Білокриницький С. М. Геодезія

231

перехрестям сітки ниток k і відлік по рейці буде правильним.

При нахилі труби нівеліра відносно оптичного центра О на малий кут ε (рис. 92, б) перехрестя сітки ниток зміститься з горизонтального положення на величину

k0k = f·sinε ≈ f·ε,

де f – фокусна відстань зорової труби нівеліра, і відлік по рейці зміниться – буде помилковим.

Компенсатор дає можливість при похилому положенні візирної осі сумістити зображення точки N рейки з перехрестям сітки ниток k, тобто дозволяє отримати правильний відлік по рейці, який відповідає горизонтальному положенню візирної осі.

Для суміщення зображення точки N із перехрестям сітки ниток k є три шляхи: по-перше, за допомогою важеля довжиною s можна пересунути сітку ниток із похилого положення k у положення k0, яке відповідає горизонтальному променю, на величину fε (рис. 92, в); по-друге, можна в точці полюса Р змінити хід візирного променя на такий кут ε´, при якому промінь пройшов би через перехрестя сітки k (рис. 92, г); по-третє, змістити напрямок горизонтального променя візування паралельно своєму напрямку так, щоби він пройшов через зміщену від нахилу труби сітку ниток k

(рис. 92, д).

Виходячи з цього, всі компенсатори можна поділити відповідно на три типи: компенсатори з рухомою сіткою, компенсатори з поворотом візирного променя і компенсатори з паралельним переміщенням візирного променя. Як видно з рис. 92, в, г, важіль або оптична система, встановлені в точці Р для компенсації кутів нахилу, повинні для

першого і другого типів задовольняти умову fε = sε´,

де ε´ – кут відхилення променя компенсатором, а для третього типу

232

fε = Кsε або f = Кs,

де s – відстань від компенсатора до сітки ниток або довжина ходу променя візування від точки падіння його на дзеркало або призму компенсатора до сітки ниток.

Рис. 92. До принципу роботи компенсатора

233

Величину К / називають коефіцієнтом компенсації.

Змінити хід візирного променя, змістити його паралельно своєму напрямку або перемістити сітку ниток з одного положення в інше можна оптичним, механічним або опти- ко-механічним шляхом. Тому розріняють компенсатори оптичні, механічні й оптикомеханічні.

Рис. 93. Нівелір Н-3К

Нівелір Н-3К із самовстановлюючою лінією візування (рис. 93) призначений для нівелювання ІІІ і ІV класів і технічного нівелювання. Для наближеного приведення візирної осі в горизонтальне положення служить круглий рівень 1 із ціною поділки 10′. Точне наведення нівеліра на рейку здійснюють за допомогою навідного гвинта 3. Грубе наведення нівеліра виконують шляхом обертання рукою верхньої частини приладу. Закріплюючих пристроїв нівелір не має.

Для вимірювання горизонтальних кутів нівелір забезпечений кругом, відлік по якому здійснюють за допомогою відлікового мікроскопа 2.

Для юстування лінії візування (при перевірці основної геометричної умови) в оправі сітки ниток є два гвинти, які дозволяють зміщувати сітку ниток у вертикальному напрямку.

234

Нівелір забезпечений призматичним компенсатором, що забезпечує встановлення візирної осі в горизонтальне положення при нахилі підставки приладу в діапазоні ±15′.

Оптична система нівеліра включає: корпус зорової труби, об’єктів, фокусувальна лінзу, сітку ниток, окуляр, прямокутні призми компенсатора, схрещені нитки підвісу, центр ваги підвісу, повітряний демпфер.

6.4. Перевірки і дослідження нівелірів

Перед виїздом на польові роботи ретельно оглядають і досліджують нівелір, щоби переконатися в наявності необхідних приладь, запасних частин і справність нівеліра. Прилад повинен відповідати вимогам державного стандарту.

При огляді нівеліра звертають увагу на справність усіх його частин, плавність руху при обертанні підйомних, затискуючих і навідних пристроїв, відсутність корозії та інших дефектів. Оцінюють чіткість одночасного зображення сітки ниток і кінців бульбашки циліндричного рівня, якість зображення при фокусуванні труби на різні предмети.

Перевірки нівеліра виконують у такій послідовності. 1. Перевірка циліндричного рівня.

