Контрольные вопросы к разделу 2
1.Назначение теодолита.
2.Перечислить части теодолита.
3.Как определить цену деления лимба?
4.Назовите точность отсчитывания по теодолиту 2Т30П.
5.Назначение уровня на горизонтальном круге.
6.Дайте определение оси цилиндрического уровня?
7.Дайте определение визирной оси зрительной трубы?
8.Что значит установить зрительную трубу по глазу?
9.Что значит установить зрительную трубу по предмету?
10.В каком случае работают наводящие винты у теодолита?
11.С какой целью выполняют поверки теодолита?
12.Как выполняется поверка перпендикулярности оси цилиндрического уровня к основной оси теодолита?
13.Условие первой поверки теодолита.
14.Условие второй поверки теодолита.
15.Условие третьей поверки теодолита.
16.Порядок работы при установке теодолита в рабочее положение.
17.Что такое горизонтальный угол?
18.Изменение горизонтального угла полным приемом, точность.
19.В чем заключается полевой контроль на станции при измерении горизонтального угла полным приемом?
20.Дайте определение места нуля вертикального круга?
21.Порядок определения места нуля вертикального круга.
22.Что такое вертикальный угол?
23.Измерение угла наклона, формулы для его вычисления.
24.Определение расстояния по нитяному дальномеру.
51
3. ИЗУЧЕНИЕ НИВЕЛИРА, ЕГО ПОВЕРКИ, ИЗМЕРЕНИЕ ПРЕВЫШЕНИЙ, ВЫЧИСЛЕНИЕ ОТМЕТОК
3.1. Устройство нивелира, название и назначение его частей
Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для измерения превышений между точками местности при помощи горизонтального визирного луча и двухсторонних шашечных реек с сантиметровыми делениями на обеих сторонах. Нитяной дальномер в зрительной трубе нивелира позволяет измерять расстояния.
Оптический нивелир Н-3 состоит из двух основных частей:
нижней неподвижной, куда входит подставка с подъемными винтами и пластинкой с втулкой для станового винта, посредством которого нивелир крепится к штативу;
верхней части, которая вращается относительно нижней, ее также можно наклонять в вертикальной плоскости (в пределах 20 ).
Зрительная труба в нивелире Н-3 с обратным изображением и 30-кратным увеличением имеет объектив 7 и окуляр 4 с диоптрийным кольцом 13. На оправе объектива находится механический визир 5 (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 – Нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе
Фокусирование на рейку выполняется посредством кремальеры 6.
Нивелир снабжен закрепительным винтом зрительной трубы 8 и наводящим винтом 9, обеспечивающим точное совмещение сетки нитей с нивелирной
52
рейкой. Необходимо помнить, что винтом 9 можно работать только после предварительного наведения трубы на рейку с помощью визира 5 и
закрепления трубы винтом 8. Зрительная труба соединена вертикальной осью вращения с подставкой (12) с 3-мя подъемными винтами (1). Ее прикрепляют к штативу становым винтом.
Приведение оси вращения нивелира в отвесное положение производится подъемными винтами 1 с помощью круглого уровня 2 с тремя исправительными винтами. Круглый уровень имеет стеклянную ампулу в виде цилиндрического резервуара с крышкой, внутренняя сторона которой является частью сферической поверхности некоторого радиуса. На наружной части стеклянной крышки выгравировано несколько окружностей с общим центром,
являющимся нульпунктом круглого уровня. С левой стороны зрительной трубы расположен цилиндрический контактный уровень 10. В корпусе зрительной трубы в окулярной части имеются четыре исправительных винта
(11) для юстировки цилиндрического уровня.
Пользуясь закрепительным и наводящим винтами, наводят зрительную трубу на рейку. Вращением диоптрийного кольца окуляра 13 фокусируют трубу ―по глазу‖ и вращением кремальеры 6 ―по предмету‖. В поле зрения трубы будут видны штрихи сетки нитей, изображение нивелирной рейки и в отдельном окошке 
изображения двух половинок цилиндрического уровня
(рис. 3.2).
