Поверки и исследования уровенных нивелиров

Нивелиры и рейки

Нивелир используют для определения превышений горизонтальным лучом визирования, он имеет зрительную трубу, цилиндрический уровень или компенсатор, круглый уровень, укрепленный на алидаде, имеющей ось вращения, подставку с подъемными винтами.

Нивелир Н-05 – высокоточный, с оптическим микроскопом, цилиндрическим контактным уровнем и элевационным винтом используют для нивелирования I и II классов. Для точного наведения на штрих рейки сетка нитей в правой половине поля зрения имеет две нити (клиновой биссектор), расходящийся под углом 5⁰.

Рейки для высокоточного нивелирования РН-05 трехметровые, односторонние, на инварной полосе нанесены штрихи толщиной 1 мм и расстоянием между осями штрихов 5 мм. Шкалы смещены на 2,5 мм, подписи полудециметровых делений от 0 до 60 на основной и от 60 до 119 – на дополнительной шкалах. Лента имеет постоянное натяжение 20 кг. Ось нулевого штриха основной шкалы совпадает с пяткой рейки. Имеется круглый уровень для установки рейки в вертикальное положение.

Поверкой выявляют отступление от требований к взаимному расположению осей прибора, а юстировкой достаточно полно устраняют эти отклонения. При исследовании определяют неустранимые отклонения прибора для принятия предосторожностей, уменьшающих влияние отклонения на результат.

1. Ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира. Выполняется, как в теодолите. Если нивелир имеет элевационный винт, то после поворота на 180⁰ пузырек перемещают на половину дуги отклонения элевационным винтом. Поверку выполняют в несколько приемов, пока пузырек уровня не будет отклоняться от нульпункта не более чем на одно деление при любом положении уровня. Такое положение элевационного винта называют нормальным отсчетом.

2. Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира, а горизонтальная – перпендикулярна к этой оси. У сетки нитей с клиновым биссектором ось биссектора должна быть перпендикулярна к вертикальной нити.

3. Проекции визирной оси трубы и оси уровня на горизонтальную и отвесную плоскости должны быть параллельны (главное условие).

.

Если в первом приеме ошибка менее 10”, то выполняют еще два приема. За окончательное принимают среднее из трех значений. Если ошибка больше 10”, то ее уменьшают, в зависимости от конструкции нивелира, или исправительными винтами уровня, или исправительными винтами сетки нитей, или поворотом оптического клина перед объективом трубы. В первом случае элевационным винтом устанавливают отсчет

по задней, дальней, рейке и исправительными винтами уровня устанавливают его в нульпункт. Во втором и третьем случаях перекрестие сетки нитей устанавливают на правильный отсчет исправительными винтами сетки нитей или поворотом оптического клина, при этом пузырек уровня должен находиться в нульпункте. После исправления угла окончательное его значение определяют тремя приемами.

4. Ось круглого уровня, или установочных уровней, должна быть параллельна, для установочных уровней – перпендикулярна, оси вращения нивелира. Установив элевационный винт на нормальный отсчет, с помощью выверенного цилиндрического уровня устанавливают ось вращения нивелира в отвесное положение. Если пузырек уровня или установочных уровней не в нульпункте, то его приводят в нульпункт исправительными винтами круглого или установочных уровней.

5. При изменении фокусировки трубы ее визирная ось должна сохранять неизменное положение. На ровной местности разбивают окружность радиусом 50 м и забивают на ней костыли в восьми точках. Эти точки нивелируют со станции С при одинаковом расстоянии от нивелира до реек и со станции А – при разных расстояниях. По разностям высот одних и тех же точек судят о влиянии перемещений фокусирующей линзы на положение визирной оси.

6. Исследование уровней выполняют для определения цены их делений на экзаменаторах.

7. Определение коэффициента k дальномера и ассиметрии нитей. Коэффициент определяют по формуле

,

где расстояние D = 50 м от нивелира до рейки измеряют рулеткой, l = (в – н) – разность отсчетов по верхней и нижней дальномерным нитям, С – постоянная дальномера. Ассиметрию нитей вычисляют по формуле а = (с – в) – (н – с), где с – отсчет по средней нити.

8. Исследование работы механизма, наклоняющего плоскопараллельную пластину, и определение цены деления шкалы оптического микрометра выполняют в лабораторных условиях после получения нового нивелира с завода, после ремонта нивелира и периодически раз в год. В результате получают: 1) среднее значение цены деления оптического микрометра для расстояний и температур, при которых будут выполнять нивелирование; 2) зависимость цены деления от расстояния до рейки и от изменения температуры воздуха; 3) значение цены деления шкалы микрометра при разных углах наклона плоскопараллельной пластины; 4) качество работы механизма, наклоняющего плоскопараллельную пластину.

