ГЕОДЕЗИЯ
УЧЕБНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
«Геодезические приборы»
для студентов всех инженерных специальностей очной формы обучения
Тюмень, 2009
УДК
Тестешев А.М., Голякова Ю.Е., Слепцова С.В. Геодезические приборы: Учебно-справочное пособие. [Текст] / Тестешев А.М., Голякова Ю.Е., Слепцова С.В. – Тюмень: Тюменский государственный архитектурно - строительный университет, 2009. – … с.
Содержание
ТЕОДОЛИТ
Назначение и типы теодолитов
Теодолит предназначен для измерения углов в теодолитных и тахеометрических ходах, при разбивке плановых и высотных съемочных сетей, для измерения расстояний с использованием нитяного дальномера зрительной трубы, определение магнитных азимутов по ориентир-буссоли, а также для нивелирования горизонтальным лучом с помощью уровня при трубе.
Технические характеристики
| 1. | Cредняя квадратическая ошибка измерения одним приемом: горизонтального угла……………………………………………….. вертикального угла………………………………………………….. | 20// 30// |
| Зрительная труба | ||
| 2. | Увеличение……………………………………………...…………… | 20x |
| 3. | Поле зрения……………………………………….………………….. | 2° |
| 5. | Предел визирования,м…………………………………….………… | от 1,2 м до ¥ |
| 6. | Коэффициент дальномера К…………………………………..….. | 100 ±0,5 |
| Отсчетное устройство | ||
| 7. | Цена деления лимбов…………………………………….………… | 10 |
| 8. | Цена деления шкал микроскопа….………………………………… | 5¢ |
| Масса, кг | ||
| 9. | Теодолит…………………………………………….. | 2,3 |
| 10. | Теодолит в футляре………………………………………………….. | 3,5 |
| 11. | Штатив……………………………………………………………….. | 5,8 |
Устройство комплекта
Технические теодолиты применяются при теодолитной и тахеометрической съемках, при проведении землеустроительных и изыскательских работ, при архитектурных обмерах.
Основной частью теодолита является механическая конструкция, состоящая из лимба и алидады, которую обобщенно принято называть горизонтальным кругом 5.
Горизонтальный круг или лимб 5 служит для измерения горизонтальных углов, он представляет собой стеклянный круг, по краю которого нанесены деления через 10¢ (цена деления лимба – величина центрального угла, опирающегося на дугу, соответствующую наименьшему делению лимба), оцифрованные через 1° от 0° до 360° по часовой стрелке. Горизонтальный круг имеет полую вертикальную ось 22, которая входит во втулку подставки 1.
Для приведения лимба в горизонтальное положение подставка имеет три подъемных винта 2, которые своими заостренными концами упираются в дно (основание) футляра 3. Дно основания имеет отверстие для станового винта.
Вращение теодолита вместе с горизонтальным кругом производят винтом 1 (смотри рисунок 2). Для поворота алидады с кругом винт 5 (см. рисунок 1) открепляют, а винт 8 закрепляют. Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 10. Горизонтальный круг имеет круговую оцифровку от 0 до 3590, а вертикальный – секторную от 0 до 75 и от 0 до минус 75.
Изображения штрихов и цифр обоих кругов передаются в поле зрения микроскопа, окуляр 2 которого (см. рисунок 2) устанавливают по глазу до появления четкого изображения шкал вращением диоптрийного кольца. Отсчет по кругам производят по соответствующим шкалам микроскопа. Поворотом и наклоном зеркала 3 достигают оптимального освещения поля зрения.
Теодолит горизонтируют по уровню 9 (см. рисунок 1) вращением подъемных винтов 13 (см. рисунок 2) подставки 12. Резьбовая часть винта защищена втулкой. Подставка соединена с основанием 15 тремя винтами. Вертикальная ось теодолита полая, а основание в центе имеет отверстие, что позволяет центрировать теодолит над точкой местности с помощью зрительной трубы, установленной в надир. При транспортировании отверстие в основании закрывают крышкой 16, свинчиваемой с бобышки. Уровень 6 при трубе служит для установки визирной оси зрительной трубы горизонтально при выполнении нивелирования.
