Геодезические приборы

12.1. Теодолит

12.1.1. Назначение отдельных узлов

Основные принципы построения любых теодолитов вот уже на протяжении 250 лет остаются неизменными. В любых конструкциях обеспечивается сохранение схемы, приведенной на рис. 44. Все теодолиты имеют подставки с тремя подъемными винтами, колонки, на которых размещены все остальные узлы: горизонтальный и вертикальный круги с их отсчетными устройствами, зрительные трубы, зажимные и наводящие устройства, уровни, системы подсветки шкал и др. Конструктивно перечисленные части могут отличаться в теодолитах различных типов, но их назначение – сохраняется. В связи с этим в качестве основного примера рассмотрим технический теодолит 2Т30П (рис. 45), представленный в разрезе в правой части рисунка. В левой части рисунка приведены виды оптических теодолитов отечественного производства (сверху вниз): 2Т30, Т30М, 2Т5К.

Рис. 44. Схема теодолита

(1-1) – вертикальная ось вращения теодолита; (2-2) – (горизонтальная) ось вращения зрительной трубы (перпендикулярна вертикальной оси вращения (1-1); перпендикулярна плоскости вертикального круга ВК); (3-3) – визирная ось зрительной трубы (перпендикулярна горизон-тальной оси вращения зрительной трубы (2-2)); (4-4) – ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга (должна быть параллельна плоскости горизонтального круга ГК, либо перпендикулярна вертикальной оси вращения (1-1)); ГК – горизонтальный круг; ВК – вертикальный круг.

Теодолит 2Т30 – технический. На колонке теодолита размещены: зрительная труба 1 обратного изображения с визирами 9 и накладным уровнем 10; цилиндрический уровень 11, служащий для горизонтирования прибора; наводящий 3 и зажимной 2 винты зрительной трубы; наводящий 5 и зажимной 4 винты алидады горизонтального круга; наводящий 6 и зажимной 7 винты горизонтального круга (расположены конструктивно в подставке); кремальера 12 (маховичок, при помощи которого в зрительной трубе перемещается фокусирующая линза). Подставка теодолита снабжена подъемными винтами 8, с помощью которых теодолит центрируют и приводят в рабочее положение.

Теодолит Т30М – технический. Выпускается в рудничном исполнении. Конструкция вертикальной оси вращения теодолита, наличие реверсивного уровня 11 и съемной подставки 1 позволяют выполнять работу с теодолитом, подвешенным в перевернутом положении в шахте. Теодолит имеет зрительную трубу 5 с визирами 8 и кремальерой 7, зажимной 9 и наводящий 10 винты зрительной трубы, зажимной 2 и наводящий 3 винты горизонтального круга, отсчетный микроскоп 6, 12 и 13 – курковый зажим, предназначенный для скрепления горизонтального круга и его алидады. При значительных углах наклона визирной оси используется зенитная (призменная) насадка 14, а также коленчатый окуляр 15. Для подсветки шкал сбоку колонки имеется специальное осветительное устройство 4.

2Т30
Т30М
2Т5К

Рис. 45. Устройство теодолита 2Т30П.

Теодолит 2Т5К относится к точным приборам. Вертикальный круг теодолита снабжен компенсатором, который позволяет удерживать в отвесном положении отсчетный индекс алидады вертикального круга. Зрительная труба 1 снабжена визирами 2. Узлы 4-5 и 6-7 представляют собой зажимное и наводящее устройства соответственно зрительной трубы и горизонтального круга. Установка теодолита в рабочее положение выполняется с помощью подъемных винтов 9 подставки и цилиндрического уровня 3. В подставке имеется зажимной винт 8, с помощью которого фиксируется в ней колонка теодолита. В корпусе колонки имеется окно искателя отсчетов горизонтального круга. Теодолит снабжен оптическим центриром (на рисунке не показан).

Поле зрения отсчетной системы теодолитов сконструировано одинаково (рис. 46): в верхней части – шкала вертикального круга (индекс В), в нижней – горизонтального (индекс Г).