Нивелирование I класса

Схема построения. Нивелирная сеть I класса состоит из замкнутых полигонов периметром 1200 – 2000 км, ходы прокладывают по железным, шоссейным и грунтовым дорогам, в труднодоступных местах – по берегам рек, тропам, зимникам, они должны быть связаны с основными морскими и речными водомерными установками. Нивелирные ходы I класса прокладывают в прямом и обратном направлениях одновременно по двум парам костылей, образующих правую и левую линии нивелирования. Прямой и обратный ходы прокладывают по одной и той же трассе участками, состоящими из нескольких смежных секций общей длиной 20 – 30 км, как правило в разные половины дня и по возможности с четным числом станций в каждой секции. Наблюдения выполняют только при благоприятных условиях видимости, при отчетливых и спокойных изображениях штрихов реек.

Приборы. Для нивелирования I класса используют штриховые рейки с инварной полосой и высокоточные нивелиры, имеющие трубу с увеличением 40^х, контактный цилиндрический уровень с ценой деления не более 12” на 2 мм или компенсатор с ошибкой самоустановки линии визирования не более 0,2”, оптические микрометры с ценой деления 0,05 мм. Из современных высокоточных нивелиров наиболее пригодны нивелиры типа Н-05 и Ni-004.

Методика нивелирования. Нивелирование I класса выполняют методом совмещения с наивысшей точностью и возможно полным исключением систематических ошибок. Длина визирного луча – до 50 м, неравенство расстояний от нивелира до реек на станции – не более 0,5 м, накопление в секции – до 1 м, высота визирного луча над почвой – не менее 0,8 м; при длине визирного луча 25 м и меньше высота визирного луча может быть уменьшена до 0,5 м. Последовательность наблюдения на станции в прямом ходе – правая и левая линии – на нечетной станции по схеме З_о – П_о – П_д – З_д; на четной станции П_о – З_о – З_д – П_д; в обратном ходе на нечетных станциях - П_о – З_о – З_д – П_д, на четных - З_о – П_о – П_д – З_д.

Контроль и допуски. На каждой станции вычисляют: 1) превышение h_o по основной и h_д дополнительной шкалам реек правой и левой линий; разности d = h_д – h_о ≤ 0,5 мм; 2) расхождения между превышениями задней пары костылей данной станции и превышением передней пары костылей предыдущей станции не должно превышать 0,7 мм; 3) по каждой секции между смежными реперами в ходе и участку между фундаментальными реперами в ходе вычисляют попарно суммы превышений [ h_п ]_пр по правой и [ h_л ]_пр левой линиям прямого, [ h_п ]_обр и [ h_л ]_обр обратного ходов; расхождения h правой и левой линий не должны превышать (2√L) мм при числе n станций на 1 км хода до 15 и (3√L) мм при n > 15. Вычисляют [ h_ср ]_пр = ([ h_п ] + [ h_л ])_пр / 2 и [ h_ср ]_обр = ([ h_п ] + [ h_л ])_обр / 2, расхождения между ними не должны превышать (3√L) мм при n ≤ 15 и (4√L) мм при n > 15. L – длина хода в км.

Нивелирование II класса

Схема построения. Ходы нивелирования II класса опираются на реперы нивелирования I класса, образуя полигоны с периметром 400 – 1000 км. В районах, не имеющих ходов нивелирования I класса, нивелирную сеть II класса строят самостоятельно с такими же параметрами. Ходы нивелирования II класса прокладывают по улучшенным путям сообщений, а при их отсутствии – по берегам морей и рек, их связывают с морскими и речными водомерными установками. Нивелирные ходы II класса прокладывают по одной паре костылей в прямом и обратном направлениях смежными секциями, как и при нивелировании I класса.

Приборы. Применяют штриховые рейки с инварной полосой м высокоточные нивелиры с теми же требованиями к ним, что и для I класса. Из современных высокоточных уровенных нивелиров наиболее пригодны Н-05, Н1, Н2, НА, Ni-004 и нивелиры с компенсаторами НС-2, Ni-1, Ni-002, Ni-005, Ni-007.

Методика нивелирования. Нивелирование II класса выполняют методом совмещения. Уравненное превышение в ходе длиной 1 км определяют со с.к. случайной ошибкой не более 0,8 мм, а превышение на станции – 0,3 мм. Нормальная длина визирного луча – 65 м, а при увеличении зрительной трубы не менее 44^х – до 75 м. Неравенство расстояний от нивелира до реек на станции – до 1 м, накопление в секции – не более 2 м. Высоты визирного луча над почвой – не менее 0,5 м. При длине визирного луча 30 м и менее высота визирного луча может быть уменьшена до 0,3 м. Последовательность наблюдений на станции в прямом и обратном ходах, на нечетных и четных станциях такая же, как и при нивелировании I класса.

Контроль и допуски. На каждой станции d = h_д – h_о ≤ 0,7 мм. Для прямого и обратного ходов по каждой секции вычисляют [h]_пр прямого и [h]_обр обратного ходов. Расхождения этих сумм не должно превышать (5√L) мм при числе n станций на 1 км хода до 15 и (6√L) мм при n > 15.