Лабораторна робота 5

Тема: Будова нівеліра, відліки по рейці. Повірки і юстування нівеліра.

Мета роботи: Вивчити загальну будову нівелірів з циліндричними рівнями, навчитись знімати відліки по рейці та засвоїти повірки і юстування приладу.

Прилади та приладдя: комплект нівеліра Н-3, шашкові рейки.

Основні теоретичні положення

Головна вимога до нівеліра в робочому положенні – горизонтальність лінії візування. Залежно від принципу приведення лінії візування в горизонтальне положення, нівеліри бувають двох видів – з циліндричним рівнем при трубі і з компенсатором (з самовстановлюючою лінією візування).

Для позначення нівелірів з компенсаторами до шифру додається літера К, а у випадку, коли нівеліри мають горизонтальний лімб - літера Л, наприклад, Н-3К, Н-10КЛ. В табл.5.1 приведені основні характеристики деяких нівелірів.

Таблиця 5.1 – Основні технічні характеристики нівелірів

Параметри	Типи нівелірів
	Н-3	Н-3К	Н-10	Н-10КЛ
Середня квадратична помилка, мм: подвійного нівелювання на 1 км. Ходу вимірювання перевищення при відстані від нівеліра до рейки 100 м	3   2	3   2	10   5	10   5
Збільшення зорової труби, крат.	30	30	20	20
Найменша відстань візування, м	2	2	2	2
Коефіцієнт віддалеміра з постійним кутом	100	100	100	100
Ціна поділки рівня встановлюючого (круглого), мін при трубі, циліндричного, сек.	10 15	10 -	10 45	10 -
Діапазон роботи компенсатора, мін	-	15	-	20
Помилка самовстановлення лінії візування, сек	-	0,5	-	1
Маса, кг	3	3	2	2

 

Будова нівеліра Н-3

Вивчення будови нівеліра починають із зовнішнього огляду приладу. Далі вивчають його будову і призначення основних частин приладу.

Основними частинами нівеліра (рис.5.1) є – зорова труба 1 і з’єднаний з нею циліндричний рівень 2. Вони забезпечені елеваційним гвинтом 3, за допомогою якого обертаються в невеликому діапазоні навколо горизонтальної осі. Тим самим лінія візування приводиться в горизонтальне положення за бульбашкою цього рівня.

Рисунок 5.1 – Нівелір Н-3.

Для роботи нівелір встановлюють на штатив і закріплюють становим гвинтом. Круглий рівень 4 (не показано на рис) служить для приведення осі обертання приладу в прямовисне положення піднімальними гвинтами , які опираються в головку штатива. Для наближеного наведення на рейку служить мушка. Точне наведення зорової труби виконується навідним гвинтом 6. Чітке зображення візирної сітки досягається обертанням окуляра, а чітке зображення рейки в полі зору труби за допомогою кремальєри фокусуючого пристрою.

Лінію візування приводять в горизонтальне положення за допомогою елеваційного гвинта 3 з’єднанням контактів бульбашки 2 циліндричного рівня. Над рівнем розташований призмовий пристрій, який передає зображення положення бульбашки в поле зору труби. Таким чином, спостерігачу видно кінці бульбашки рівня і рейку, з якої знімають відлік. Якщо бульбашка рівня знаходиться в нуль-пункті, то зображення її в полі зору труби утворює в верхній частині один загальний овал.

Зі сторони окуляру коробка циліндричного рівня закривається кришкою. Під нею знаходяться виправні гвинти , за допомогою яких встановлюється паралельність осей циліндричного рівня та візирної.

Нівелірні рейки

До комплекту нівеліра входять дві рейки, які є вимірювальними приладами для визначення перевищень при нівелюванні. Рейки РН-3, РН-10 – двохбічні (рис.5.2), складні. Поділки зроблені у вигляді сантиметрових шашок чорно-білих на одному боці рейки і червоно-білих на другому. Для зручності відліку, перші п’ять поділок об’єднані і утворюють ніби символ  .

 

Рисунок 5.2 – Нівелірні рейки.

На чорних боках рейок нуль (початок шкали) співпадає з п’яткою рейки, а на червоних – з п’яткою співпадає інший відлік.

Таким чином, початок шкали на червоному боці рейки зміщений на визначену величину (п’ятку рейки), наприклад, 4682, що дозволяє контролювати правильність відліку. Довжина рейок РН-3 і РН-10 буває 1,5; 3,0; та 4,0 м.

