Лабораторна робота 10

Тема: Вивчення нівеліра Н-05

Мета роботи: вивчити будову нівеліра Н-05, засвоїти методику взяття відліків і виконувати повірки нівеліра.

Прилади і приладдя: нівеліри Н-05, рейки РН-05, олівці, лінійки, металеві штирі, фрагменти польових журналів.

Основні теоретичні положення

Нівелір Н-05 складається з двох основних частин: непорушної нижньої і верхньої, яка має можливість обертатись відносно нижньої на 360˚ і нахилятись у вертикальній площині на 10΄.

Нижня частина представляє собою підставку 7 (рис. 10.1) з трьома підіймальними гвинтами 6 і скріпленою на них пружною пластиною 5 із втулкою, яка має різьбу під становий гвинт.

У підставці закріплена вертикальна вісь обертання нівеліра із втулкою, яка жорстко зв΄язана з верхньою частиною нівеліра.

Рисунок 10.1 – Зовнішній вигляд нівеліра Н-05 (вид зліва)

У верхній частині розміщені зорова труба, яка має внутрішнє фокусування, контактний циліндричний рівень при трубі з системою призм, закріплених на корпусі зорової труби, система нахилу зорової труби у вертикальній площині, настановний рівень 2, який зв΄язаний з втулкою вертикальної осі обертання нівеліра, механізм нахилу плоскопаралельної пластинки з відліковою шкалою, навідний гвинт і оптичний клин в оправі, який закріплений гвинтами 8, (рис. 10.2), який є одночасно захисним склом зорової труби.

Навідний гвинт 4, елеваційний гвинт 2 системи нахилу зорової труби у вертикальній площині, головка 3 механізму нахилу плоскопаралельної пластини, головка 1 фокусуючого пристрою зорової труби нівеліра розміщені з правої сторони нівеліра.

Рисунок 10.2 - Зовнішній вигляд нівеліра Н-05 (вид справа)

З лівої сторони на коробці рівня 1 (рис. 10.1) розміщено дзеркало 8 для підсвітки рівня при трубі і відлікової шкали.

На лівій стороні розміщена також вкладка 4, за допомогою якого з΄єднані верхня і нижня частини нівеліра.

У полі зору (рис. 10.3) зорової труби нівеліра бачимо: перехрестя з двома віддалемірними штрихами, горизонтальний бісектор і два вікна: нижнє і бокове.

Призменна система рівня при трубі забезпечує передачу зображення кінців бульбашки рівня і шкали, розміщеної на рівні, в бокове вікно сітки зорової труби.

Зображення відлікової шкали передається у нижнє вікно.

Зображення сітки зорової труби розглядається з допомогою окуляра 11 (рис. 10.1).

Окуляр зорової труби має витрати у діапазоні 5 діоптрій. Виправні гвинти рівня при трубі закриті кришкою 9, закріпленою гвинтами 10. Насадка 5, використовується для візування нівеліром на один метр.

Рисунок 10.3 – Поле зору зорової труби нівеліра Н-05

Підготовка нівеліра до роботи

Встановіть штатив так, щоб віддаль між ніжками штатива була б меншою від половини довжини ніжок. Вдавіть у грунт кінці ніжок і підтягніть гвинти, які скріплюють рухомі частини штатива.

Встановіть на штатив нівелір і закріпіть його становим гвинтом.

Порядок роботи на станції

Спостереження на станції виконуємо в такому порядку:

- ретельно приводимо у прямовисне положення вертикальну вісь обертання нівеліра, користуючись настановним рівнем шляхом обертання підіймальних гвинтів;

- наводимо попередньо нівелір на рейку з допомогою механічного візира 7 (рис.10.2) і закріплюємо закріпний гвинт 6;

- добиваємось різкого зображення сітки нівеліра обертанням діоптрійного кільця окуляра 11 (рис. 10.1);

- добиваємось різкого зображення рейки шляхом обертання головки 1 (рис.10.2) фокусуючого пристрою зорової труби. Спостерігаючи в окуляр, шляхом обертання навідного гвинта 4, наводимо трубу на основну шкалу рейки;

- встановлюємо на відліковій шкалі механізму, який нахиляє плоскопаралельну пластину, відлік – 50, шляхом обертання головки 3;

