Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Марта 2014 в 12:09, курс лекций
Работа содержит курс лекций по "Геодезии".
По мере накладки точек на план по ним в соответствии с абрисами вычерчивают предметы местности и контуры и заполняют их установленными условными знаками. Составленный план тщательно корректируют; при возможности следует сличить план с местностью.
Затем выполняют зарамочное оформление и вычерчивают план тушью с соблюдением правил топографического черчения.
Лекция № 7
Классификация теодолитов
1. Существующие типы теодолитов различаются по точности, виду отсчетных устройств, конструкции системы вертикальных осей горизонтального круга и назначению.
В зависимости от точности измерения горизонтальных углов теодолиты могут быть разделены на три типа.
1. Высокоточные Т05 и Т1, предназначенные для измерения углов в триангуляции и полигонометрии 1-го и 2-го классов.
2. Точные Т2 — для измерения углов в триангуляции и полигонометрии 3-го и 4-го классов; Т5 — для измерения углов в триангуляционных сетях и полигонометрии 1-го и 2-го разрядов.
3. Технические Т15, ТЗО и Т60 — для измерения углов в теодолитных и тахеометрических ходах и съемочных сетях, а также для выполнения разбивочных работ на местности.
В условных обозначениях теодолитов цифра означает среднюю квад-ратическую погрешность измерения горизонтального угла одним приемом в секундах; для теодолита Т5 тв =5", для ТЗО тв = 30" и т. д.
По виду отсчетных устройств различают верньерные и оптические теодолиты. Отсчетные устройства в виде верньеров использовались в теодолитах с металлическими кругами (ТТ-50, Т-5 и др.). Теодолиты со стеклянными угломерными кругами и оптическими отсчетными устройствами называются оптическими; в них с помощью оптической системы изображения горизонтального и вертикального кругов передаются в поле зрения специального микроскопа.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются только оптические теодолиты. Выпуск теодолитов с металлическими кругами и верньерами прекращен. В последние годы взамен теодолитов серии Т налажен выпуск более совершенных теодолитов унифицированных серий 2Т, ЗТ и 4Т (например: 2Т2, ЗТ2, 2Т5, ЗТ5, 2Т15, 4Т15, 2Т30, 4Т30 и др.).
2. По конструкции системы вертикальных осей горизонтального круга теодолиты подразделяются на неповторительные и повторительные.
У неповторительных теодолитов лимбы имеют только закрепительные винты либо приспособления для поворота и закрепления его в различных положениях. Повторительные теодолиты имеют специальную повторительную систему осей лимба и алидады, позволяющую лимбу совместно с алидадой вращаться вокруг своей оси. Такой теодолит позволяет поочередным вращением алидады несколько раз откладывать (повторять) на лимбе величину измеряемого горизонтального угла, что повышает точность измерений.
3. По назначению различают следующие типы теодолитов.
1. Геодезические (собственно теодолиты) — предназначены для измерения горизонтальных и вертикальных углов.
2. Тахеометры — предназначены для измерения горизонтальных и вертикальных углов и определения расстояний с помощью нитяного дальномера или оптическими дальномерными насадками, что позволяет выполнять с их помощью тахеометрическую съемку. Все технические теодолиты (Т15, ТЗО и др.) являются тахеометрами.
3. Теодолиты специального назначения: астрономические теодолиты (АУ2"/10", АУ2"/2") — предназначены для определения широты, долготы и азимутов на основе астрономических наблюдений; маркшейдерские теодолиты (Т15М, ТЗОМ, 2Т30М) для измерений в подземных горных выработках; специализированные теодолиты — гиротеодолиты, фототеодолиты, лазерные теодолиты, кодовые теодолиты и др.
В инженерной практике наибольшее распространение получили оптические теодолиты типов ТЗО, Т15 и Т5.
Лекция № 9
Принципиальная схема устройства теодолита
3. Вертикальный круг теодолита
1. В соответствии с принципом измерения горизонтального и вертикального углов конструкция теодолита должна включать следующие части.
Основной частью теодолита является механическая конструкция, состоящая из лимба 3 и алидады 2, которую обобщенно принято называть горизонтальным кругом. В процессе измерения горизонтального угла плоскость лимба должна быть горизонтальной, а его центр — устанавливаться на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла.
Отвесная линия ZZ, проходящая через ось вращения алидады горизонтального круга, называется осью вращения теодолита.