Приведення нівеліра в робоче положення

Встановлення нівеліра в робоче положення починають з приведення його осі в прямовисне положення. Для цього піднімальними гвинтами, спочатку двома, виводять бульбашку круглого рівня проти третього гвинта, а потім ним виводять її на середину. Чіткого зображення візирної сітки досягають обертанням окуляра зорової труби. Далі зорову трубу наводять на рейку і добиваються чіткого зображення поділки рейки, обертаючи кремальєру фокусуючого пристрою. Наближене наведення на рейку виконується за допомогою мушки на трубі, а точне – навідним гвинтом, при закріпленому затискному гвинті.

 В полі зору труби (рис.5.3) видно: вертикальний штрих 1; середній 2, верхній 3 і нижній 4 - горизонтальні штрихи; а також кінці бульбашки циліндричного рівня 5 і рейку з поділками 6.

Перед зняттям відліком по рейці бульбашку циліндричного рівня приводять на середину за допомогою елеваційного гвинта. При цьому контакти зображення циліндричного рівня утворюють параболу.

Відлік з рейки складається з чотирьох значущих цифр і являє собою відстань від нуля шкали рейки до променя даного штриха візирної сітки в міліметрах. В нашому випадку маємо (рис.5.3): за верхнім штрихом - 1475, за середнім - 1556, за нижнім - 1637 мм.

Рисунок 5.3 – Поле зору труби нівеліра Н-3.

 

Повірки нівеліра Н-3

Під повірками розуміють дії, що контролюють забезпечення відповідних умов, які повинен задовольняти прилад для геометричного нівелювання.

Нівеліри Н-3 і Н-10 побудовані за схемою (рис.5.4), повинні відповідати геометричним умовам, які виражаються в їх повірках. Дамо умови повірок та їх виконання.

Рисунок 5.4 – Схема нівеліра з циліндричним рівнем і елеваційним гвинтом.

Повірка 1. Повірка круглого встановлюючого рівня

Вісь круглого рівня КК1 (рис.5.4) повинна бути паралельною до осі ZZ1 обертання нівеліра.

Для перевірки цієї умови за допомогою піднімальних гвинтів виводять бульбашку круглого рівня на середину і обертають нівелір на 180° навколо осі ZZ1. Якщо бульбашка залишилась на середині, то умова задовольняється, а якщо бульбашка зійшла з середини, то виправними гвинтами виводять її в сторону нуль-пункта на половину її відхилення. Потім на другу половину відхилення виводять піднімальними гвинтами і повірку повторюють.

Повірка 2. Повірка правильності положення візирної сітки

Горизонтальний штрих візирної сітки повинен бути перпендикулярним до осі обертання нівеліра ZZ1.

При перевірці візують зоровою трубою на рейку і, обертаючи її, слідкують, чи змінюється відлік при переміщенні зображення рейки від одного краю поля зору труби до другого. Якщо відлік змінюється більше як на 1 мм, то візирну сітку необхідно розвернути у відповідне положення. Для цього треба зняти окулярну кришку зорової труби і послабити гвинти, якими кріпиться пластина візирної сітки до корпусу труби. Для контролю повірку повторюють. Після чого пластину візирної сітки закріплюють і прикріплюють окулярну кришку.

Повірка 3. Повірка головної умови нівеліра

Вісь циліндричного рівня UU₁ повинна бути паралельною візирній осі VV₁ зорової труби.

Повірка виконується подвійним нівелюванням двох точок, закріплених кілочками на відстані 50-75 м, на які встановлюють вертикально рейки.

При першому нівелюванні нівелір встановлюють в робоче положення на посередині між точками і беруть відліки з рейок а₁ і b₁.

Якщо візирна вісь паралельна осі циліндричного рівня, тобто є горизонтальною, то відліки будуть a₁' і b₁'. При цьому перевищення буде правильним і дорівнюватиме:

               h = a₁'-b₁'.                                                (5.1)

Якщо ж головна умова не виконується, то відліки будуть спотворені нахилом візирної осі, тобто будемо мати відліки a₁ і b₁, де

a₁ = a₁' + x

і

b₁ =  b₁' + x                              (5.2)

Рисунок 5.5 – Повірка головної умови нівеліра Н-3

Але при рівних відстанях від нівеліра до рейок величини і будуть рівними між собою, тому

          h = a₁' - b₁' = (a₁ - x) – (b₁ - x) = a₁  - b₁.        (5.4)

В цьому випадку одержимо перевищення, яке також буде правильним.

Потім нівелір ставлять за передньою рейкою на станції I₂ в 2-3 м від точки В і знімають відліки а₂ з подальшої та b₂ - з ближньої рейок і обчислюють відлік а'2, який відповідає горизонтальному положенню візирної осі VV₁:

                                                    а'₂  = h +b₂.                                           (8.4)

Різниця ∆а₂ = а₂ - а₂' не повинна перевищувати ±4 мм. Якщо ∆а₂> ±4 мм, то умова паралельності осей не виконується.

