Устройство теодолитов

 

Устройство теодолитов реализует принцип измерения горизонтального и вертикального углов. Инструмент состоит из подставки с тремя подъемными винтами (1). На подставке располагаются закрепительный (2) и микрометренный (14) винты лимба (рис. 4.2). Лимб разбит на 360˚ с ценой деления 1˚. Внутри лимба находится алидада, которая сосна с лимбом, и имеющая отсчетное устройство. На алидаде расположены колонки оси вращения зрительной трубы. На защитном корпусе имеется цилиндрический уровень (12) горизонтального круга с юстировочными винтами (11). Цилиндрический уровень служит для приведения инструмента в рабочее положение. На корпусе также расположены закрепительный (13) и микрометренный (3) винты алидады. Зрительная труба (9) представляет собой оптическую систему, состоящую из объектива, окуляра (5) и сетки нитей. На корпусе имеются закрепительный (8) и микрометренный (4) винты зрительной трубы или вертикального круга. Обойма сетки нитей защищена от внешних воздействий предохранительным колпачком (6).

Система осей обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси. В качестве отсчетных устройств теодолитов могут применяться шкаловой и штриховой микроскопы рис. 4.3).

Для измерения углов наклона на теодолите имеется вертикальный круг, лимб которого жестко соединен с осью вращения зрительной трубы.

В комплект инструмента входят окулярные насадки, которые надевают на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа. Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирования на 90˚.

Мнимая ось, прохо­дящая от глаза наблюдателя через крест сетки нитей и совпадающая с оптической осью зрительной трубы, называется визирной осью или визирным лучом.

На боковой крышке теодолита имеется планка-паз для установки ориентир-буссоли, которой служит для определения магнитных азимутов линии местности.

Для установки теодолитов используют штативы, верхняя часть которых представляет собой площадку и называется головкой штатива. Теодолит крепится к головке с помощью станового винта. Ножки штатива снабжены заостренными наконечниками с упорами. Упоры служат для задавливания ножек в грунт для придания инструменту устойчивого положения.

Для визирования на ориентируемую точку при измерении используют вехи или специальные марки.

                                       

Поверки теодолитов

Перед началом работы теодолит подвергают внешнему осмотру. Необходимо убедиться в отсутствии внешних повреждений, целостности оптической системы, ее качества. Проверяют плавность хода подъемных и наводящих винтов, надежность фиксации вращающих частей теодолита закрепительными винтами.

Поскольку теодолит имеет оси, находящиеся друг относительно дру-га в определенной геометрической зависимости. Основными осями тео-долита являются (рис. 4.4): РР ₁ - ось вращения инструмента; H H₁ - ось вращения зрительной трубы); UU ₁ - ось цилиндрического уровня горизонтального круга; VV₁ - визирная ось.

Первая поверка. Ось цилиндрического уровня горизонтального круга должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Поверку выполняют в следующем порядке. Цилиндрический уровень горизонтального круга располагают по направлению двух подъемных винтов теодолита. Вращая винты, одновременно выводят пузырек уровня в нуль-пункт ампулы. Затем поворачивают инструмент на 90˚, т.е. по направлению третьего подъемного винта, с помощью которого вновь выводят пузырек в нуль-пункт. Затем поворачивают горизонтальный круг еще раз на 90˚, т.е на 180˚ относительно первоначального направления. Если пузырек уровня при этом остался на середине ампулы или отклонился от нее не более чем на одно деление, то условие поверки считается выполненным. Если же пузырек уровня отклонится от нуль-пункта более чем на одно деление, то исправительными (юстировочными) винтами уровня перемещают его в сторону нуль-пункта на половину дуги смещения; а оставшееся отклонение устраняют подъемными винтами, по направлению которых расположен уровень. После чего поверку необходимо повторить, чтобы убедиться в исправности уровня..

