Горизонтальные оси. Устройство горизонтальных осей.
Горизонтальная ось геодезического прибора служит для направления
вращения зрительной трубы и размещения на ней вертикального лимба
и других узлов и деталей. Направляющими вращения горизонтальной
оси являются цапфы, опирающиеся на подшипники (лагеры) в подставках
прибора.
Главное требование - геометрическая ось горизонтальной оси не
должна изменять своего положения при вращении трубы и перекладке
ее в лагерах. Отсюда основное конструктивное требование - равенство
диаметров цапф, их геометрическая точность и соосность и точность направляющих поверхностей лагер. Конструктивно с целью уменьшения
массы, возможности разместить внутри горизонтальной оси оптические
детали отсчетной системы без ущерба для прочности и жесткости оси
горизонтальная ось, как правило, выполняется в виде полой трубки.
Форма лагер и сопряжение с ними цапф горизонтальной оси определяются
типом и точностью прибора, массой всей системы горизонтальной
оси, необходимостью перекладки трубы в лагерах.
В большинстве конструкций форма цапф цилиндрическая, однако
встречаются конструкции и с коническим подшипником благодаря
простоте его изготовления и ремонта. На рис. 13 приведено соединение горизонтальной оси с подставкой
при помощи конического подшипника. Коническая ось / входит во втулку
2, укрепленную на колонке. На оси расположена зрительная труба
с наводяще-закрепительным приспособлением, а также насажена втулка
3, на которой крепится вертикальный круг
На рис. 14 показан цилиндрический лагер нивелира. Цапфа / опирается
на выступы 4 в нижней части 5 лагера, а сверху прижимается пружиной
2, укрепленной на застежке 3 лагера.
В большинстве конструкций цапфы опираются на лагеры внешней
поверхностью, однако встречаются конструкции, где внутренняя поверхность
цапфы 2 горизонтальной оси / охватывает лагер 3, имеющий направляющий
поясок, снаружи (рис. 15).
В простейших случаях высота лагер на подставках не регулируется.
В точных приборах для устранения неравенства подставок цапф такая
регулировка необходима. В цилиндрических лагерах такая регулировка
достигается эксцентриковыми втулками, несущими лагеры оси. Схема
такого устройства, примененного в теодолите Т1, и расчетные зависимости
приведены
в § 25 (см. рис. 23).
Рабочие меры геодезических инструментов. Основные требования к ним.
при геодезических измерениях линейные или
угловые величины сравниваются с соответствующими единицами -
рабочими мерами. Отмечено также, что рабочая мера может воспроизводить
лишь величину, измеряемую прямым измерением. Так, при
измерении линий и превышений прямым способом в приборе должна
быть линейная рабочая мера - рулетка, лента, проволока, рейка и т.п.
При измерении тех же линий, например, евстодальномером прямым
измерениям подвергается время или частота, поэтому рабочая мера
должна воспроизводить время или частоту.
К рабочим мерам, воспроизводящим угловые единицы, относятся
лимбы, разделенные но окружности на равные части; круговые
шкалы простейших преобразователей и отсчетных барабанов; угловые
рабочие меры фотоэлектрических, электротехнических, кодовых и других
преобразователей и отсчетных устройств; функциональные шкалы
углов, нанесенные на лимбах и основных рабочих мерах преобразователей
(например, шкалы тангенсов или синусов углов).
К рабочим мерам, воспроизводящим единицы длины, относятся:
проволоки базисные; шкаловые и штриховые ленты и рулетки; рейки
нивелирные и дальномерные; линейные шкалы и сетки приборов.
К рабочим мерам, воспроизводящим единицы частоты и времени,
относятся кварцевые эталоны частоты. Рабочие эталоны частоты
могут калиброваться по образцовым мерам частоты. Образцовые
частоты воспроизводятся стандартами частоты. Сравнение рабочих
и образцовых частот обеспечивается специальной службой времени
и национальных эталонов.
К рабочим мерам предъявляются следующие основные требования:
1) воспроизведение с заданной точностью целых, кратных или дробных
значений соответствующей единицы;
2) сохранение в промежутке времени
между сравнениями с эталоном (или в течение срока службы прибора)
в пределах заданной точности размеров, воспроизводящих значение
определенного числа единиц измеряемой величины;
3) отсутствие
неучитываемых изменений, превышающих допустимые, при влиянии
внешних условий (температура, влажность, ветер и т.п.) и от внутренних
напряжений в материале, из которого мера изготовлена;
4) максимальная
стабильность с учетом оптимальных режимов работы и сроков
сравнения с эталоном.
Точность рабочих мер для воспроизведения линейных и угловых
величин характеризуется предельными ошибками нанесения штрихов
на рабочих мерах и предельными ошибками определения длины линейных
рабочих мер
Основное требование к лимбам и круговым шкалам преобразователей
- соблюдение допусков на ошибки положения штрихов и делений.
Основным требованием, предъявляемым к рабочим мерам частоты,
является стабильность частоты следования калиброванных импульсов.
Лимбы теодолитов. Конструкции оптических лимбов. Исследования лимбов теодолитов.
Отсчетные устройства. Микроскоп-микрометр. Принцип двойного изображения.
Конструкция отсчетного устройства на плоскопараллельных пластинах.
Конструкция отсчетного устройства на оптических клиньях.
Исследование рена отсчетных устройств.
Зрительные трубы геодезических инструментов; их классификация. Система Кеплера.
При угловых или линейных измерениях соответствующие части прибора
должны быть ориентированы относительно точек объекта. В качестве
устройств ориентации и наведения в геодезических приборах применяют
различные визирные приспособления. Эти приспособления
и соответствующие им визирные системы могут быть визуальными, т.е. включающими глаз наблюдателя, и невизуальными, работающими
без участия глаза наблюдателя. К последним можно отнести фотографические,
фотоэлектрические, телевизионные системы, системы с лазерами
и другие системы ориентации и наведения.
К визуальным визирным устройствам относятся зрительные трубы,
Основой визуальных визирных устройств является зрительная труба.
Зрительная труба, используемая не только для обзора и наблюдения,
а и для точного наведения на наблюдаемый объект, должна иметь визирную
линию (визирную ось), что возможно, если труба построена по типу
астрономических труб (система Кеплера) и имеет сетку нитей.
Зрительная труба системы Кеплера (рис. 34, а) состоит из объектива
/, окуляра 3 и сетки нитей 2. Объектив и окуляр представляют собой
центрированные оптические системы, и их оптические оси при соединении
в общем корпусе трубы должны совпадать. В реальной системе, как
правило, оптическая ось из-за ошибок изготовления деталей и сборки не
совпадает с геометрической осью, являющейся осью симметрии оправ
компонентов трубы.
Визирной осью является воображаемая прямая, соединяющая заднюю
главную точку объектива и центр перекрестия сетки нитей.
Зрительные трубы геодезических приборов разделяют на прямые
и ломаные. Прямая показана на рис. 34,а, в, а ломаная, применяющаяся
для обеспечения наблюдения небесных светил, расположенных высоко
над горизонтом, - на рис. 34, 6. Ломаная труба отличается наличием
призмы 4, конструкция которой должна предусматривать минимальные
температурные деформации и стабильность положения при повороте
т
рубы.
В зависимости от устройства фокусирующих элементов зрительные
трубы разделяют на трубы с выдвижным окулярным коленом (трубы
переменной длины) и трубы с внутренней фокусировкой (трубы постоянной
длины).
Фокусировка заключается в том, чтобы совместить изображение
наблюдаемого объекта с плоскостью сетки нитей.