Технические теодолиты, их устройство, измерение горизонтальных углов способом приёмов

2.1. Цель, состав и порядок выполнения работы

Цель работы:

ознакомиться с устройством технических теодолитов Т30, 2Т30, 2Т30П и 4Т30П, с их отсчётными приспособлениями, с методикой измерения горизонтальных углов способом приёмов, приобрести навык измерения горизонтальных углов способом приёмов.

Работа выполняется индивидуально каждым студентом. Студент получает методическое пособие и теодолит. Преподаватель задаёт номер станции установки прибора и номера марок, между которыми необходимо измерить горизонтальные углы.

В состав работы входит:

1) ознакомление с устройством теодолита Т30 или его модификаций 2Т30, 2Т30П, 4Т30П;

2) установка теодолита в рабочее положение;

3) измерение горизонтальных углов способом приёмов, обработка журнала измерения горизонтальных углов.

При сдаче лабораторной работы студент должен уметь отвечать на контрольные вопросы преподавателя.

Основные части теодолита

Приспособление позволяет с высокой точностью замерять углы в пространстве и работать в горизонтальной или вертикальной плоскости. Как правило, выбирается относительный метод, когда за основу принимается эталонный объект, а по нему уже отсчитывается искомый угол. Измерение таким способом известно с XIX века, но сегодняшние теодолиты — это усовершенствованные приспособления, которых существует несколько разновидностей.

Шкала. Этот элемент, представленный горизонтально или вертикально расположенным кругом, показывает результат. Находится на подставке, имеющей регулировочные винты для управления главными узлами. Измеритель смотрит в окуляр, управляемый винтами, которые позволяют навести окуляр на объект и закрепить его, когда найдена контрольная точка.

Лимб и алидада. Части горизонтального круга, активно использующиеся при измерении горизонтальных углов.

• Лимб — это стационарное стеклянное кольцо с делениями на 360°.
• Алидада — элемент, вращающийся с примыкающей частью прибора и выставляющий отсчет.

Для фиксации отсчета и дальнейшего проведения измерений относительно него закрепляется специальный винт и отпускается лимб, корпус в этом случае останется неподвижным, двигаться же будут лимб и алидада.

Это и есть главные части теодолита. Но снимать показания помогают и другие устройства, с которыми тоже будет полезно познакомиться. Степень горизонтальности установки теодолита контролируется с помощью цилиндрического уровня, а точку отсчета потерять не дает оптический центрир. Отсчеты снимаются по микроскопу, и это финальная стадия работы замерщика.

2.2.1. Классификация теодолитов

Теодолит

– это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов.

В настоящее время отечественными заводами в соответствии с действующим ГОСТом 10529–96 изготавливаются теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и Т30.

Для обозначения модели теодолита используется буква Т и цифры, указывающие угловые секунды средней квадратической ошибки однократного измерения горизонтального угла.

· По точности теодолиты подразделяются на три группы:

– технические

Т30, предназначенные для измерения углов со средними квадратическими ошибками до ±30″;

– точные

Т2 и Т5 – до ±2″ и ±5″;

– высокоточные

Т05 и Т1 – до ±1″.

ГОСТом 10529 – 96 предусмотрена модификация точных и технических теодолитов. Так, например, теодолит Т5 должен изготовляться в двух вариантах: с цилиндрическим уровнем при алидаде вертикального круга и с компенсатором, заменяющим этот уровень. Теодолит с компенсатором при вертикальном круге обозначается Т5К. Компенсатор представляет собой линзу или призму, подвешенную на четырех тонких проволоках. При наклоне оси вращения теодолита (вертикальной оси) в небольших пределах (1′ – 2′) линза, сместившись под действием силы тяжести, сместит изображение делений вертикального круга таким образом, что отсчет по нему будет соответствовать отвесному положению оси вращения прибора, т. е. автоматически компенсирует наклон этой оси. Поэтому отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси будет равным или близким 0° даже при не строго отвесном положении оси вращения теодолита. Этот отсчет называют местом нуля.

Технические и эксплуатационные характеристики теодолитов постоянно улучшаются. Шифр обновленных моделей начинается с цифры, указывающей на соответствующее поколение теодолитов: 2Т2, 2Т5К, 3Т5КП, 3Т30, 3Т2, 4Т30П и т. д.

· По конструкции, предусмотренной ГОСТом 10529–96 типы теодолитов делятся на повторительные и неповторительные.

У повторительных

теодолитов лимб имеет закрепительный и наводящий винты и может вращаться независимо от вращения алидады.

Неповторительная

система осей предусмотрена у высокоточных теодолитов.