Ось вращения теодолита ZZ устанавливается в отвесное положение (плоскость лимба — в горизонтальное положение) по цилиндрическому уровню 9 с помощью трех подъемных винтов 1 подставки 10. Лимб и алидада снабжены зажимными (закрепительными) винтами, служащими для закрепления их в неподвижном положении, и наводящими винтами для их медленного и плавного вращения. Визирование на наблюдаемые цели осуществляется зрительной трубой 5, визирная ось W которой при вращении трубы вокруг горизонтальной оси НН образует проектирующую плоскость, называемую коллимационной. Зрительная труба соединена с алидадой горизонтального круга с помощью колонки 4. На одном из концов оси вращения зрительной трубы закреплен вертикальный круг 5, на алидаде 6 которого имеется цилиндрический уровень 7. Зрительная труба имеет закрепительный и наводящий винты.
При измерениях теодолит обычно устанавливается на штативе. Штатив состоит из металлической верхней части — головки и трех раздвижных (переменной длины) деревянных ножек. Концы ножек снабжены металлическими острыми наконечниками для вдавливания их в грунт и надежного закрепления штатива над точкой. Теодолит закрепляется на штативе становым винтом. К крючку станового винта привязывается нить отвеса, служащая продолжением вертикальной оси вращения прибора ZZ. С помощью отвеса теодолит центрируется над точкой, т. е. устанавливается таким образом, чтобы ось вращения прибора проходила через вершину измеряемого угла. Становые винты изготавливаются полыми, что дает возможность использовать для центрирования теодолита над точкой оптические центиры. Рассмотрим подробнее основные части теодолита.
Горизонтальный круг теодолита предназначен для измерения горизонтальных углов и состоит из лимба и алидады. Лимб является основной частью угломерного прибора и в оптических теодолитах представляет собой стеклянное кольцо. На скошенном крае лимба с помощью делительной машины нанесены равные деления.
Величина дуги лимба между двумя ближайшими штрихами называется ценой деления лимба. Цена деления лимба определяется по оцифровке градусных (или градовых) штрихов. Оцифровка лимбов обычно производится по часовой стрелке от 0 до 360°. Лимб закрывается металлическим кожухом, предохраняющим его от механических повреждений, влаги и пыли.
Роль алидады в современных теодолитах выполняют специальные оптические системы, являющиеся отсчетными устройствами (отсчетными индексами). Алидада может вращаться вокруг своей оси совместно с верхней частью теодолита относительно неподвижного лимба; при этом отсчет по горизонтальному кругу изменяется. Если алидада вращается вокруг оси совместно с лимбом (зажимной винт алидады за креплен, а лимб — откреплен), то отсчет по горизонтальному кругу остается неизменным.
Отсчетом по угломерному кругу называется угловая величина дуги между нулевым штрихом лимба и индексом алидады. Штрихи лимба, между которыми оказывается индекс, называются младшим и старшим штрихами. Для оценки интервала между младшим штрихом лимба и индексом служат отсчетные устройства.
В зависимости от типа и назначения приборов для взятия отсчетов по лимбу применяются верньеры, штриховые (микроскопы-оценщики) и шкаловые микроскопы, оптические микрометры и микроскопы-микрометры. В технических теодолитах старых конструкций с металлическими лимбами в качестве отсчетных устройств использовались верньеры, в оптических теодолитах применяются штриховые и шкаловые микроскопы и реже — микрометры. Принцип действия указанных отсчетных устройств основан на способности глаза с высокой точностью воспринимать совпадение штрихов одной шкалы со штрихами другой, а также оценивать десятые доли промежутка между штрихами.
Микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп) — это отсчетное устройство, в котором интервал между младшим штрихом и индексом оценивается «на глаз» до десятых долей делений лимба (рис. 37). Изображения шкал и индекс рассматривают через окуляр микроскопа, который располагается рядом с окуляром зрительной трубы.
В теодолите ТЗО в поле зрения микроскопа-оценщика строятся одновременно изображения шкал горизонтального и вертикального кругов с общим индексом. Отсчеты берут по одной стороне кругов с точностью до Г.
Шкаловый микроскоп широко используется в современных технических и точных теодолитах с односторонним отсчитыванием по лимбу. В поле зрения такого микроскопа видны изображения лимба и шкалы, длина которой равна изображению наименьшего (обычно градусного) деления лимба. Индексом для отсчета служит штрих лимба, расположенный в пределах шкалы.
На рис. 38, а показано поле зрения шкалового микроскопа теодолитов Т5 и Т15, имеющих шкалы для горизонтально-
го и вертикального кругов, каждая из которых разделена на 60 частей. Поскольку цена деления лимба 1°, одно деление шкалы соответствует 1'. При отсчете по микроскопу десятые доли наименьшего деления шкалы оцениваются на глаз с точностью до 0,Г.
