Розділ 8. Конструкції сучасних нівелірів і їх особливості, перевірки і дослідження

Лекція

План заняття

9.1. Cтруктурная схема нівеліра і його основні частини

9.2. Перевірки і юстирування нівеліра

9.3. Дослідження нівелірів

9.4 Перевірки і дослідження нівелірних рейок

8.1. Cтруктурная схема нівеліра і його основні частини

Усю конструкцію нівеліра, по аналогії з теодолітом можна розбити на три основні блоки (мал. 19) : наведення, орієнтування і виміру.

Призначення облаштування наведення полягає в забезпеченні наведення візирної осі зорової труби по відношенню до об'єкту спостережень (рейці).

В порівнянні з теодолітом точність наведення на рейку не грає істотної ролі, оскільки відлік по горизонтальній нитці може бути зроблений на будь-якій її ділянці. Якщо відлік по рейці робиться за допомогою кутового биссектора високоточного нівеліра, то залежно від відстані до рейки використовуються різні ділянки цього биссектора.

Мал. 19. Структурна схема нівеліра

Призначення облаштувань орієнтування полягає в забезпеченні однозначного орієнтування візирної осі нівеліра відносно прямовисної лінії.

В порівнянні з теодолітом необхідна точність виконання орієнтування у нівелірів вище у декілька разів. Призначення робочих заходів полягає в забезпеченні виміру перевищення на станції. На відміну від процесу виміру кутів при нівелюванні використовуються робочі заходи, що є частинами конструкцій як нівеліра, так і візирних цілей (рейок).

Принципова схема нівеліра з рівнем приведена на мал. 20.

Основними частинами нівеліра з рівнем є зорова труба 1, циліндричний рівень 2, трегер 3 і еліваційним гвинтом 4. У високоточних нівелірах перед об'єктивом встановлюється плоскопаралельна пластинка 5, яка є складовою частиною оптичного мікрометра; при цьому оптичний мікрометр, у свою чергу, є складовою частиною загальної конструкції нівеліра. Останні модифікації точних нівелірів також забезпечуються оптичним мікрометром, який є, що надівається на об'єктив, насадку. При технічному нівелюванні і насадкою (оптичним мікрометром) можна не користуватися або її можна зняти взагалі.

8.2. Перевірки і юстирування нівеліра

Перед початком виконання перевірок робиться перевірка комплектності нівеліра, оцінка його технічного стану і працездатності.

Комплектність нівеліра повинна відповідати переліку постачання, вказаному в паспорті. Крім того, маркіровки нівеліра і футляра повинні відповідати технічним умовам на їх комплектацію.

При оцінці технічного стану нівеліра визначається наявність або відсутність механічних ушкоджень корпусу і його окремих вузлів, якість нанесення фарби на відповідні його частини, чистота поля зору зорової труби і відлікового пристрою.

При оцінці працездатності нівеліра перевіряється плавність і легкість обертання (без гойдань) підйомних і еліваційного гвинтів, якість зображення сітки ниток і відлікової шкали, надійність фіксації дзеркала підставки рівня в заданому положенні, межа (приблизно) роботи компенсатора, плавність переміщення фокусуючої лінзи і окуляра, а також якість виготовлення штатива і його стійкість.

Безпосередньо перевірки і юстирування нівеліра (по аналогії з теодолітом) повинні виконуватися за сприятливих зовнішніх умов. При проведенні цих робіт повинні ретельно дотримуватися усі правила роботи з нівеліром.

Основними геометричними елементами (осями) нівеліра, взаємне розташування яких повинне відповідати технічним умовам, є (мал. 21) :

• VV - вертикальна вісь обертання нівеліра;

• ZZ - вісь візування зорової труби;

• LL - вісь циліндричного рівня;

• NN - вісь круглого рівня;

• КК - вертикальна вісь компенсатора.

Перевірки рівневих нівелірів і нівелірів з компенсаторами рекомендується виконувати в наведеній нижче послідовності:

• 1. Вісь круглого рівня має бути паралельна осі обертання

нівеліра.

Для цього бульбашка круглого рівня наводиться в нуль-пункт, а потім нівелір обертається на 180°. Якщо бульбашка рівня відхилилася від нуль-пункта (центру кругової шкали), то за допомогою виправних гвинтів рівня (у круглому рівні їх три) робиться його переміщення до середини на половину відхилення, а друга половина відхилення усувається підйомними гвинтами. Після виконання перевірки бульбашка круглого рівня повинна знаходитися в центрі кругової шкали, при недотриманні умови перевірка повторюється.