2.2.2. Устройство теодолитов

Устройство теодолита основано на принципе измерения горизонтального угла (рис. 15).

При геодезических работах измеряют не угол между сторонами, а его ортогональную (горизонтальную) проекцию, называемую горизонтальным углом. Так, для измерения угла АВС

(рис. 15) нужно предварительно спроектировать на горизонтальную плоскость точки
А
,
В
, и
С
и измерить горизонтальный угол
abc= β
.

Рассмотрим двугранный угол между вертикальными плоскостями V1

и
V2
, проходящими через стороны угла
АВС
. Угол
β
для данного двугранного угла является линейным. Следовательно, углу
β
равен всякий другой линейный угол, вершина которого находится в любой точке на отвесном ребре
ВВ1
двугранного угла, а стороны его лежат в плоскости, параллельной плоскости
М
. Итак, для измерения величины угла
β
можно в любой точке, лежащей на ребре
ВВ1
двугранного угла, допустим в точке
b1
, установить горизонтальный круг с градусными делениями и измерить на нем дугу
a1c1
, заключенную между сторонами двугранного угла, которая и будет градусной мерой угла
a1b1c1
, равной
β
, т. е. угол
abc= β
.

Для измерения горизонтальных проекций углов между линиями местности в теодолите используется горизонтальный угломерный круг с градусными делениями, называемый лимбом

. Стороны угла проектируют на лимб с использованием подвижной визирной плоскости
зрительной трубы
. Она образуется
визирной осью
[1] трубы при её вращении вокруг горизонтальной оси. Данную плоскость поочередно совмещают со сторонами угла
ВА
и
ВС
, последовательно направляя визирную ось зрительной трубы на точки
А
и
С
. При помощи специального отсчетного приспособления
алидады
, которая находится над лимбом соосно с ним и перемещается вместе с визирной плоскостью, на лимбе фиксируют начало и конец дуги
a1c1
(см. рис. 15), беря отсчеты по градусным делениям. Разность взятых отсчетов является значением измеряемого угла
β
.

Лимб и алидада, используемые для измерения горизонтальных углов, составляют в теодолите горизонтальный круг

17 (рис. 16).
Ось вращения алидады горизонтального круга называют основной осью теодолита
.

В теодолите также имеется вертикальный круг

18 (рис. 16) с лимбом и алидадой, служащий для измерения вертикальных проекций углов – углов наклона. Принято считать углы наклона выше горизонта положительными, а ниже горизонта – отрицательными. Лимб вертикального круга обычно наглухо скреплён со зрительной трубой и вращается вместе с ней вокруг горизонтальной оси теодолита.

Рис.16. Устройство теодолита Т30: 1 – основание; 2 – исправительный винт цилиндрического уровня; 3, 4 – закрепительный и наводящий винты алидады; 5 – цилиндрический уровень; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – кремальера; 8 – закрепительный винт зрительной трубы; 9 – визир; 10 – окуляр зрительной трубы; 11 – окуляр отсчетного микроскопа; 12 – колонка; 13 – подставка; 14 – закрепительный винт лимба; 15 – подъемный винт; 16 – наводящий винт лимба; 17 – горизонтальный круг; 18 – вертикальный круг; 19 – объектив зрительной трубы; 20 – зеркальце для подсветки штрихов отсчетного микроскопа; 21 – кронштейн для ориентир-буссоли;

Перед измерением углов центр лимба горизонтального круга с помощью отвеса или оптического центрира устанавливают на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла, а плоскость лимба приводят в горизонтальное положение, используя с этой целью три подъемных винта 15 и цилиндрический уровень 5 (рис. 16). В результате данных действий основная ось теодолита должна совпасть с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла.

Для установки, настройки и наведения теодолита на цели в нем имеется система винтов: становой и подъемные винты, закрепительные (зажимные) и наводящие (микрометренные) винты, исправительные (юстировочные) винты.

Становым винтом теодолит крепят к головке штатива, подъемными винтами – горизонтируют.

Закрепительными винтами скрепляют подвижные части теодолита (лимб, алидаду, зрительную трубу) с неподвижными. Наводящими винтами сообщают малое и плавное вращение закрепленным частям.

Зрительные трубы теодолитов чаще всего бывают астрономические, дающие обратное (перевернутое) изображение. Но в последнее время применяются трубы, которые дают прямое изображение.

При наблюдении предметов на них наводится вполне определенная точка трубы. Такой точкой является центр сетки нитей, представляющий собою пересечение горизонтальной нити и продолженной вертикальной. Сетка нитей (рис.17) видна в поле зрения трубы и изображена на специальной сеточной диафрагме, размещенной вблизи переднего фокуса окуляра. Сеточная диафрагма представляет собою стеклянную пластинку в металлической оправе.