1 – кремальера; 2 – закрепительный винт трубы; 3 – визир; 4 – колонка;
5 – закрепительный винт горизонтального круга; 6 – гильза;
7 – юстировочный винт; 8 – закрепительный винт алидады;
9 – уровень при алидаде
Общий вид теодолита
1 - наводящий винт горизонтального круга; 2 - окуляр микроскопа;
3 - зеркало подсветки; 4 - боковая крышка; 5 - посадочный паз для буссоли;
6 - уровень при трубе; 7 - юстировочная гайка; 8 - колпачок;
9 - диоптрийное кольцо окуляра; 10 - наводящий винт трубы; 11 - наводящий винт алидады; 12 - подставка; 13 - подъемные винты; 14 - втулка; 15 - основание; 16 - крышка
Зрительная труба является визирным устройством, с помощью которого точно наводят на предмет. Устройство зрительной трубы (рисунок2.). Зрительная труба обоими концами переводится через зенит. Фокусирование ее на цель осуществляется вращением кремальеры 1 (рисунок 1). Вращением диоптрийного кольца 9 (рисунок 2) окуляр устанавливают по глазу до резкой видимости изображения сетки нитей (рисунок 3). Два горизонтальных коротких штриха сетки нитей выше и ниже перекрестия относится к нитяному дальномеру.
Корпус зрительной трубы представляет единое целое с горизонтальной осью, установленной в лагерах колонки 4 (смотри рисунок 1).
Коллиматорный визир 3 предназначен для грубой наводки на цель. При использовании визиром глаз должен быть на расстоянии 25…30 см о него.
Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом 11 (смотри рисунок 2) после закрепления алидады винтом 8 (см. рисунок 1), а вертикальной плоскости – наводящим винтом 10 (см. рисунок 2) после закрепления винтом 2 (см. рисунок 1).
Уровни – служат для приведения осей инструмента в горизонтальное или вертикальное положение. Бывают цилиндрические и круглые. Круглый уровень рассмотрим при изучении нивелира.
Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку, верхняя внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге определенного радиуса. Стеклянная трубка заполняется нагретым до + 60° по Цельсию спиртом или эфиром и запаивается. После охлаждения жидкость сжимается, в трубке образуется небольшое пространство, заполненное парами спирта или эфира, которое называют пузырьком уровня. Трубка помещается в металлическую оправу. На наружной поверхности трубки нанесены штрихи, согласно госту расстояние между соседними штрихами 2 мм. Нуль-пункт уровня – наивысшая точка ампулы в середине шкалы ампулы.
Штатив служит для установки теодолита над точкой местности – вершиной измеряемого угла. Ножки штатива 3 (рисунок 4) шарнирно соединены с головкой 1. Болтами 2 регулируют их вращение в шарнирах. Высоту штатива изменяют выдвижением ножек, после чего их закрепляют винтам 4. Наконечники ножек углубляют в грунт, нажимая ногой на их упоры. Теодолит устанавливают на плоскость головки и закрепляют винтом 7. На крючок внутри винта подвешивают нитяной отвес.
При транспортировании ножки вдвигают до упора, закрепляют винтами 4 и стягивают ремнем 5. Регулируемый ремень 6 служит переноски штатива на плече или за спиной. На одной из ножек имеется пенал с крышкой для нитяного отвеса и гаечного ключа.
Рисунок. Штатив
1 – головка; 2 - - болт; 3 – ножка; 4 – винт; 5,6 – ремни; 7 – становой винт
Окулярные насадки. Применяются для удобства наблюдения предметов, расположенных под углами более 450 к горизонту, и центрирования теодолита над точкой с помощью зрительной трубы. Надеваются на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа (см. рисунок).
Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирной оси на 800. призма заключена в оправу, свободно вращающуюся в обойме. Насадка на зрительную трубу снабжена откидным светофильтром для визирования на Солнце.
Рисунок. Окулярные насадки.
1 – на зрительную трубу; 2 – на микроскоп
Ориентир-буссоль (рисунок) служит для измерения магнитных азимутов. При работе ее устанавливают в паз 5 (см. рисунок 2) и закрепляют винтом 1 (см. рисунок 6). Положение магнитной стрелки наблюдают в зеркале, которому придают нужный наклон. Магнитную стрелку арретируют вращением винта 3 арретира. Северный конец стрелки окрашен в синий цвет. Для уравновешения стрелки ни южном конце установлен передвижной грузик.