Умова перевірки: Вісь круглого рівня повинна бути перпендикулярною осі обертання нівеліра.

Для перевірки зорову трубу встановлюють за напрямком двох підйомних гвинтів і одночасно обертаючи їх рухають бульбашку круглого рівня до нуль-пункта. При цьому третім підйомним гвинтом бульбашку також спрямовують до нуль-пункта. Після того як бульбашка рівня досягне нуль-пункта, повертаємо зорову трубу нівеліра на 180º. Якщо бульбашка рівня відхилиться від нуль-пункта більше ніж на одну поділку, то, діючи виправними гвинтами, розташованими знизу оправи рівня, і підйомними гвинтами, виправляють її положення. Потім знову нівелір повертають

235

на 180º і у випадку, якщо бульбашка знову відхилиться від нуль-пункта більше ніж на одну поділку, виконують повторне виправлення. Перевірка виконується до того часу, поки умова не буде виконана.

2. Перевірка правильності встановлення сітки ниток. Умова перевірки: вертикальна нитка сітки ниток зоро-

вої труби повинна збігатися з напрямком виска.

Для виконання даної перевірки на відстані 20-25 м від нівеліра розташовують на нитці висок. Наводять вертикальну нитку сітки ниток зорової труби нівеліра на нитку виска. Якщо вони збіглися, то умова виконана. В іншому випадку, після відкріплення чотирьох торцевих гвинтів оправу сітки ниток повертають до дотримання умови.

3. Перевірка циліндричного рівня.

Умова перевірки: візирна вісь зорової труби повинна бути паралельною осі циліндричного рівня.

Візирна вісь зорової труби приладу встановлюється в горизонтальне положення за допомогою циліндричного рівня. Тому дотримання паралельності вказаних осей є головною умовою, яка повинна бути висунуті до будь-якого нівеліра.

Перевірка головної умови нівеліра виконується подвійним нівелюванням вперед однієї і тієї ж лінії довжиною біля 75 м (рис. 94).

На кінцях лінії закріплюють нівелірні підкладини, на одну з яких встановлюють рейку, а над іншою центрують нівелір так, щоби окуляр проектувався на виступ підкладини.

Після проведення осі рівня в горизонтальне положення здійснюють відлік а по нівелірній рейці і вимірюють висоту і нівеліра з похибкою 2 мм.

Припустимо, що візирна вісь не паралельна осі рівня. Тоді відлік по рейці а буде помилковим на величину х і перевищення

236

h1 = i1 – а1 + х.

Величина х буде від’ємною, якщо візирний промінь проходить нижче від лінії горизонту.

Рис. 94. До перевірки головної умови нівеліра

Для визначення величини х необхідно нівелір і рейку поміняти місцями і знову визначити перевищення за формулою

h2 = і2 – а2 + х.

Не звертаючи увагу на інші помилки, можна рахувати,

що h1 = –h2.

Отже,

2х = (а1 + а2) – (і1 + і2),

звідсіля

х а1 а2 і1 і2 . 2 2

За цією формулою підраховується непаралельність візирної осі труби до осі рівня в поділках рейки. Якщо величина х більше 4 мм, то, обчисливши новий відлік за формулою

а2/ а2 х,

за допомогою виправних гвинтів сітки ниток встановлюють на нього горизонтальну нитку сітки.

Після виправлення помилки повторно визначають величину х.

237

Розглянемо дослідження нівелірів, які виконують перед початком робіт:

1.Дослідження збільшення зорової труби.

2.Визначення ціни поділки циліндричного рівня.

3.Визначення коефіцієнта віддалеміра. Дослідження збільшення зорової труби виконується так

само, як і у теодолітів. Це питання ми розглянули в частині 2 даного навчального посібника.

Для визначення ціни поділки циліндричного рівня на рівному, бажано покритому травою, майданчику, на відстані 40-60 м від нівеліра забивають два дерев’яних колики. За допомогою стрічки або рулетки вимірюють відстань від нівеліра до рейки.

Зорову трубу наводять на рейку встановлено на одному з коликів. За допомогою елеваційного гвинта зміщують бульбашку рівня до одного з кінців ампули. Підраховують кількість поділок зміщення бульбашки рівня. Після цього здійснюють відлік по рейці за середньою ниткою. Потім елеваційним гвинтом зміщують бульбашку рівня до іншого кінця ампули рівня і знову підраховують кількість поділок зміщення бульбашки рівня і здійснюють відлік по рейці. Для контролю ціну поділки рівня визначають двічі, встановивши рейку на другий колик.