Вторая поверка. Визирная ось VV₁ зрительной трубы должна быть перпендикулярна ее оси вращения H H₁.Для выполнения данной проверки наводят зрительную трубу на отдаленную визирную цель, расположенную примерно на уровне горизонта инструмента, и берут отсчет (КП) по горизонтальному кругу. Затем, переведя трубу через зенит и открепляя алидаду, вновь наводят ее на ту же визирную цель и снова берут отсчет (КЛ) по шкале горизонтального круга. Разность отсчетов составляет двойную коллимационную ошибку, тогда

                                          ,                                     (4.1)

где КП - отсчет по горизонтальному кругу при круге право;

  КЛ - отсчет по горизонтальному кругу при круге лево.

Величина коллимационной ошибки не должна превышать , где  – точность отсчитывания. Если это условие не выполняется, то вычисляют правильный отсчет

                                       .                             (4.2)

 Этот отсчет с помощью микрометренного винта алидады устанавливают на шкале горизонтального круга, снимают предохранительный колпачок, ослабляют вертикальные винты сетки и боковыми исправительными винтами совмещают крест сетки нитей с изображением визирной цели. Закрепив исправительные винты, поверку повторяют.

Третья поверка. Ось вращения зрительной трубы H H₁ должна быть пер­пендикулярна к вертикальной оси РР ₁ инструмента. Установливают  тео­долит в 20-30 м от стены здания и, приведя ось вращения инструмента в отвесное положение, наводят крест сетки нитей на вы­соко расположенную точку. Плавно опускают зрительную трубу примерно до гори­зонтального положения и отмечают проекцию точки на стене. Переводят зрительную трубу через зенит, открепляют закрепительный винт алидады и вновь на­водят ее на ту же точку. Снова проецируют эту точку на тот же уровень и отмечают проекцию. Если обе проекции точки совпали, то условие выполнено. Допустимое расхождение при угле наклона 30˚ и расстоянии до стены 20-30 м составляет 30 мм. Условие этой поверки гарантируется заводом-изготовителем. Поэтому исправление недопу­стимой ошибки возможно либо в условиях мастер­ских, либо отправляют инструмент на завод-изготовитель.

Четвертая поверка. Вертикальная нить сетки зрительной трубы должна быть паралле­льна оси вращения РР ₁ теодолита. Приведя вертикальную ось инструмента в отвесное положение, совмещают вертикальную нить с нитью укрепленного в 8-10 м от прибора отвеса. Если при подъеме и опускании трубы вертикальная нить сетки не сходит с нити отвеса, следовательно условие выполнено. Для исправления положения сетки нитей снимают предохранительный колпачок и, ослабив винты, прикрепляющие окуляр к корпусу трубы, повора­чивают диафрагму до совпадения вертикальной нити с нитью отвеса. Вслед за этим поверку необхо­димо повторить.

Определение места нуля (МО). МО – это отсчет по лимбу вертикального круга, соответствующий горизонтальному положению визирной оси зрительной трубы и отвесному положению вертикальной оси теодолита.

Приведя с помощью уровня и подъемных винтов ось вращения теодолита в отвесное положение, наблюдают любую неподвижную и хорошо видимую точку при КЛ и КП, снимают отсчеты по вертикальному кругу и вычисляют значения места нуля:

– для 2Т30: ;

– дляТ30: .

Для приведения места нуля к 0° удобнее всего при КЛ навести трубу на любую точку. Взять отсчет по вертикальному кругу КЛ,  и, вращением наводящего винта трубы, установить на вертикальном круге отсчет, равный КЛ – МО.  При этом центр сетки сместится по вертикали с наблюдаемой точки. Его необходимо вернуть на точку, действуя вертикальными исправительными винтами сетки, предварительно слегка ослабив боковые исправительные винты. Проверку следует повторить. После выполнения условия поверки все исправительные винты сетки должны быть затянуты и предохранительный колпачок, закрывающий доступ к юстировочным винтам сетки, должен быть навинчен на трубу.