Рисунок Ориентир-буссоль
1 – закрепительный винт; 2 – кронштейн; 3 – винт арретриа.
Футляр теодолита имеет колпак, которым его закрывают. При этом плоские пружины, опираясь на колонку теодолита, фиксируют положение алидадной части. Поворотом рукояток замков 2 колпак скрепляют с основанием. В гнезде внутри колпака закрепляют ориентир-буссоль. Ремень служит для переноски теодолита.
Рисунок. Футляр теодолита
1 – колпак; 2 – рукоятка замка
Подготовка теодолита к работе
Приведение теодолита в рабочее положение необходимо производить следующим образом:
Центрирование — процесс установки вертикальной оси теодолита на одной отвесной линии с вершиной угла.
1) Центрирование теодолита над точкой можно выполнить с помощью нитяного отвеса:
- отстегнув ремень, стягивающий ножки штатива, и отрегулировать их длину;
- поставить штатив над точкой так, чтобы плоскость его головки расположилась горизонтально, а высота соответствовала росту наблюдателя;
- открыть замки футляра, оттянув пружины-фиксаторы, и, повернув рукоятки замков по направлению стрелок, снять футляр.
- закрепить теодолит на штативе и подвесить на крючок станового винта нитяной отвес;
- длину нити отвеса отрегулировать перемещением планки вдоль нити;
- перемещением теодолита по плоскости головки штатива совместить острие отвеса с точкой местности и закрепить теодолит становым винтом;
- подъемными винтами подставки установить уровень в среднее положение;
- проверить правильность юстировки уровня и при необходимости отъюстировать уровень;
- проверить устойчивость штатива и подставки и при необходимости устранить неисправность;
2) При необходимости центрирование теодолита над точкой можно выполнить с помощью зрительной трубы следующим образом
- повернуть трубу объективом вниз и на вертикальном лимбе установить отсчет (900 + МО). Для удобства надеть на окуляры зрительной трубы и микроскопа окулярные насадки;
- ввести изображение точки в перекрестке сетки нитей зрительной трубы перемещением теодолита по плоскости штатива, пузырек уровня при этом должен быть на середине;
- повернуть теодолит вокруг вертикальной оси на 1800 и проверить правильность центрирования. Смещение изображения точки с перекрестия на ширину биссектора при высоте штатива 1,3 м соответствует погрешности центрирования 0,2 мм.
Подготовка зрительной трубы для наблюдения
а) установка трубы по глазу (Наводят на светлый фон зрительную трубу, вращая диоптрийное кольцо окуляра, добиваются резкого изображения сетки нитей в поле зрения трубы);
б) установка трубы по предмету (наводим трубу на цель и вращением кремальеры добиваемся четкого изображения предмета);
в) устранение параллакса (оптическое явления смещения);
г) параллакс устраняется небольшим поворотом кремальеры.
Поверки и юстировки
Теодолитом, как и всяким геодезическим инструментом, можно пользоваться лишь тогда, когда составляющие его части находятся в таком взаимном расположении, при котором соблюдены определенные геометрические условия, положенные в основу конструкции прибора.
Основные геометрические условия, которые должны быть соблюдены в теодолите, вытекают из принципиальной схемы измерения горизонтального угла и заключаются в следующем:
1. Вертикальная ось теодолита должна быть отвесной.
2. Ось вращения зрительной трубы должна быть горизонтальной.
3. Коллимационная плоскость должна совпадать с вертикальной осью прибора и быть перпендикулярной к оси вращения трубы.
Для угловых измерений соблюдение перечисленных геометрических условий имеет существенное значение, поскольку правильное расположение осей может быть легко нарушено в процессе работы и транспортировки. Этим объясняется необходимость производства регулярных поверок теодолита, выполняемых в определенной последовательности.
Поверки это действия, которыми контролируют правильность взаимного расположения основных осей инструмента.
Если при выполнении поверок обнаруживается несоответствие взаимного расположения частей инструмента, его юстируют (исправляют) исправительными винтами.
Рассмотри поверки и юстировки, общие для теодолитов всех конструкций, в соответствии с ГОСТ 20063 – 74 «Теодолиты. Методы испытаний и поверки».