Перевірку круглого рівня нівеліра можна виконати і іншим способом. На початку за допомогою элевационного гвинта і циліндричного рівня вісь обертання нівеліра ретельно наводиться в прямовисне положення, а потім виправними гвинтами круглого рівня його бульбашка наводиться в центр кругової шкали.

Необхідно відмітити, що у нівелірів з компенсаторами ця перевірка повинна робитися ретельніше з метою зменшення помилки за нахил зорової труби.

• 2. Горизонтальна нитка сітки ниток має бути

перпендикулярна осі обертання нівеліра або (передбачається, що нитки сітки ниток строго перпендикулярні) вертикальна нитка сітки ниток повинна співпадати з прямовисною лінією.

Стосовно нівелірів типу Н-3 (Н-ЗК) і Н-10 (Н-10К) перевірку можна виконувати двома способами: за допомогою нитяного схилу і за допомогою лінійки з міліметровими діленнями.

При реалізації першого способу на відстані 10 - 15 м від нівеліра підвішується нитяний схил. Після приведення нівеліра в робоче положення навідним гвинтом вертикальна нитка сітки поєднується з віссю схилу. Якщо нижній або верхній кінець вертикальної нитки відхилятиметься від схилу більш ніж на 0,5 мм, то необхідно зробити виправлення положення сітки ниток (її необхідно повернути).

При реалізації другого способу на відстані 5 - 7 м від нівеліра нерухомо встановлюється (закріплюється) лінійка з міліметровими діленнями. Після приведення нівеліра в робоче положення робляться відліки по лінійці з точністю 0,1 - 0,2 мм при трьох положеннях її зображення у полі зору зорової труби: в центрі, ліворуч і праворуч від центру. Якщо відліки відрізняються між собою також більш ніж на 0,5 мм, то необхідно зробити виправлення положення сітки ниток.

Після виправлення положення сітки ниток робиться контрольна перевірка.

Перевірка положення сітки ниток високоточного нівеліра робиться таким чином.

Після приведення нівеліра в робоче положення робляться відліки по нерухомо встановленій на відстані 6 - 8 м лінійці з міліметровими діленнями (мал. 21). Відліки по штрихах лінійки робляться з використанням оптичного мікрометра візуванням чотирма точками (а, в, з, d) сітки ниток. Кожною точкою сітки ниток робиться по десять відліків.

Після цього з середніх відліків обчислюється різниця

. (25)

Якщо ця різниця не перевищуватиме 0,1 мм, то умова перпендикулярності горизонтальної нитки сітки до осі обертання нівеліра виконана.

• 3. Візирна вісь зорової труби і вісь циліндричного рівня

повинні знаходитися в паралельних вертикальних площинах.

Перевірка цієї умови виконується таким чином. По напряму одного з підйомних гвинтів на відстані 40 - 50 м встановлюється рейка. Після приведення нівеліра в робоче положення робиться відлік по рейці. Потім обертанням в різні боки двох інших підйомних гвинта на 2 - 3 обороти нівелір нахиляється, але так, щоб відлік по рейці не змінився, і визначається, в яку сторону розходяться зображення кінців бульбашки рівня. Після цього цими ж двома гвинтами нівелір знову наводиться в робоче положення, при цьому відлік по рейці не повинен змінитися. Потім аналогічним чином нівелір нахиляється в інший бік. Якщо в результаті нахилу нівеліра в різні боки кінці бульбашки рівня не розходяться або зміщуються в один бік, то умова перевірки виконується. Якщо ж кінці бульбашки рівня розходяться в різні боки більш ніж на одно ділення, то бічними виправними гвинтами робиться виправлення положення рівня. Після цього перевірка повторюється.

• 4. Візирна вісь зорової труби має бути паралельна осі

циліндричного рівня (головна умова нівеліра з рівнем). Візирна вісь зорової труби в межах роботи компенсатора має бути перпендикулярна прямовисній лінії, або, іншими словами, горизонтальна (головна умова нівеліра з компенсатором).

Перевірка може виконуватися в лабораторних або польових умовах.