Для виправлення порушеної головної умови елеваційним гвинтом нахиляють зорову трубу так, щоб середній штрих був на обчисленому відліку а2' і за допомогою виправних гвинтів 9 циліндричного рівня виводять його бульбашку на середину, з’єднуючи кінці бульбашки в полі зору труби та слідкуючи, щоб середній штрих не зійшов з відліку а2'. Після виправлення повірку повторюють.

Порядок виконання роботи

1 Вивчення будови нівеліра Н-3 і Н-3К.

2 Зняття відліків по рейці.

Знімання відліків за трьома нитками чорного та червоного боків двох рейок і визначення віддалемірних відстаней до рейок, різниці нулів шкал (“п’яток”) рейок та перевищення між точками, в яких розміщені рейки.

Зарисуйте в зошиті відліки, які ви бачите в полі зору вашого нівеліра з одного боку рейки.

За програмою роботи необхідно взяти відліки за трьома штрихами з чорного та червоного боків двох рейок. Відліки записуються в табл.5.2

Таблиця 5.2 – Відліки з чорного та червоного боків рейок

	Рейка І				Рейка ІІ
Штри-	Чорна		Червона		Чорна		Червона
хи	Відліки	Різниця відліків	Відліки	Різниця відліків	Відліки	Різниця відліків	Відліки	Різниця відліків
Верх.	(1)1477		(4)6158		(1)1833		(4)6515
		78		79		85		86
Серед.	(2)1555		(5)6237		(2)1918		(5)6601
		78		78		85		85
Нижн.	(3)1633		(6)6315		(3)2003		(6)6686
		=156		=157		=170		=171

 

Віддалемірні відстані вираховують як різниці відліків з нижніх та верхніх штрихів, помножених на коефіцієнт віддалеміра з постійною (К=100).

,

,

,

.

Різницю нулів оцифрування шкал рейки червоного і чорного боків (“п’ятка”) обчислюють як різницю відліків з середніх штрихів:

“п’ятка” Р₁=(5)-(2)=6237-1555=4682,

“п’ятка” Р₂=(5)-(2)=6601-1918=4683.

Перевищення точки 2 над точкою 1, де встановлено відповідно рейки, обчислюють як різницю відліків з середніх штрихів чорних і червоних боків рейок, тобто:

3 Виконати повірки нівеліра Н-3

3.1 Встановити штатив і прикріпити до нього нівелір становим гвинтом. Перевірити правильність обертання зорової труби, окуляра і кремальєри фокусуючого пристрою. Перевірити роботу елеваційного, затискного і навідного гвинтів.

3.2 Виконати першу повірку і записати її результати в зошит. При зміщенні бульбашки виконати юстування виправними гвинтами круглого рівня на половину дуги відхилення і повторити перевірку ще раз.

3.3 Перевірити правильність встановлення візирної сітки.

Для цього встановити вертикально рейку на відстані 50-60 м від нівеліра і зняти відліки з правого та лівого країв середнього штриха та зрівняти їх. Якщо різниця ∆ а >±1 мм, то положення візирної сітки потрібно виправити.

3.4 Перевірити головну умову нівеліра. Для цього вибрати дві точки на відстані 50-75 м і два рази пронівелювати їх:

- при встановленні нівеліра на середині між точками;

- при встановленні в 2-3 м від передньої точки.

Зробити рисунок і записати результати нівелювання в зошит. За одержаними відліками визначити правильний відлік а2' (який відповідає горизонтальному положенню візирної осі в другому нівелюванні) і знайти розбіжність цього відліку із знятим з рейки. Якщо повірка не виконується, то потрібно виконати юстування.

4 Оформити роботу.

Звітність з роботи

1 Відліки по рейці (табл.5.2).

2 Результати повірок.

3 Відповідь на контрольні запитання.

Контрольні запитання

1. Поясніть будову нівеліра та призначення основних його частин.

2. Для чого служить круглий рівень?

3. Для чого служить циліндричний рівень?

4. Для чого служить елеваційний гвинт?

5. Як наводять зорову трубу на рейку?

6. Як встановлюють нівелір в робоче положення?

7. Як знімають відлік з рейки?

8. Яким геометричним умовам повинні задовольняти осі нівеліра?

9. В чому полягає методика подвійного нівелювання при виконанні головної умови нівеліра?

10. Як виконати повірку круглого рівня?

11. Як виконати повірку головної умови нівеліра?

12. Як перевірити правильність положення візирної сітки?