Она может слегка перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях исправительными винтами сетки. Симметрично относительно горизонтальной нити нанесены дальномерные штрихи для определения расстояний.

К оптическим характеристикам зрительной трубы относятся: увеличение, поле зрения, относительная яркость и разрешающая способность, которую принимают за точность визирования трубой.

Увеличение зрительной трубы показывает во сколько раз увеличивается размер предмета, рассматриваемого в зрительную трубу, по сравнению с размером этого же предмета, видимого невооруженным глазом.

Полем зрения трубы называется то пространство, которое видно в трубу при ее неподвижном положении.

Яркость изображения определяется количеством света, которое падает на глаз в секунду времени на квадратный миллиметр изображения. Такая яркость называется абсолютной, ее нельзя выразить определенным числом. Поэтому пользуются относительной яркостью, представляющей собой отношение абсолютной яркости вооруженного зрительной трубой глаза и невооруженного глаза.

Для приведения осей и плоскостей прибора в отвесное или горизонтальное положение служат уровни, они бывают двух типов: круглые — для предварительной, грубой установки приборов и цилиндрические — для окончательной, точной установки. Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой отшлифована в виде бочкообразного сосуда, в продольном сечении представляющего дугу окружности некоторого радиуса.

Стеклянные сосуды уровней заполняют эфиром или смесью эфира со спиртом в подогретом состоянии. Когда наполнитель остынет и сожмется в объеме, образуется пространство, заполненное парами наполнителя, то есть пузы­рек. При изменении температуры пары наполнителя легко переходят из парообразного состояния в жидкое и наоборот, отчего размеры пузырька изменяются. В цилиндрических уровнях добиваются, чтобы длина пузырька составляла примерно 1/3 длины трубки при температуре +20°С. Чтобы можно было судить о перемещении пузырька, на наружной поверхности уровня наносятся штрихи. Расстояние между штрихами обычно равно 2 мм. Середина трубки уровня называется нуль-пунктом. На цилиндрическом уровне нуль-пункт обычно не обозначается, а относительно него штрихи наносятся симметрично. Касательная к внутренней поверхности трубки, проходящая через нуль-пункт вдоль длины цилиндрического уровня, называется осью уровня. Когда середина пузырька уровня совпадает с нуль-пунктом, ось уровня занимает горизонтальное положение. При смещении пузырька уровня на одно деление ось уровня наклоняется на некоторый угол, который называется ценой деления уровня. Чем меньше цена деления уровня, тем чувствительнее, точнее уровень.

Рассмотрим подробно устройство и характеристики теодолита Т30 и его модификаций (2Т30, 4Т30П), которые обычно используются в инженерно-геодезических работах.

Теодолит Т30

(рис.16) и его модификации относятся к разряду технических с повторительной системой вертикальной оси. Система отсчитывания односторонняя. Увеличение трубы 18х (Т30) и 20х (2Т30, 4Т30П), пределы визирования от 1,2 м до бесконечности, цена деления цилиндрического уровня 45″. Данные теодолиты применяются для прокладывания теодолитных и тахеометрических ходов, плановых и высотных съемок.

На зрительной трубе (см. рис.16) имеется оптический визир 9, в поле зрения которого виден светлый крест. Этот крест совмещается с целью (предметом), который должен попасть в поле зрения трубы, но изображение предмета может быть размытым (иногда его изображение вообще не будет видно). Чтобы изображение предмета было четким, сначала вращением диоптрийного кольца окуляра трубы 10 получают отчетливое изображение сетки нитей (это действие называется установкой зрительной трубы по глазу). Затем с помощью кремальеры 7 перемещают в трубе специальную фокусирующую линзу до тех пор, пока изображение цели не станет четким, т. е. выполняют установку трубы по предмету. После этого зажимные винты зрительной трубы 8 и алидады горизонтального круга 3 закрепляются, и микрометренными винтами алидады 4 и трубы 6 центр сетки нитей наводится на предмет.

В теодолите Т30 подставка 13 жестко скреплена с основанием 1, служащим одновременно донцем футляра, что позволяет закрывать теодолит футляром, не снимая его со штатива. Ось вращения теодолита устанавливается в отвесное положение с помощью подъемных винтов 15 и цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга 5.

Полая вертикальная ось теодолита позволяет центрировать прибор над точкой местности с помощью зрительной трубы. Прибор снабжается окулярными насадками для зрительной трубы и микроскопа, которые применяют при наблюдении предметов, расположенных относительно горизонта под углом более 45° .