Рис. 46. Поле зрения отсчетной системы теодолитов 2Т30П, Т30М, Т5К

Принцип получения отсчета простой. Шкалы горизонтального и вертикального кругов оцифрованы через 1^о. Этот интервал разбит на 12 частей (одно деление соответствует 5'), либо разбивка выполнена через 1'.

Шкала вертикального круга для большинства теодолитов двойная – для отрицательных и положительных отсчетов. Если отсчетный индекс, находящийся внутри шкалы, имеет знак «плюс» (он не проставляется), то минуты определяют от нулевого индекса по положительной шкале минут до оцифрованного градусного штриха. Если отсчетный индекс отрицательный, то число минут определяется до него от нулевого индекса отрицательной шкалы. На рис. 46 в поле зрения теодолита 2Т30П отсчеты равны: ГК = 235^о47,5'; ВК = - 4^о27,0'. В поле зрения теодолита Т30М: ГК = 25^о22,6'; ВК = 7^о32,3'. В поле зрения теодолита Т5К: ГК = 304^о23,6'; ВК = +2^о47,5'. При отсчетах по пятиминутным интервалам точность отсчета равна 1', а при соответствующем навыке – 0,5'. По шкалам с ценой деления 1' точность отсчета равна 0,1'.

12.1.2.Установка теодолита в рабочее положение

Установка теодолита в рабочее положение выполняется перед началом любых с ним работ, касается это основных измерительных работ, либо специальных работ, связанных с установлением его работоспособности (при выполнении поверок).

Установка теодолита в рабочее положение заключается в его центрировании над вершиной измеряемого угла, горизонтировании и установке для наблюдений зрительной трубы и отсчетной системы. При проведении поверок в большинстве случаев центрирование теодолита не выполняют.

Центрирование – это совмещение вертикальной оси вращения теодолита с вершиной измеряемого горизонтального угла (вершина измеряемого угла определяется меткой на геодезическом знаке, зафиксированном в земле: гвоздь в деревянном колышке, насечка керном на металлических конструкциях и т.п.).

Горизонтирование – приведение вертикальной оси вращения теодолита в отвесное положение. Для центрирования теодолита 2Т30П используется отвес, который подвешивается на специальный крючок станового винта штатива (рис. 47).

Горизонтирование и центрирование выполняют методом последовательных приближений как изменением положения ножек штатива в плане и по высоте, так и положением самого прибора на головке штатива. Для изменения положения прибора на штативе следует ослабить становой винт и переместить (или повернуть) корпус штатива в необходимое положение. Становым винтом через резьбовое гнездо подставки теодолит прикрепляется к плоской головке штатива. Предварительно штатив необходимо установить так, чтобы плоскость его головки заняла примерно горизонтальное положение, а острие отвеса совпало с вершиной угла. При этом ножки штатива должны быть надежно зафиксированы в грунте, либо быть устойчивыми на твердой поверхности, например, асфальте. (Напомним, что небольшие перемещения острия отвеса над вершиной измеряемого угла достигаются перемещением самого теодолита при ослабленном становом винте). После выполнения центрирования становой винт снова необходимо зажать.

Горизонтирование теодолита 2Т30П рекомендуется выполнять в указанной ниже последовательности (рис. 48).

1. Установить ось цилиндрического уровня по направлению двух любых ножек штатива и, ослабив у одной из них зажим раздвижной системы, по возможности точно привести пузырек уровня к сере-дине ампулы (рис. 48 а, поз. 1).

2. Установить ось цилиндрического уровня по направлению на третью ножку штатива и изменением ее длины привести пузырек уровня к середине ампулы (рис. 48 а, поз. 2). Проверить позицию 1 по двум ножкам штатива.

Рис. 47. Центрирование теодолита

3. Установить ось уровня на два любых подъемных винта подставки и, вращая эти винты в противоположные стороны примерно на одинаковый угол, привести пузырек точно на середину ампулы (рис. 48 б, поз. 1). 4. Установить ось уровня по направлению на третий подъемный винт подставки (по симметрии частей колонки или по отсчетам по шкале ГК) и вращением этого винта привести пузырек уровня точно на середину ампулы (рис. 48 б, поз. 2). Проверить позицию 1, а затем снова позицию 2, и при необходимости поправить положение пузырька.