Рисунок 3.2 – Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3
Цилиндрический уровень контактный, изображение концов пузырька передается системой призм в поле зрения трубы, поэтому наблюдатель видит
53
сразу и рейку, и уровень. Перед взятием отсчета по рейке элевационным
(от латинского слова elevare – поднимать) винтом 3 визирную ось зрительной трубы окончательно приводят в горизонтальное положение путем совмещения концов пузырька цилиндрического уровня.
Большинство современных оптических нивелиров имеют прямое изображение (П) и компенсатор (К), то есть устройство для автоматической установки визирной оси в горизонтальное положение. Некоторые нивелиры имеют горизонтальные лимбы (Л) с отчетным устройством, которые служат для измерения горизонтальных углов с невысокой точностью.
Нивелир 3Н-3КЛ (рис. 3.3) не имеет закрепительного винта, поскольку зрительная труба вращается вокруг своей оси с легким фрикционным усилием.
Для удобства две рукоятки наводящего винта находятся по обе стороны корпуса. Можно наводить нивелир на рейку наводящим винтом без ограничения угла поворота за счет червячной передачи и фрикционного устройства.
Рисунок 3.3 – Нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом
1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир
Горизонтальный лимб вращают рукой, устанавливая на нужный отсчет.
Во время измерения горизонтального угла лимб остается в неподвижном состоянии. Сверху на корпусе нивелира находится визир коллиматорного типа для предварительного наведения нивелира на рейку. Шифр нивелира 3Н-3КЛ
54
означает: 3-номер модели; Н-нивелир; 3-три миллиметра - средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км двойного хода; К-
наличие компенсатора; Л-наличие горизонтального лимба.
3.2. Нивелирные рейки, производство отсчетов по рейкам
Для работы с нивелиром применяют двухсторонние складные рейки РН-3
длиной 3 м, рейка состоит из двух частей, скрепленных между собой шарниром. Нижняя часть рейки заключена в металлическую окантовку,
называемую пяткой рейки.
На одной стороне рейки нанесены черной краской (черная сторона)
шашечные сантиметровые деления, которые чередуются с белыми сантиметровыми делениями; на другой стороне сантиметровые деления нанесены красной краской (красная сторона). Цена наименьшего деления шкалы рейки – 1 см. Дециметровые деления рейки – оцифрованы, каждый дециметр подписан двузначным числом, например, 03, 17, 29 - на чѐрной стороне и 48, 57, 74 - на красной стороне. Начало каждого дециметра фиксируется тонким горизонтальным штрихом. Первые пять шашек каждого дециметра объединены наподобие буквы «Е», что облегчает взятие отсчета.
На черной стороне нулевой отсчет совпадает с пяткой рейки, на красной стороне с пятками совпадают отсчеты4700 мм или 4800 мм. Счет делений возрастает от пятки рейки; дециметры подписаны в перевернутом виде, а в поле зрения трубы их изображение будет прямым.
55
|
0999 |
Начало |
1000 |
дециметра |
1010 |
|
1020 |
|
1030 |
|
1040 |
Отсчет |
1050 |
1058 |
1060 |
|
|
|
1070 |
|
1080 |
|
1090 |
Начало |
1100 |
дециметра |
1110 |
|
1120
1130
1140
Рисунок 3.4 – Вид сетки нитей и нивелирной рейки
Отсчеты по рейкам (рис. 3.4) берут по средней горизонтальной нити нивелира, где проекция горизонтальной нити пересекает рейку. Перед взятием отсчета по рейке элевационным винтом осуществляют точное совмещение
(контакт) концов пузырька цилиндрического уровня: изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис. 3.5).
Рисунок 3.5 – Нивелирная рейка и поле зрения зрительной трубы
(отчет по рейке 1132)
Отсчѐт по нивелирной рейке берѐтся в миллиметрах и всегда выражается четырѐхзначным числом: первые две цифры - номер дециметра, 3-я цифра -
56
число полных сантиметровых делений от начала дециметра до средней нити, 4-
я цифра - десятые доли следующего сантиметрового деления, то есть количество миллиметров. Так, на рисунке 2.5 отсчет по рейке равен 11 дм + 3
см + 2 мм = 1132 мм. В зрительной трубе с обратным изображением деления рейки возрастают сверху вниз, в трубе с прямым изображением – снизу вверх.