В теодолитах Т30 имеется только один цилиндрический уровень при алидаде горизонтального круга 5, который прикрепляется к подставке зрительной трубы параллельно визирной плоскости. Положение уровня изменяется юстировочными (исправительными) винтами 2. При алидаде вертикального круга уровня нет.

Теодолит по особому заказу может быть укомплектован ориентир-буссолью и уровнем, который прикрепляется к трубе для нивелирования горизонтальным визирным лучом. Обычно к зрительной трубе прикрепляют два визира. При установке уровня на трубе один из визиров должен быть снят.

На рис.18 приведено устройство технического теодолита 4Т30П.

Рис. 18. Устройство теодолита 4Т30П: 1 – головка штатива; 2 – основание; 3 – подъемный винт; 4 – наводящий винт алидады; 5 – закрепительный винт алидады; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – окуляр зрительной трубы; 8 – предохранительный колпачок сетки нитей зрительной трубы; 9 – кремальера; 10 – закрепительный винт зрительной трубы; 11 – объектив зрительной трубы; 12 – цилиндрический уровень; 13 – винт поворота лимба; 14 – закрепительный винт; 15 – окуляр отсчетного микроскопа с диоптрийным кольцом; 16 – зеркальце для подсветки штрихов отсчетного микроскопа; 17 – колонка; 18 – ориентир-буссоль; 19 – вертикаль­ный круг; 20 – визир; 21 – диоптрийное кольцо окуляра зрительной трубы; 22 – исправительные винты цилиндрического уровня; 23 – подставка

В качестве отсчетных приспособлений в технических теодолитах применяются штриховой и шкаловой микроскопы (рис. 19).

В теодолите Т30 отсчетное приспособление выполнено в виде штрихового микроскопа (рис. 19, а), позволяющего брать отсчеты с точностью 1′, а в его модификациях (2Т30, 4Т30П) – шкалового микроскопа тридцатисекундной точности (рис. 19, б, в).

Рис. 19. Поле зрения отсчетных устройств: а

– штрихового микроскопа с отсчетами по вертикальному кругу 358°48′ , по горизонтальному 70°04′;
б
– шкалового микроскопа с отсчетами: по вертикальному кругу 1°11,5′, по горизонтальному 18°22′ ;
в
– по вертикальному кругу – минус 0°46,5′, по горизонтальному – 95°47′.

Изображение штрихов и цифр обоих кругов передаются в поле зрения микроскопа. Поворотом и наклоном зеркала 16 (см. рис. 18) достигают оптимального освещения поля зрения микроскопа и вращением диоптрийного кольца его окуляра 15 устанавливают по глазу четкое изображение отсчетного устройства.

В верхней части поля зрения отсчётного микроскопа, обозначенной буквой В, видны штрихи вертикального круга; в нижней части, обозначенной буквой Г – штрихи горизонтального круга.

В штриховом микроскопе теодолита Т30 в середине поля зрения виден штрих, относительно которого осуществляется отсчет по лимбу (рис. 19, а

). Перед отсчетом по лимбу необходимо определить цену деления лимба. В теодолите Т30 цена деления лимба составляет 10 угловых минут, так как градус разделен на шесть частей. Число минут оценивается на глаз в десятых долях цены деления лимба. Точность отсчета составляет 1′.

В шкаловом микроскопе в поле зрения видна шкала, размер которой соответствует цене деления лимба (рис. 19, б

,
в
). Для теодолита технической точности размер шкалы и цена деления лимба равны 60′. Шкала разделена на двенадцать частей и цена ее деления составляет 5 угловых минут. Если перед числом градусов знака минус нет, отсчет производится по шкале от 0 до 6 в направлении слева направо (рис. 19,
б
). Если перед числом градусов стоит знак минус, то минуты отсчитываются по шкале вертикального круга от –0 до –6 в направлении справа налево (рис. 19,
в
). Десятые доли цены деления шкалы берутся на глаз с точностью до 30».

Чтобы теодолит обеспечивал получение неискаженных результатов измерений, он должен удовлетворять соответствующим геометрическим и оптико-механическим условиям. Действия, связанные с проверкой этих условий, называют поверками

. Поверки теодолита выполняются в соответствии с паспортом-инструкцией, прилагаемой к прибору, или инструкцией по проведению технологической поверки геодезических приборов [2].

Если какое-либо условие не соблюдается, с помощью исправительных винтов производят юстировку

прибора.

Поверки, юстировки и исследования теодолитов

Поверки и юстировки теодолитов производят для выявления и устранения ошибок, вызванных отступлением от геометрических и оптико-механических требований, заложенных в конструкцию прибора.