- суміщаємо приблизно зображення кінців бульбашки рівня при трубі шляхом обертання елеваційного гвинта 2 і беремо відліки по трьом віддалемірним ниткам сітки для визначення віддалі від рейки до нівеліра;

- перетворюємо одержане у півдециметрах значення різниці відліків у метрах і множимо на коефіцієнт віддалеміра 100;

- суміщаємо точно зображення кінців бульбашки рівня при трубі шляхом обертання елеваційного гвинта. Суміщення вважається закінченим, якщо дві бульбашки утворять півкруг;

- наводимо бісектор горизонтального штриха сітки на найближчий штрих основної шкали рейки шляхом обертання головки 3 механізму нахилу плоскопаралельної пластини;

- беремо відлік на рейці і відліковій шкалі. Відліком на рейці є номер штриха рейки, на який наведено бісектор. На відліковій шкалі відраховуємо десяті і соті долі ділення рейки. Для одержання відліку в мм множимо його величину, виражену у діленнях рейки, на п΄ять;

- після цього наводимо нівелір на додаткову шкалу рейки за допомогою навідного гвинта;

- ставимо на відліковій шкалі відлік – 50;

- зміщуємо шляхом обертання елеваційного гвинта на ¼ оберта зображення кінців бульбашки і знову точно суміщаємо кінці бульбашки;

- наводимо бісектор на найближчий штрих додаткової шкали рейки і беремо відлік на рейці та відліковій шкалі;

- відпускаємо закріпний гвинт 6 навідного пристрою. Наводимо трубу на другу рейку, добиваємось її різкого зображення і закріплюємо закріпний гвинт;

- наводимо трубу на додаткову шкалу цієї рейки, встановлюємо відлік 50 на відліковій шкалі механізму нахилу плоскопаралельної пластини;

- суміщаємо зображення кінців бульбашки. Наводимо бісектор горизонтального штриха на найближчий штрих додаткової шкали рейки і знімаємо відлік по рейці і відліковій шкалі;

- наводимо трубу на основну шкалу другої рейки. Встановлюємо на відліковій шкалі механізму нахилу плоскопаралельної пластини відлік 50;

- суміщаємо кінці бульбашки рівня і беремо відліки по трьох віддалемірних нитках сітки;

- суміщаємо точно зображення кінців бульбашки рівня і наводимо бісектор горизонтального штриха сітки на найближчий штрих основної шкали рейки. Беремо відлік на рейці і відліковій шкалі.

Відлік на рейці беремо після повного заспокоєння рівня при трубі нівеліра.

Технічні характеристики нівеліра Н-05

Таблиця 10.1 - Технічні характеристики нівеліра Н-05

№ п/п	Назва характеристики і одиниця виміру	Величини
1	Збільшення зорової труби, крат	42,3 ± 2,1
2	Кут поля зору	(55 ± 3)
3	Діаметр світлового отвору об΄єктива зорової труби, мм, не менше	50
4	Найменша віддаль візування, м, не більше: Без насадки на об΄єктив З насадкою	2,2 1,1
5	Постійна складова віддалеміра, мм	40
6	Асиметрія віддалемірних штрихів сітки ниток зорової труби, %, не більше	0,2
7	Помилка перевищень, обумовлена роботою фокусуючого пристрою, при візуванні на 50 м, мм, не більше	0,3
8	Ціна ділення рівнів на 2 мм При трубі Установочного	(10 ± 1)˝ (5 ± 1)΄
9	Середня квадратична помилка перевищення на 1 км подвійного ходу, мм, не більше	0,4
10	Середня квадратична помилка перевищення на станції, мм, не більше при віддалі від нівеліра до рейок: 30 м 50 м	0,15 0,20
11	Число ділень шкали оптичного мікрометра	100
12	Габаритні розміри приладу, мм, не більше: Довжина Ширина висота	400 160 220
13	Маса, кг, не більше: Приладу Ящика для укладання	6 5

Повірки нівеліра Н-05

Огляд нівеліра і рейок. При одержанні нівеліра і рейок виконавець повинен ретельно оглянути і впевнитись у їх повній справності.

Під час огляду нівеліра звертають увагу на: справність всіх його частин; відсутність хитань у підіймальних, закріпних і навідних гвинтах; відсутність іржі та раковин на металічних частинах; видимі дефекти приладу.