3.3. Поверки и юстировки нивелира
Поверки выполняются с целью контроля взаимного положения геометрических осей нивелира. Нарушение правильного взаимного расположения осей устраняется посредством юстировки (от латинского слова
Justus – правильный). Для исправления или юстировки, соответствующие части нивелира имеют юстировочные(исправительные) винты.
Основные оси нивелира следующие (рис. 3.6):
Визирная ось (vv´) – воображаемая линия, соединяющая центр сетки нитей и оптический центр объектива.
Ось цилиндрического уровня (uu´) – касательная к внутренней поверхности ампулы цилиндрического уровня в нульпункте.
Ось круглого уровня (ii´) – нормаль к внутренней сферической поверхности ампулы круглого уровня в нульпункте.
Вертикальная ось вращения нивелира (zz´) – основная ось, около которой осуществляется поворот прибора в горизонтальной плоскости.
Перед каждой поверкой нивелир устанавливают в рабочее положение -
это положение нивелира, при котором пузырек круглого установочного уровня находится в центре ампулы уровня.
Перед взятием отчета по рейке элевационным винтом приводят пузырек цилиндрического уровня в нульпункт, т.е. изображение краев пузырьков цилиндрического уровня совмещают.
57
Рисунок 3.6 – Оси нивелира
1. Поверка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть
параллельна вертикальной оси вращения нивелира.
Подъемными винтами подставки приводят пузырек уровня на середину ампулы –нульпункт. Затем верхнюю часть нивелира разворачивают вокруг вертикальной оси на 180 . Если пузырек уровня остался в пределах двух концентрических окружностей на ампуле, то условие выполнено. В противном случае выполняется юстировка уровня. Половина смещения дуги отклонения пузырька устраняется юстировочными винтами самого уровня, другая половина – подъемными винтами подставки. После исправления положения пузырька поверку уровня повторяют.
2. Поверка сетки нитей.Горизонтальный штрих сетки нитей должен
быть перпендикулярен, а вертикальный штрих параллелен оси вращения
нивелира.
Проверку правильности установки сетки зрительной трубы проводят следующим образом. На расстоянии 10 м от нивелира помещают отвес и наводят вертикальную нить сетки нивелира на отвес (рис. 3.7). Отклонение конца вертикальной нити сетки от отвеса должно быть не более 0,5 мм. В
противном случае установку сетки исправляют.
58
Рисунок 3.7 – Схема поверки и юстировки сетки нитей
Для этого отвинчивают винты 1, отделяют окулярную часть от корпуса зрительной трубы. Затем ослабляют винты 2 секторной пластинки 3, несущей сетку нитей, и поворачивают ее в нужную сторону до совпадения вертикальной нити сетки с отвесом. После этого винты закрепляют, устанавливают на место блок окуляра и поверку повторяют.
3. Поверка главного геометрического условия. Ось цилиндрического
уровня и визирная ось зрительной трубы должны быть параллельны.
Поверка производится двойным нивелированием «вперед» одной и той же линии в прямом и обратном направлениях. На местности закрепляют линию АВ длиной 50-70м (рис. 3.8).Нивелир устанавливают так, чтобы его окуляр находился над точкой А и измеряют высоту прибора iапо черной стороне рейки
(расстояние от центра окуляра до колышка, закрепляющего т. А) с
погрешностью 1 мм. Затем по рейке, установленной в т. В, берут отсчет b. В
случае невыполнения главного условия вместо правильного отсчета b0 будет прочитан отсчетb, содержащийпогрешность х.Нивелир и рейку меняют местами, вновь измеряют высоту прибора iв и берут отсчет по рейке а. Отсчета будет ошибочен на ту же величинух.
59
x 
b
b0
ia
B h
A
x
a
ib
a0
B h
А
Рисунок 3.8 – Схема двойного нивелирования
Вычисляют величину х, возникающую из-за не горизонтальности визирной оси, по формуле:
Если величина x >4 мм, то требуется юстировка цилиндрического уровня. Вычисляют «правильный» отсчет,а0 = а – x(с учетом знака x), наводят на него с помощью элевационного винта среднюю горизонтальную нить сетки.
При этом пузырек уровня отклонится с середины ампулы. Юстировочными винтами цилиндрического уровня пузырек возвращают в нульпункт.
60