1. Ход подъемных винтов должен быть плавным, размеренным, без качки и заеданий.

Регулируют ход винта, вращая при помощи шпильки регулировочную гайку в ту или другую сторону до тех пор, пока не будет достигнут равномерный ход винтов.

2. Азимутальная устойчивость штатива и треножника должна быть обеспечена при вращении алидады горизонтального круга.

Закрепляют теодолит на штативе, приводят вертикальную ось вращения прибора в отвесное положение, наводят сетку нитей зрительной трубы на какой-нибудь резко выделяемый предмет. При приложении слабых вращательных усилий к головке штатива сетка нитей зрительной трубы не должна отклоняться от предмета. В противном случае следует туже затянуть винты шарнира (барашки) ножек штатива.

Добившись устойчивости штатива, аналогично проверяют устойчивость треножника теодолита, при обнаружении отклонения сетки от изображения предмета следует подтянуть гайки, регулирующие ход подъемных винтов треножника.

3. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита.

Устанавливают поверяемый уровень параллельно линии, соединяющей два подъемных винта треножника и, вращая их в противоположных направлениях, приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Затем устанавливают уровень по направлению третьего подъемного винта и вновь приводят пузырек в нуль-пункт, чтобы привести ось вращения теодолита примерно в вертикальное положение. Берут отсчет по горизонтальному кругу и поворачивают алидаду горизонтального круга точно на 180°,точность установки проверяют по отсчетам по горизонтальному кругу. Если пузырек уровня отклонится от нуль-пункта, то его перемещают на половину дуги отклонения исправительным (юстировочным) винтом уровня, а на вторую половину — подъемным винтом треножника, по направлению которого он стоит.

Поверку и исправление следует выполнять до тех пор, пока после поворота алидады на 180° пузырек цилиндрического уровня будет либо оставаться в нуль-пункте, либо отклоняться от него не более чем 0,5 деления.

Поверка оси цилиндрического уровня по алидаде горизонтального может быть выполнена по способу Г. Ф. Лысова. Для этого теодолит устанавливают так, чтобы плоскость лимба была наклонена к горизонту не более чем на 2°, затем вращают алидаду с уровнем до тех пор, пока пузырек не станет в нуль-пункт, и берут отсчет по горизонтальному кругу, например 36°18`. Продолжают вращать алидаду до второго захода пузырька уровня в нуль-пункт и делают второй отсчет, например 218°02.`, После этого устанавливают алидаду на средний отсчет ± 90°. В нашем примере 37°10`.

4. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения теодолита.

Устанавливают при помощи исправленного цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга ось вращения теодолита в отвесное положение. Затем пузырек круглого уровня устанавливают в нуль-пункт при помощи трех винтов, крепящих оправу круглого уровня.

5. Визирная ось зрительной трубы теодолита должна быть перпендикулярна к оси ее вращения.

Приводят ось вращения теодолита в отвесное положение и наводят центральную точку пересечения сетки нитей зрительной трубы на удаленный, хорошо видный предмет. Затем берут отсчет по горизонтальному кругу (например, при круге право П^, переводят зрительную трубу через зенит и вновь наводят пересечение нитей сетки на тот же предмет, делают отсчет по горизонтальному кругу (при круге лево Л^ и вычисляют их разность: Пх—JIX. Полученная разность отсчетов Лх—П, может содержать ошибку, вызванную не только влиянием несоблюдения поверяемого условия, т. е. коллимационной ошибки С, но и эксцентриситетом алидады, величина которого в отдельных экземплярах теодолитов может достигать + Г. С целью исключения влияния эксцентриситета горизонтального круга в теодолитах с односторонним отсчитыванием берут отсчет по горизонтальному кругу, например Л2. Открепляют винт треножника, повертывают теодолит в треножнике на 180°, приводят вертикальную ось вращения теодолита в отвесное положение. Вновь наводят на тот же предмет, берут отсчет П2 и вычисляют разность Л2—П2.

Для исправления следует установить по горизонтальному кругу отсчет Л—С или П + С. Затем отвернуть колпачок, закрывающий винты и винты сетки нитей, и шпилькой при`слегка отпущенных вертикальных исправительных винтах сетки переместить оправу боковыми исправительными винтами до совмещения пересечения центра сетки нитей с изображением наблюдаемого предмета. Устранение коллимационной ошибки достигается в несколько приемов.

6. Вертикальная нить сетки (или биссектор) должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы (лежать в коллимационной плоскости трубы).