Візуально перевіряють чистоту оптичних деталей зорової труби, контрастність і чіткість одночасного зображення всіх ниток сітки, кінців бульбашки рівня і відлікового барабану; плавність обертання окуляра і головки, яка переміщує фокусуючу лінзу; можливість точного фокусування на вибраний предмет і на якість зображення, яке дає труба.

Визначають справність дзеркала підсвітки рівня, якість роботи елеваційного гвинта і механізму оптичного мікрометра, а також кріплення всіх рухомих частин нівеліра і наявність стопорних гвинтів. Виправні гвинти повинні займати середнє положення. Зміна нахилу зорової труби за допомогою елеваційного гвинта повинна бути плавною і без зривів. Суміщення зображень кінців бульбашки повинно відбуватись поблизу центральної частини віконця.

Барабан оптичного мікрометра повинен обертатись плавно і мати необхідне тертя, щоб не сповзати при відліках 0 і 100.

Перевіряють справність штативу, оглядають, чи підходить становий гвинт до нівеліра. Підтягують всі гвинти, гайки. Перевіряють стійкість штативу.

Повірка і регулювання обертання підіймальних гвинтів. При міцно закрученому становому гвинті підіймальні гвинти підставки нівеліра повинні обертатись легко і плавно. Якщо їх обертання затруднене чи навпаки – дуже легке, то необхідно відрегулювати їх хід. Для цього:

- встановлюють нівелір на штативі, приводять у робоче положення і обертають підіймальний гвинт доти, доки боковий зовнішній отвір підіймального гвинта не суміститься з отвором внутрішньої гайки регулювання;

- шпилькою, яку вставляють у ці отвори, обертають весь гвинт до тих пір, доки його обертання не буде нормальним. Після виправлення обертання першого підіймального гвинта регулюють наступний. Регулювання підіймальних гвинтів здійснюють шляхом деяких виправлень і проб ходу кожного гвинта.

Повірка плавності обертання нівеліра навколо вертикальної осі. Для визначення якості обертання зорової труби нівеліра навколо вертикальної осі використовують циліндричний рівень при трубі. Порядок виконання повірки такий:

- встановлюють нівелір на жорсткій основі і ретельно приводять його у робоче положення по циліндричному рівню;

- приводять трубу у положення 1 і беруть відліки по кінцям бульбашки рівня;

- поступово обертають нівелір навколо вертикальної осі на 720˚. При цьому через кожні 60˚ беруть відліки на кінцях бульбашки рівня. Перед тим, як взяти відлік, рівню дають заспокоїтись. У прямому ході трубу обертають за ходом годинникової стрілки, в оберненому – проти. Розходження між відліками, одержаними у прямому і зворотньому напрямах, на одних і тих же установках не повинні перевищувати 20 у нівелірів типу Н-05.

Обертання нівеліра повинно бути легким і плавним, у протилежному випадку необхідно провести чищення і змазування осей. Правила виконання чищення і змазування осі нівеліра вказані в описі приладу. Необхідно лише пам’ятати, що:

- чищення і змазування вертикальної осі здійснюють у закритому чистому приміщенні, запобігаючи потраплянню пилу і бруду на розібрані вісь і втулку нівеліра;

- вісь і втулку протирають тільки чистою, випраною матерією, трохи змоченою очищеним бензином, а потім витирають насухо;

- вісь і втулку протирають годинниковим маслом. При температурах, нижчих ніж мінус 20˚С використовують годинникове масло для низьких температур чи зовсім залишають без змазки.

Повірку і юстування круглого настановного рівня (чи двох циліндричних) здійснюють таким чином:

- підіймальними гвинтами приводять бульбашку рівня у нуль-пункт;

- обертають нівелір навколо вертикальної осі на 180˚;

- якщо бульбашка (бульбашки) відхилились від середини більше ніж на 0,3 ділення рівня, то його приводять у початкове положення, переміщуючи виправними гвинтами рівня на половину дуги відхилення, а на іншу половину – підіймальними гвинтами;

- після цього знову обертають нівелір на 180˚;

- якщо бульбашка рівня знову зійде з нуль-пункта, то виконують повторне виправлення. Як правило, після двох, трьох виправлень бульбашка рівня при повороті на 180˚ залишається у нуль-пункті;

- після виправлень гвинти рівня повинні бути надійно закріплені.

Цю повірку виконують щоденно перед початком робіт.