Ось К,'К" оптического центрира должна совпа­дать с вертикальной осью теодолита. Установив на штативе теодолит и приведя его вертикальную ось в отвесное положе­ние, отмечают на листе бумаги, положенном под штатив, про­екцию центра кружка оптического центрира. Если при враще­нии алидады отмеченная точка остается в центре кружка или отходит от него не более, чем на половину его радиуса, то ус­ловие выполнено. В противном случае слегка вывинчивают винты, закрепляющие окулярное колено центрира и перемещают его до совмещения с центром кружка сетки.

В унифицированных теодолитах серии 2Т оптические центриры юстируют только в мастерской.

 4.5. Измерение горизонтальных и вертикальных углов на местности

Теодолит устанавливают над точкой, центрируют с помощью механического отвеса или оптического центрира, подъемными винтами приводят его в рабочее положение. Сетку нитей зрительной трубы настраивают в соответствии со зрением наблюдателя

Измерение угла выполняют по методике, согласно выбранному способу измерения. Существует  несколько способов измерения горизонтальных углов: способ приемов, способ круговых приемов, способ повторений и др.

Способ приемов состоит из двух полуприемов и заключается в следующем:

Зрительную трубу наводят на точку, фиксирующую направление одной из сторон угла (рис. 4.5), и закрепляют лимб вместе с алидадой, берут отсчет а ₁. Затем открепляют алидаду и наводят зрительную трубу на вторую точку, закрепляют алидаду и снимают отсчет b ₁. После этого поворачивают алидаду относительно лимба примерно на 90˚, переводят трубу через зенит и наводят ее на первую точку, берут отсчет а ₂. Снова открепляют алидаду и наводят зрительную трубу на вторую точку, берут отсчет b ₂. Результаты измерений заносят в полевой журнал. Вычисляют значения углов в полуприемах

                                                                                    (4.3)      

При выполнении условия , вычисляют  среднее значение угла из двух полуприемов                                                    

                                             .                                   (4.4)

Способ круговых приемов. Этот способ применяют, когдачисло направлений на станции больше двух. Способ позволяет выразить результаты измерений на пункты в виде измеренных направлений.

При этом способе (рис. 4.6) в качестве начального выбирается одна из точек (1), на которую наводят зрительную трубу теодолита, и берут начальный отсчет, близкий к 0˚ (например, 0˚ 06′).

Открепляют алидаду и наводят зрительную трубу последовательно по ходу часовой стрелки на точки (2, 3, 4) со взятием отсчетов, после замыкают горизонт, т.е. вторично наводят на начальную точку.

Затем зрительную трубу переводят через зенит и снова наводят на начальную точку (1) и все действия повторяют в обратном порядке, но уже против хода часовой стрелки. В том случае, если используют несколько приемов, то лимб между приемами переставляют на величину , где  - число приемов.

Измерение угла при одном положении вертикального круга (КЛ или КП) составляет один полуприем. Полный цикл измерения угла при двух положениях круга составляет один прием.

При измерении углов наклона необходимо различать положительные и отрицательные их значения, так как отсчеты берутся относительно горизонта инструмента согласно направлению визирной оси «вверх» или «вниз». При вычислении углов наклона необходимо учитывать место нуля. Местом нуля (МО) называется отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси. МО определяется следующим образом: зрительную трубу приведенного в рабочее положение теодолита наводят на удаленную, хорошо видимую точку, расположенную выше горизонта инструмента, и берут отсчет КЛ, затем трубу переводят через зенит, снова наводят на эту же точку и берут отсчет КП. МО определяют согласно формуле

                              .                                           (4.5)

МО может иметь любые значения. Однако желательно, чтобы оно было близким или равным нулю. Исправляют МО следующим образом: определяют угол наклона согласно

                                           .                                              (4.6)

Это значение устанавливают на шкале вертикального круга с помощью микрометренного винта зрительной трубы. Изображение выбранной точки сойдет с горизонтальной нити сетки, тогда, ослабив горизонтальные исправительные винты сетки нитей, вертикальными винтами, один выкручивая, а другой закручивая, совмещают горизонтальную нить с точкой наведения.

Углы наклона можно вычислить через МО:

                                                                                  (4.7)