Закрепляют теодолит на штативе и тщательно приводят по выверенному цилиндрическому уровню на алидаде горизонтального круга его вертикальную ось в отвесное положение. Выбирают отчетливо видимую точку k (например, на стене), вращая алидаду горизонтального круга наводящим винтом, смотрят, не сходит ли изображение точки k со средней горизонтальной нити сетки. Если изображение точки k будет отходить от горизонтальной нити сетки более чем на три толщины штриха для теодолитов Т5,$2Т5, Т5К, 2Т5К и на треть биссектора для теодолита ;Т 15 (если убудет двигаться в середине между штрихами биссектора), то сетка установлена правильно. В противном случае следует отвернуть колпачок, закрывающий исправительные винты сетки, слегка отпустить инты, скрепляющие окулярную часть с корпусом трубы, и повернуть окулярную часть так, чтобы при вращении алидады горизонтального круга изображение точки k не сходило с горизонтальной нити сетки. После установки сетки нитей закрыть винты и навернуть колпачок.

7. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита.

Приводят основную ось вращения теодолита в отвесное положение и, закрепив лимб, наводят центр пересечения сетки нитей на точку k (например, на стене), расположенную в 20—30 м от теодолита под углом 30—50° к горизонту, закрепляют алидаду. После этого опускают зрительную трубу теодолита примерно до горизонтального ее положения и отмечают на стене проекцию центральной точки пересечения сетки нитей ax. Поворачивают алидаду на 180°, переводят трубу через зенит и вновь наводят пересечение центральной точки нитей на ту же точку k, затем опускают трубу до того же положения, как и в первом случае, и отмечают на стене проекцию точки пересечения сетки нитей а2. Если отмеченные на стене точки ах и а., не выходят за пределы биссектора нитей, то такой наклон оси вращения трубы теодолита допустим. Устранение несоблюдения поверяемого условия производится только в мастерской.

8. Место нуля вертикального круга должно быть близким к нулю.

Устанавливают в рабочее положение теодолит. Пересечением центральной точки сетки нитей зрительной трубы теодолита наводят на какую-нибудь хорошо видимую, удаленную на 150—200 м точку k и приводят пузырек уровня на алидаде вертикального круга в нуль-пункт в теодолитах Т15, Т5 и 2Т5. В теодолитах Т15К, Т5 и Т5К нет уровня при вертикальном круге, его роль выполняет самоустанавливающая система оптического компенсатора. Берут отсчет по вертикальному кругу. Переводят трубу через зенит и вновь наводят пересечение сетки нитей на центральную точку ту же точку k и перед отсчетом по вертикальному кругу пузырек уровня при алидаде вертикального круга приводят в нуль-пункт.

Место нуля (МО) вычисляют по формулам:

для теодолитов Т15, Т5 и Т5К

(3.2)

где П — отсчет по вертикальному кругу при круге право; J1 — отсчет по вертикальному кругу при круге лево;

для теодолитов Т15К, 2Т5 и 2Т5К, шкалы микроскопов вертикальных кругов которых имеют двойную оцифровку

(3.3)

Если МО отличается от нуля более чем на двойную точность оптического микрометра, его исправляют следующим образом.

В теодолитах Т15, Т5, 2Т5 устанавливают пузырек уровня при вертикальном круге в нуль-пункт и производят отсчет по вертикальному кругу. Затем наводящим винтом уровня уменьшают отсчет П—МО или МО —Л + 180° на величину места нуля (в случае необходимости прибавляют 360°) и ставят индекс отсчетного устройства на этот отсчет на вертикальном круге, а юстировочными винтами уровня вертикального круга приводят пузырек в нуль-пункт и снова повторяют поверку. Так повторяют поверку до тех пор, пока МО будет равно или близким 0°.

В теодолитах Т5К, 2Т5К приведение МО к 0° или близким к нему производится только в мастерской.

9. Одно деление горизонтального или вертикального круга должно быть равно длине шкалы отсчетного микроскопа.

Совмещают любой штрих горизонтального или вертикального круга с нулевым штрихом шкалы микроскопа. Отсчет снимают по следующему штриху круга. Разность между отсчитанным и номинальным его значением называют р е и о м. Величину рена определяют не менее чем по 12 совмещениям на разных участках каждого круга.

Для исправления рена микроскопа горизонтального круга теодолита необходимо предварительно снять боковую крышку подсветки и слегка ослабить винты нижнего блока. А затем, перемещая эти винты, а вместе с ними и оправу с линзами, вдоль оси, изменить увеличение микроскопа, т. е. добиться совмещения штрихов горизонтального круга со штрихами шкалы микроскопа. Исправление начинают с перемещения верхней линзы, при этом нарушится резкость изображения и появится параллакс. Затем, перемещая нижнюю линзу, устанавливают резкость изображения штрихов без заметного на глаз параллакса. По окончании установки следует закрепить винты и снова проверить рен.