Одна із ниток сітки повинна бути вертикальною. Повірку виконують у безвітряну погоду або в приміщенні таким чином:

- на віддалі 10-15 м від виска встановлюють нівелір;

- ретельно приводять вертикальну вісь нівеліра по рівню у прямовисне положення;

- наводять вертикальну нитку сітки на нитку виска;

- якщо один кінець вертикальної нитки відходить від нитки виска більше, ніж на 0,5 мм, то виправляють установку сітки ниток. Попередньо необхідно від’єднати окулярну частину від корпусу зорової труби;

- відкріпивши закріпні гвинти приблизно на один оберт, пластину з сіткою ниток легенько повертають;

- після цього надівають окулярну частину на зорову трубу і провіряють положення вертикальної нитки. Поступово добиваються того, щоб вертикальна нитка сітки строго співпадала з виском;

- закріпивши гвинти, необхідно ще раз впевнитись, що положення вертикальної нитки не порушилось. Після цього прикручують окулярну частину.

Перевірка встановлення осі бісектора. Вісь бісектора повинна бути перпендикулярна до вертикальної осі. Порядок повірки такий:

- ретельно приводять вертикальну вісь обертання нівеліра у прямовисне положення;

- наводять точкою а горизонтальної нитки сітки на яку-небудь добре видиму точку, яка розміщена на віддалі 10 м від нівеліра, точно сумістивши кінці бульбашки циліндричного рівня і беруть відлік по барабану оптичного мікрометра з точністю 0,1 ділення. Відлік по барабану повинен бути близьким до 50;

- наводять точки б, в, г горизонтальної нитки бісектора на вибрану точку і беруть відліки на барабані;

- розходження між півсумами (а-б)/2 не повинно перевищувати 1-2 ділення барабана. Якщо розходження більше, то необхідно ще раз перевірити вертикальну нитку. При розходженнях більше 2 ділень сітку ниток необхідно замінити.

До циліндричного рівня нівеліра Н-05 висувають дві вимоги:

- прямовисна площина, яка проходить через вісь рівня, повинна бути паралельною прямовисній площині, яка проходить через візирну вісь зорової труби;

- величина кута ”i”, тобто проекції на прямовисну площину кута між віссю рівня і візирною віссю труби, повинна бути менше 10˝.

Першу повірку у нівелірів Н-05 виконують перед виїздом на роботу. Її виконують таким чином:

- встановлюють нівелір на віддалі 50 м від рейки, при цьому один підіймальний гвинт повинен бути направлений у сторону рейки;

- ретельно приводять вертикальну вісь нівеліра у прямовисне положення;

- ретельно суміщують елеваційним гвинтом зображення кінців бульбашки рівня циліндричного рівня і вводять у бісектор один зі штрихів рейки, записують відлік на барабані;

- обертаючи підіймальні гвинти у різні сторони точно на два повних оберти кожним гвинтом надають зоровій трубі боковий нахил. При цьому слідкують, щоб штрих знаходився в бісекторі, а відлік на барабані мікрометра не змінювався;

- після цього нахиляють нівелір у другу сторону, обертаючи ті ж гвинти у протилежні напрямки;

- якщо в обох випадках кінці бульбашки рівня не відхиляються або в двох випадках зміщуються в одну сторону, то установка рівня правильна;

- коли при різних нахилах вони розходяться у протилежні боки більше ніж на одно ділення, то виправляють установку циліндричного рівня боковими виправними гвинтами. При виправленні поступово один гвинт обертають на вкручування, а другою – на викручування. Юстування виконують методом наближень.

Приведемо приклад визначення паралельності прямовисних площин, які проходять через вісь циліндричного рівня і візирну вісь зорової труби нівеліра.

Для контролю необхідно повторити всі виміри, закріпити горизонтальні виправні гвинти і визначити, а якщо необхідно, то виправити кут i нівеліра. Другу точку, визначення кута ”i”, виконують на початку польового сезону кожен день. Якщо на протязі першого тижня виявиться, що юстування рівня не змінюється (зміна кута ”i” менше 5″), то повірку виконують через 10-15 днів, при роботі у гірських районах і на геодинамічних полігонах – через 7 днів.

Другу частину повірки можна виконувати трьома способами.