Рис. 48. Горизонтирование теодолита

а – предварительное горизонтирование ножками штатива; б – горизонтирование подъемными винтами подставки

Установка зрительной трубы и отсчетной системы для наблюдений заключается в установке четкого (по глазу) изображения сетки нитей вращением окулярного колена зрительной трубы и четкого изображения шкал ГК и ВК вращением окулярного колена зрительной трубки отсчетной системы.

Внимание!

Не смотрите через зрительную трубу на солнце и другие яркие источники света, иначе Вы можете потерять зрение.

12.1.3.Измерение углов и дальномерных расстояний

Горизонтальные углы измеряют при двух положениях колонки: круг лево (КЛ) – вертикальный круг расположен слева от наблюдателя; круг право (КП) – вертикальный круг расположен справа от наблюдателя.

Измерение горизонтального угла при одном из положений колонки (КП или КЛ) называется полуприемом. Два полуприема составляют полный прием. Наблюдения можно начинать с любого полуприема.

1. Установить теодолит в рабочее положение в точке А.

2. Пользуясь прицельным приспособлением, размещенным на зрительной трубе, навести его светлый крест (марку) на наблюдаемую точку В. Зажать (легко) зажимные винты сначала колонки, затем – зрительной трубы. Вращением кремальеры фокусирующей системы, наблюдая в трубу, добиться четкого изображения объекта.

3. Наводящими винтами колонки и зрительной трубы переместить изображение наблюдаемой точки на вертикальную нить сетки нитей недалеко от центрального перекрестия (либо вывести изображение точки точно в центр сетки нитей).

4. Взять отсчет по шкале горизонтального круга (см. табл. 6, отсчет 117º 36,5').

Таблица 6

Журнал измерения горизонтальных углов и углов наклона

№ стан-ции	№№ то-чек	КП КЛ	Отсчеты по ГК	Разность отсчетов	Среднее значение угла	Отсчеты по ВК	Место нуля МО	Значение угла наклона
	В		117º36,5'			+1º36,5'	-0,75'	+1º37,25'
		КЛ		118º24,5'
	С		236º01,0'			- 3º20,0'	-1,0'	- 3º19,0'
А					118º24,75'
	В		300º18,5'			- 1º38,0'
		КП		118º25,0'
	С		58º43,5'			+3º18,0'

5. Открепить колонку и зрительную трубу и выполнить наведение на точку С (по аналогии с наведением на т. В: пп. 2-4). Отсчет – 236º 01,0'.

6. Перед сменой круга ослабить зажимной винт подставки и повернуть колонку в любую сторону (на 1^о – 2^о). Затем этот винт снова закрепить.

Ослабить зажимные винты колонки и зрительной трубы, перевести трубу через зенит и повернуть колонку на 180^о. Такое положение колонки соответствует измерениям во втором полуприеме.

7. Выполнить последовательно все действия по пп. 2-5 с записью отсчетов в журнал.

Вычисления в журнале заключаются в определении разностей отсчетов на правое (С) и левое (В) направления:

236º01,0' – 117º36,5' = 118º24,5' (КЛ);

58º43,5' – 300º18,5' = (58º43,5' + 360º) – 300º18,5' = 118º25,0' (КП).

При получении отрицательного результата к уменьшаемому следует прибавить 360º.

Можно вычислить и угол β', дополняющий угол β до 360^о. Для этого из отсчета на левое (В) направление необходимо вычесть отсчет на правое (С) направление:

(117º36,5' + 360º) – 236º01,0' = 241º 35,5';

300º18,5' – 58º43,5' = 241º35,0'.

Если разность в значениях горизонтального угла, полученного в полуприемах, не будет превышать двойной точности теодолита, то вычисляют среднее значение угла из полуприемов.

Если разность будет больше допустимой, то измерение угла необходимо выполнить заново.