Исправление рена вертикального круга производится аналогично изложенному для горизонтального круга путем перемещения линз объектива, закрепленных винтами верхнего блока.

10. Компенсатор теодолита должен обеспечивать неизменный отсчет по вертикальному кругу при наклоне вертикальной оси прибора в пределах, указанных в его паспорте.

Для поверки этого условия выбирают какую-либо визирную цель и устанавливают теодолит на штативе так, чтобы один из подъемных винтов треножника был расположен в направлении визирной цели. Приводят пузырек уровня при алидаде горизонтального круга в нуль-пункт и производят отсчет по вертикальному кругу при круге право П или круге лево Л. Затем наклоняют теодолит подъемным винтом треножника в направлении визирной цели на угол, ограничивающий диапазон действия компенсатора (определяя величину наклона по числу делений уровня), проверяют правильность установки теодолита по двум другим подъемным винтам, для этого наводят зрительную трубу на ту же цель и производят отсчет по вертикальному кругу. То же самое выполняют при наклоне теодолита на такой же угол в другую сторону, т. е. в сторону наблюдателя.

Отсчеты по вертикальному кругу, полученные при наклонах теодолита в двух противоположных направлениях (при положении пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункте), должны находиться в пределах точности отсчета по этому кругу. Кроме того, следует убедиться, что наклон теодолита в боковых направлениях не влияет на точность измерения вертикальных углов. Для этого наклоняют теодолит на такой же угол вправо и влево от наблюдателя, наводят зрительную трубу на ту же цель и производят отсчеты по вертикальному кругу. Полученные отсчеты также должны находиться в пределах Точности отсчитывания по кругу.

11. Визирная ось оптического центрира, размещенного в али-дадной части теодолита, должна совпадать с его вертикальной осью вращения.

Для выполнения этой поверки наблюдают за положением изображения точки местности относительно центра сетки нитей при вращении алидады вокруг вертикальной оси.

Если изображение точки местности уходит с центра сетки оптического центрира, тогда отвинчивают два винта и отсоединяют крышку оптического центрира от бовокой крышки теодолита.

Освобождая слегка винты, скрепляющие окулярное колено оптического центрира, и перемещая его в плоскости боковой крышки, добиваются совмещения визирной оси оптического центрира с вертикальной осью вращения теодолита.

Снова наблюдают за положением изображения точки местности относительно центра сетки при вращении алидадной части. В этом случае изображение точки местности не должно перемещаться относительно центра сетки оптического центрира.

В теодолитах 2Т2, 2Т5К и 2Т5 оптические центриры юстируют только в мастерской.

2.2.3. Измерение горизонтального угла способом приёмов

Цель

: освоить методику измерения углов и обработки результатов.

Принадлежности

: теодолит, штатив, отвес, журнал измерения горизонтальных углов.

Между двумя направлениями, выходящими из общей вершины, можно измерить два угла (рис. 20). Обычно при съёмке измеряют углы, лежащие по ходу справа. Поэтому, зная направление хода, легко установить, какой из двух углов искомый. Направление хода задают в обозначении угла, указывая вначале заднюю точку, затем станцию (вершину угла) и переднюю точку. На местности направление от задней точки через станцию к передней точке является направлением хода, а угол, лежащий справа от этого направления, – искомым углом β

.

Рис. 20. Схема измерения горизонтального угла способом приёмов

При измерении горизонтальный угол определяется как разность отсчетов по горизонтальному кругу (рис. 20)

,

где З

– отсчёт по горизонтальному кругу при наблюдении задней точки (
В
),
П
– отсчет при наблюдении передней точки (
А
).

Так как деления на горизонтальном круге подписаны с возрастанием по часовой стрелке, то отсчет на заднюю точку должен быть всегда больше отсчета при наблюдении передней точки. В том случае, когда нулевое деление на горизонтальном круге размещается внутри измеряемого угла, отсчёт на заднюю точку будет меньше отсчёта на переднюю точку, тогда для получения величины угла к отсчету на заднюю точку необходимо добавить 360°.

При измерении горизонтальных углов применяются следующие способы: 1) приемов;

2)
повторений
; 3)
круговых приемов
.

В способе приемов

горизонтальный угол измеряется при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы (см. табл.2), называемых
полуприемами
при «круге лево» (
Л
) и при «круге право» (
П
).