У лабораторних умовах перевірка головної умови нівеліра (визначення кута i) робиться за допомогою коліматора. В якості коліматора можна використовувати зразковий нівелір (нівелір, у якого величина кута i не перевищує 1 - 2") або високоточний теодоліт з фокусною відстанню об'єктиву fоб. < 500 мм.

Якщо в якості коліматора використовується зразковий нівелір, то перевірка виконується таким чином. Зразковий нівелір, що повіряється, фокусуються на нескінченність, встановлюється на відстані 300 - 500 мм один від одного і ретельно наводяться в робоче положення. Потім элевационным гвинтом горизонтальна нитка сітки зразкового нівеліра наводиться на аналогічну нитку нівеліра, що повіряється. Якщо в нівелірі, що повіряється, не виконується головна умова, то кінці бульбашки контактного рівня зразкового нівеліра розійдуться; величина цього зміщення не має бути більше 2-х ділень.

При використанні в якості коліматора теодоліта, він також фокусується на нескінченність, встановлюється співісний з нівеліром, що повіряється, ретельно наводиться в робоче положення, і на вертикальному крузі встановлюється зенітна відстань, рівна 90°00'00". Потім при двох положеннях вертикального круга вимірюється вертикальний кут на середню нитку нівеліра, що повіряється. Величина цього кута і буде кутом i.

Величину кута i можна визначити таким чином:

На максимально можливому рaccтоянии L в лабораторних умовах на тумбі або штативі встановлюють спеціальні нівелірні рейки (міліметрова шкала логарифмічної лінійки, укріпленої на підставці). Для визначення місця їх установки відстані S₁ і S₂ від нівеліра до рейок (мал. 22), рівні 4 - 5 метрам, вимірюють рулеткою з точністю до 1 см (S₁ = S₂). Потім за допомогою нівеліра, встановленого не станції № 1 приблизно на одній висоті з рейкою на відстані S1 від ближньої рейки перпендикулярно L, вимірюють перевищення між точками №1 і №2 стояння рейок, беручи відлік спочатку по далекій Д1 рейці, а потім, по ближній рейці Б1).

Встановивши нівелір на станцію №2 на відстані S₂ = S₁ до ближньої рейки беруть відлік Б2 без зміни фокусування труби, а потім Д2 по далекій рейці.

Відстані S₁, S₂, l₁, l₂ вимірюються по далекомірних нитках до 0,1 мм. Кут i обчислюють за формулою

; , (26)

де

; ; ρ" = 206265".

Вказані дії складають один напівприйом. Для нівелірів типу Н-05 роблять 4 напівприйоми, Н3, Н10 - 2 напівприйоми. Розбіжності між значеннями кута i, отримані в напівприйомі, не повинні перевищувати 3″ для високоточних і 5″ - для усіх інших типів нівелірів.

Якщо середнє значення кута i більше 10″, то виправляють положення циліндричного рівня. Для цього элевационным гвинтом наводять биссектор на далеку рейку так, щоб вийшов відлік, рівний

, (27)

де l₂ - відстань від нівеліра до далекої рейки при другій його установці. Д₂ - відлік за шкалою далекої рейки, отриманий при вимірах.

Кінці бульбашки рівня, що розійшлися, поєднують його виправними гвинтами, стежачи за тим, щоб відлік по рейці залишався рівним Д₂″.

Перевірку і виправлення кута i виконують до тих пір, поки його величина не стане менше 10″ (таблиця. 16).

Таблиця 16 Визначення кута i нівеліра

№ прийому	№ станції	Відліки по далекомірним ниткам (мм)		Відліки по середній нитці					i
				Б		Д
		Б	Д	Рейка (мм)	Шкала (мм)	Рейка (мм)	Шкала (мм)
1	1	89	9
		123	199	106	52д	104	51
	1		34	190		2,6 мм	2,55 мм	8,6″
		56	74
		90	169	73	62д	74	51
		34	95		3,1 мм		2,55 мм
			190

;

;

; ;

Відліки по середній нитці в мм

; ;

; ;

; ;

За цією методикою доцільно визначати кут i і в польових умовах.

З тією тільки рвзницей, що L вибираються близьким до 50м, і точки стояння нівеліра - №1, №2 - знаходяться в створі лінії L на відстані близько 10 м від встановлених на милицях рейок. Відстані від нівеліра до рейок (S1, і S2) і відстань між рейками (L) вимірюються рулеткою з точністю до 0,1м.