонтального круга защищены корпусами 5 и 18 от попадания пыли, грязи, брызг воды.

Наводящим винтом 16 производится точное наведение зрительной трубы на предмет в вертикальной плоскости, при этом закрепительный винт трубы 15 должен быть зажат. Точное наведение трубы на предмет в горизонтальной плоскости производится наводящим винтом алидады 17 при зажатом закрепительном винте алидады 10.

- 17 -

При измерении горизонтального угла лимб должен быть зажат в треножнике 8 закрепительным винтом лимба 6. При повторении измерения винт 6 открепляется, верхняя часть теодолитаповорачивается на заданный угол и снова закрепляется винтом 6. Для точного наведения зрительной трубы на предмет при закрепленной алидаде винтом 10 служит наводящий винт лимба 13.

Окуляр микроскопа 14 расположен рядом с окуляром зрительной трубы. На рис.2.7 показан вид поля зрения отсчетного микроскопа. Деления горизонтального и вертикального кругов идут от 0⁰ до 360⁰ через 10’ . Отсчет и оценка доли наименьшего деления лимба производится по неподвижному индексу (штриховой микроскоп).

Вертикальная ось JJ устанавливается в отвесное положение по уровню 11 подъемными винтами 8 треножника 7. Уровень 11 единый для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Треножник несъемный, жестко скреплен с основанием, служащим одновременно дном футляра.

Исправление положения оси U_ГU_Г уровня относительно вертикальной оси JJ (условие - U_ГU_Г  JJ) производится исправительными винтами 20 уровня. Исправление положения визирной оси VV относительно горизонтальной оси НН (условие VVНН) производится горизонтальными исправительными винтами сетки нитей, закрытыми колпачком 3. Исправление положения оси НН относительно оси JJ (условие - НН JJ) в полевых условиях не производится. Оно обеспечивается при сборке на заводе или производится в оптико-механической мастерской, связанной с частичной разборкой прибора.

Исправление сетки нитей (условие – вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси JJ) производится поворотом всей окулярной системы.

Принципиальный вид сетки нитей во всех теодолитах показан на рис.2.3.

Рис.2.3. Вид сетки нитей

гг – горизонтальная нить для измерения вертикальных углов; вв – вертикальные нити для измерения горизонтальных углов (двойные вертикальные линии образуют биссектор); дд – дальномерные нити для измерения расстояний; 11 – горизонтальные исправительные винты для исправления коллимационнй погрешности; 22 – вертикальные исправительные винты для исправления места нуля вертикального круга.

В теодолитах 2Т30, в отличие от Т30, применен шкаловый микроскоп. Длина шкалы в 1⁰ разделена на 12 частей. Цена деления шкалы 5’. На глаз оцениваются доли 5-минутного интервала. Вертикальный круг имеет секторную оцифровку от 0⁰ до 75⁰ и от –0⁰ до –75⁰. На рис. 2.8 приведено поле зрения микроскопа.

В 2Т30М треножник отсоединяется от теодолита. При измерении углов теодолит закрепляется в треножнике. А скрепление лимба и алидады горизонтального круга производится при помощи защелки. При нажатии защелки лимб открепляется и вращается вместе с алидадой. При возврате защелки на прежнее место лимб закрепляется и вращается только алидада. Деления горизонтального и вертикального кругов оцифрованы от 0⁰ до 360⁰ через 1⁰. Отсчет берется по шкале, разделенной на 60 делений. Цена деления шкалы 1’. На рис. 2.9 приведено поле зрения микроскопа. На сетке нанесена шкала от вертикальной нити сетки до 30’ и до -30’ с ценой деления 1’ для измерения малых углов, например, отклонений элементов строительных конструкций от отвеса. Теодолит снабжен фонариком для подсветки поля зрения микроскопа, что удобно при измерениях в условиях плохой освещенности.

Конструкция Т15 в основном аналогична конструкции 2Т30М. На рис. 2.10 приведено поле зрения этого теодолита. Только на вертикальном круге установлен свой уровень, пузырек которого приводится на середину при измерении вертикальных углов установочным винтом, подобным наводящему винту зрительной трубы. В теодолите Т15К вместо уровня при вертикальном круге установлен маятниковый компенсатор, при помощи которого алидада вертикального круга приводится в

- 18 -

горизонтальное положение автоматически, что обеспечивает большую эффективность при измерении вертикальных углов. Оцифровка вертикального круга двойная, как у теодолита 2Т30.

В теодолите 4Т15П применена зрительная труба прямого изображения. Закрепительного винта лимба, как в Т30, или защелки (2Т30М), нет. Но теодолит снабжен механизмом, позволяющим вращать горизонтальный круг для смены участка лимба. Для этого рукоятку вращения горизонтального круга двигают внутрь вдоль оси вращения – происходит сцепление шестерен механизма, после чего вращают круг на расчетный угол.

При необходимости на зрительную трубу на место снятого визира может быть установлен уровень с ценой деления 20” для выполнения нивелирных работ. Уровень закрепляют теми же винтами, которыми был закреплен визир.

Цена деления лимбов 10’. Отсчет ведется по оптическому микрометру, цена деления которого 10”. На рис. 2.11 приведены поле зрения микроскопа и схема отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. В отличие от других типов теодолитов в 4Т15П деления вертикального круга оцифрованы для измерения зенитных расстояний (при горизонтальном положении визирной оси трубы отсчет по вертикальному кругу 90⁰) . В строительстве вычисляют углы наклона. Связь между углами наклона и зенитными расстояниями приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Связь между углами наклона и зенитными расстояниями

1 – отвесная линия; 2 – горизонтальная линия; 3 – направление на определяемую точку;  - угол наклона; Z – зенитное расстояние

Из рис. 2.4 следует, что

 + Z = 90⁰ . (2.1)

Измерив Z, легко вычислить .

Теодолит 3Т5КП (третья базовая модель теодолита 5 – секундной точности): наличие компенсатора, зрительная труба прямого изображения, треножник отсоединяется от теодолита, для смены участка лимба имеется механизм вращения горизонтального круга, как у 4Т15П. Оцифровка вертикального круга отличается от других типов теодолитов. Она приспособлена для вычисления углов наклона по более простым формулам. На рис.2.13 приведены схемы отсчета по горизонтальному и вертикальному кругам.

Освоив один из перечисленных типов теодолитов, в дальнейшем легко освоить работу любым типом теодолита.