Ціну поділки рівня обчислюють за формулою

де l1 – l2 – різниця відліків по рейці в мм; п – кількість поділок, на яку змістилась бульбашка рівня; d – відстань від нівеліра до рейки в метрах.

Приклад визначення ціни поділки рівня наданий в таблиці 17.

238

Таблиця 17

Визначення ціни поділки рівня по рейці

Ціна поділки рівня τ′′=21″,0 Для визначення коефіцієнта віддалеміра на відстані 75-

100 м від нівеліра встановлюють рейку і при трьох горизонтах приладу визначають відстань за віддалемірними нитками сітки ниток зорової труби. Визначають середню різницю виміряних віддалей і знаходять значення коефіцієнта віддалеміра k.

Приклад визначення коефіцієнта віддалеміра наведений у таблиці 18.

Таблиця 18 Визначення коефіцієнта віддалеміра

239

k Dl 80000800мммм 100

При дослідженні нівелірів із компенсаторами визначають діапазон дії компенсатора, період затухання коливань, похибку компенсації кутів нахилу.

Для визначення діапазону дії компенсатора бульбашку круглого рівня приводять до нуль-пункта і здійснюють відлік по рейці, встановленій на відстані 30-40 м від нівеліра. Потім, спостерігаючи в зорову трубу, нахиляють нівелір підйомними гвинтами спочатку в поздовжньому (вперед і назад), а потім поперечному (праворуч і ліворуч) напрямках до того часу, поки почнуть змінюватися відліки по рейці і сітка ниток після зависання почне зміщуватися разом із нахилом нівеліра.

Величину кута нахилу визначають або за допомогою круглого рівня, або за величиною оберту підйомного гвинта в кутовій мірі.

Період затухання коливань компенсатора визначають по секундоміру. Для цього беруть відлік по секундоміру, вмикають його і одночасно викликають коливання компенсатора, спостерігаючи в окуляр за коливаннями сітки ниток. Після її заспокоєння знову викликають коливання і так діють десять разів підряд. Після десятого заспокоєння сітки знімають відлік по секундоміру. Період затухання коливань визначають шляхом поділення різниці відліків по секундоміру на десять.

Рис. 95. До визначення похибки компенсації кутів нахилу нівеліра

Похибку компенсації кутів нахилу визначають шляхом порівняння перевищень, визначених при положенні буль-

240

башки круглого рівня в нуль-пункті, з перевищеннями, отриманими при повздовжньому і поперечному нахилах нівеліра (рис. 95). Повздовжній і поперечний нахили здійснюють на кут, який відповідає номінальному діапазону дії компенсатора. Так само, як і при визначенні діапазону дії компенсатора, величину кута нахилу визначають або по круглому рівня, або за величиною оберту підйомного гвинта, в кутовій мірі.

Дослідження виконують при довжинах візирного проміну 50-100 м. Нівелір встановлюють у створі між рейками на однакових відстанях від них. При кожному нахилі нівеліра визначають не менш п’яти значень перевищень, кожний раз змінюючи горизонт приладу. За остаточне перевищення приймають середнє значення.

Похибки компенсації визначають як різниці між середніми значеннями перевищень, отриманих при нахилах нівеліра, і перевищенням, отриманим при положенні бульбашки рівня в нуль-пункті. Різниця між цими перевищеннями не повинна перевищувати 5 мм для нівелювання ІV класу і технічного нівелювання.

7. Нівелірні рейки

Нівелірні рейки (рис. 96) мають вигляд трьохметрових брусків товщиною 2-3 см і шириною 8-10 см. На лицевій стороні рейок, пофарбованій білою масляною фарбою, нанесені сантиметрові шашкові поділки чорного і червоного кольорів. На одній стороні пари рейок нуль чорних поділок збігається з площиною п’ятки, а на інший стороні в першої рейки початок червоних поділок зсунуто на 4687 мм, в другій – на 4787 мм. Така конструкція рейок запропонована А.Н. Висоцьким. Оцифровка червоних поділок дозволяє за різницями відліків двох сторін рейок контролювати правильність самих відліків.