2.2.4. Установка теодолита в рабочее положение

Перед началом измерений следует проверить взаимодействие подвижных частей теодолита. Подъемные и наводящие винты установить в среднее положение. Не следует излишне затягивать зажимные винты алидады и трубы. Окончательное наведение трубы осуществлять однообразным вращением, лучше ввинчиванием. Всегда необходимо пользоваться средней частью винтовой нарезки всех наводящих устройств. После наведения на предмет не прилагать к трубе, подставкам трубы и алидаде каких-либо усилий, которые могут вызвать смещение частей теодолита.

Для измерения горизонтального угла теодолит ставится над вершиной измеряемого угла, центрируется и горизонтируется. Центрирование и горизонтирование взаимно зависимы, поэтому после горизонтирования необходимо проверить центрирование и, если нужно, произвести исправление, а затем проверить горизонтирование.

Центрирование теодолита выполняют в следующей последовательности. К крючку станового винта подвешивают нить отвеса. Головку штатива располагают приблизительно горизонтально над вершиной угла. После закрепления ножек штатива центрирование достигается передвижением теодолита по головке штатива при ослабленном становом винте. При этом острие отвеса совмещают с точкой закрепления вершины угла. Поскольку длины сторон измеряемого угла в аудитории малы, отклонение отвеса от точки должно быть не более 2 мм.

Точное центрирование теодолита Т30 и 2Т30 производят зрительной трубой, повёрнутой объективом вниз, при этом теодолит горизонтируют, на вертикальном круге устанавливают отсчёт, равный 180° — МО

и передвижением теодолита по головке штатива добиваются совмещения креста сетки нитей с точкой вершины угла.

Для горизонтирования теодолита цилиндрический уровень устанавливают по направлению двух подъёмных винтов (рис. 21, а) и вращением этих винтов в разные стороны приводят пузырёк в нуль-пункт. Далее поворачивают теодолит на 90° (рис. 21, б) и вращением третьего подъёмного винта приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. После этого возвращают прибор в первоначальное положение (рис. 21, а), и если пузырёк уровня отклонился от нуль-пункта, вращением винтов А и В снова приводят его нуль-пункт. Затем поворачивают теодолит на 180° (рис. 21, в). Если пузырёк остался на середине или сместился менее чем на одно деление, то вертикальная
ось вращения теодолита приведена в отвесное положение
. Если пузырёк отклонился от нуль-пункта более чем на одно деление, то необходимо исправить положение уровня при алидаде горизонтального круга, т. е. выполнить юстировку уровня. Для этого пузырёк возвращают к нуль-пункту на половину дуги отклонения, действуя исправительными винтами цилиндрического уровня. Их вращают с помощью специальной шпильки, которая входит в комплект прибора. Если пузырёк уровня требуется сместить по направлению к исправительным винтам, то верхний винт следует ослабить, а нижний подтянуть. После юстировки уровня действия по горизонтированию теодолита повторяют.

Рис. 21 Схема горизонтирования теодолита

Внимание!

Перемещение пузырька исправительными винтами цилиндрического уровня начинают всегда с ослабления одного из винтов и вращают их в одном направлении.

После центрирования и горизонтирования подготавливают зрительную трубу к наблюдениям.

Сначала устанавливают окуляр по глазу, для чего направляют трубу на какой – либо светлый фон и вращают диоптрийное кольцо окуляра так, чтобы нити сетки были видны резко очерченными. Затем – по предмету. Для этого с помощью визира наводят трубу на заднюю точку и добиваются четкого её изображения вращением кремальерного винта, т. е. перемещением фокусирующей линзы в трубе изображение предмета совмещают с плоскостью сетки нитей.

Далее закрепляют зажимные винты зрительной трубы и алидады горизонтального круга, и наводящими винтами алидады и трубы изображение точки приводят в центр сетки нитей (рис. 22).

Если изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей, то при перемещении глаза относительно окуляра центр сетки нитей будет смещаться с наблюдаемой точки. Такое явление называют параллаксом. Он устраняется небольшим поворотом кремальеры.

Требования перед работой

Перед измерением углов теодолит проверяется. Нужно проверять специальную отметку или пломбу, а также периодически — геометрические параметры, так как ошибка в пару градусов со временем может привести к катастрофе!

• Важна абсолютная вертикальность оси алидады и ее перпендикулярность цилиндрическому уровню.
• Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна ей, не выполнив этого коллимационного условия, четкая система отсчета невозможна.
• Оси трубы и алидады должны быть перпендикулярными.
• Проверяем, насколько измерительная сетка расположена в вертикальной коллимационной плоскости.