У першому способі повірку кута ”і” виконують подвійним нівелюванням вперед з кінців лінії довжиною 50 м. Для цього:

- на кінцях лінії забивають по одному костилю чи дерев’яному кілку з цвяхом;

- потім поряд з одним із костилів встановлюють нівелір, а на другому –рейку. Нівелір встановлюють так, щоб окулярний кінець труби стояв від рейки на 2-3 см, при цьому зорова труба повинна бути направлена на дальню рейку;

- приводять нівелір у робоче положення, встановлюють відліковий барабан мікрометра на відліку 50 (при визначенні кута ”і” у нівеліра Н-05), наводять нівелір на більш віддалену рейку, елеваційним гвинтом суміщають зображення кінців циліндричного рівня і беруть відліки на основній і додатковій Д_осн і Д_дод шкалам рейки. Відліки на дальній рейці беруть по середній нитці нівеліра;

- після цього переносять нівелір до другого костиля і виконують аналогічні виміри.

Таким чином одержують відліки Д_осн, Д_дод, А_осн, А_дод. Перераховані дії складають два півприйоми. Величину кута ”і” обчислюють за такими формулами

(3.1)

де А₁, А₂, Д₁, Д₂ - відповідно відліки на дальній і ближній рейках, одержані на першій і другій точкам; L - віддаль між костилями (мм), виміряна віддалеміром нівеліра.

При дослідженні нівелірів типу Н-05 виконують чотири півприйоми. Не знімаючи нівелір, виконують всі обчислення і знаходять середнє значення кута ”і”. Розходження між значеннями кута ”і”, одержані у півприйомах, не повинні перевищувати 3″ для високоточних і 5″ для всіх решти типів нівелірів. Якщо середнє значення кута ”і” більше 10″, то виправляють положення циліндричного рівня. Для цього елеваційним гвинтом наводять бісектор на дальню рейку так, щоб був відлік, рівний

(3.2)

Зображення кінців циліндричного рівня при цьому розійдуться.

Вертикальними виправними гвинтами циліндричного рівня точно суміщують зображення кінців бульбашки рівня, стежачи за тим, щоб відлік на рейці залишався рівним Д_{осн нов}.

Повірку і виправлення виконують до того часу, доки величина кута ”і” не стане менше 10″. У випадку, якщо виправними гвинтами циліндричного рівня не можна зробити кут і менше 10″, то його юстують, переміщуючи сітку ниток вверх-вниз вертикальними виправними гвинтами. Юстування кута і у цьому випадку треба виконувати у майстерні.

Виправлення кута ”і” у нівеліра Н-05 можна виконувати обертанням захисного скла, яке знаходиться перед об’єктивом зорової труби. Захисне скло у таких нівелірів виконано у вигляді оптичного клину з невеликим кутом заломлення. Для того, щоб зменшити величину кута ”і”, відкріпляють стопорний гвинт і обертають захисне скло до того часу, доки відлік на рейці не стане рівним Д_{осн нов} при цьому стежать, щоб зображення кінців бульбашки рівня не розходились.

Порядок виконання роботи

1 Вивчити будову нівеліра Н-05.

2 Навчитися брати відліки на рейці з допомогою нівеліра Н-05.

3 Визначити перевищення на станції нівеліром Н-05.

4 Виконати повірки нівеліра.

Звітність з роботи

1 Опис будови нівеліра Н-05.

2 Результати повірок нівеліра Н-05.

3 Опис принципу дії механізму, що нахиляє плоскопаралельну пластину, нівеліра Н-05.

Контрольні запитання

1 Описати будову нівеліра Н-05.

2 Пояснити принцип дії механізму, що нахиляє плоскопаралельну пластину нівеліра Н-05.

3 Привести технічні характеристики нівеліра Н-05.

4 Опишіть порядок приведення нівеліра Н-05 у робоче положення.

5 Опишіть порядок роботи на станції при визначенні перевищення нівеліром Н-05.

6 Перелічіть повірки нівеліра Н-05.

7 Опишіть порядок огляду нівеліра і рейок.

8 Опишіть порядок повірки і регулювання обертання підіймальних гвинтів.

9 Опишіть порядок повірки плавності обертання нівеліра навколо вертикальної осі.

10 Опишіть порядок повірки плавності обертання нівеліра.

11 Опишіть порядок повірки і юстування настановних рівнів.

12 Опишіть порядок виправлення паралаксу сітки ниток.

13 Опишіть порядок виконання повірки і виправлення установки циліндричного рівня. Перша частина повірки.

14 Опишіть порядок виконання повірки і виправлення установки циліндричного рівня. Друга частина повірки.