В теодолитах Т15К, 2Т5К, 2Т30 и 4Т30П (рис. 38, б, в) отсчеты по горизонтальному кругу производятся по аналогии с предыдущим. Однако
шкала вертикального круга имеет два ряда цифр со знаками « + » и « - ». По нижнему ряду со знаком « - » берут отсчеты в случаях, если в пределах шкалы находится штрих вертикального круга с тем же знаком.
У теодолитов 2Т30 и 4Т30П цена деления шкал отсчетного микроскопа (рис. 38, в) равна 5', отсчеты по угломерным кругам берутся с точностью 0,5'. У теодолита 4Т30П в экспортном варианте горизонтальный (Я) и вертикальный (V) угломерные круги разделены на 360°, а цена деления шкал микроскопа составляет 1', т. е. аналогично теодолитам Т15
и Т5 (см. рис. 38, а).
У теодолита 4Т15П отсчеты по угломерным кругам берутся с помощью микрометра, обеспечивающего высокую точность отсчитывания (рис. 38, г). Для этого вращением рукоятки микрометра ближайший штрих лимба вводят в середину бифилярного индекса, после чего берут отсчет по шкале микрометра соответствующего угломерного круга с
точностью до 1'.
Результаты отсчитывания по угломерным кругам с помощью рассмотренных видов отсчетных устройств приведены на рис. 38.
На точность взятия отсчета по угломерным кругам оказывают влияние погрешности делений лимба, эксцентриситета алидады и некоторые другие. Эксцентриситетом алидады называют несовпадение оси вращения теодолита (оси вращения алидады) с центром лимба. Это вызывает смещение отсчетного индекса или шкалы отсчетного микроскопа относительно делений лимба, что влечет за собой взятие ошибочных отсчетов по лимбу. У технических оптических теодолитов влияние эксцентриситета алидады на точность взятия отсчетов не учитывается из-за малого его значения по сравнению с погрешностью отсчитывания по лимбу. Кроме того, при взятии отсчетов по лимбу при положениях вертикального круга влево от зрительной трубы и вправо от нее среднее арифметическое из отсчетов будет свободным от эксцентриситета алидады.
2. Уровни служат для приведения осей и плоскостей геодезических приборов в горизонтальное либо вертикальное положение. В точных приборах с помощью накладных уровней измеряют незначительные (порядка нескольких секунд) углы наклона осей. Уровни применяются также в виде самостоятельных приборов при монтаже технологического оборудования и в строительном деле. По форме различают цилиндрические и круглые (сферические) уровни.
Цилиндрический уровень. Цилиндрический уровень (рис. 42, а) представляет собой стеклянную трубку (ампулу), внутренняя поверхность которой в вертикальном продольном разрезе имеет вид дуги АВ крута радиуса от 3,5 до 200 м.
При изготовлении уровня ампулу заполняют легкоподвижной жидкостью (серным эфиром или спиртом), нагревают и запаивают. После охлаждения внутри ампулы образуется небольшое пространство, заполненное парами жидкости, которое называется пузырьком уровня. Для защиты от повреждений ампула заключается в металлическую оправу, заполненную гипсом. Юстировка уровня, т. е. его установка на приборе в требуемом положении, выполняется исправительными винтами.
На наружной поверхности ампулы наносятся деления через 2 мм (см. рис. 42, а). Средний штрих 0 шкалы принимается за нулевой и называется нуль-пунктом уровня. Касательная UU к дуге АВ внутренней поверхности уровня в нуль-пункте называется осью уровня.
Если пузырек уровня находится в нуль-пункте, то ось уровня горизонтальна. При наклоне оси уровня его пузырек перемещается. Центральный угол, соответствующий одному делению ампулы, называется ценой деления уровня
Следовательно, с помощью уровня можно измерять небольшие углы наклона линий, связанных с его осью. Если пузырек отклоняется от нуль-пункта на п делений, то угол наклона оси уровня к горизонту
v = nµ.
В геодезических приборах используют цилиндрические уровни с ценой деления от 1э до 2'. Цена деления зависит от радиуса внутренней поверхности ампулы уровня и служит мерой чувствительности уровня, т. е. способности его пузырька быстро и точно занимать наивысшее положение. Кроме того, чувствительность уровня зависит от качества шлифовки внутренней поверхности ампулы, свойств заполняющей жидкости, ее температуры и длины пузырька уровня (длинный пузырек обладает большей чувствительностью, чем короткий).
Нормальная длина пузырька уровня составляет 30 — 40% длины ампулы при температуре + 20°. Для сохранения длины пузырька при изменении температуры используют компенсированные уровни (рис. 42, б) либо уровни с запасной камерой — камерные уровни (рис. 42, в). Принцип устройства компенсированной ампулы основан на сокращении объема заполнителя путем помещения в ампулу стеклянной трубки 1 с запаянными концами.