Раздел 2. Геодезические приборы

2.1 Устройство и поверки теодолита 2т30

Технический теодолит ТЗО выпускался в сериях ТЗО, 2Т30, 2Т30П, ЗТЗОП, 4Т30П с обратным и прямым (П) изображением, даваемым зрительной трубой, со штриховым (ТЗО) и шкаловым (все остальные модели) микроскопом, неразъёмной конструкции (Т30...3Т30) и со съёмной подставкой (4Т30), в которую вмонтирован оптический центрир. Теодолиты 2Т30...4Т30 устроены принципиально одинаково.

Теодолит 2Т30 предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов с точностью 30". Труба теодолита снабжена нитяным оптическим дальномером с коэффициентом 100, позволяющим измерять расстояния с точностью порядка 1:300. С помощью буссоли можно измерять магнитные азимуты.

Основными частями теодолита являются горизонтальный и вертикальный угломерные круги (лимбы) и зрительная труба. Соосная с горизонтальным кругом вращающаяся часть теодолита называется алидадой.

Подставка теодолита 1 (рис. 2.1, 2.2) установлена на основании 2, которое служит дном футляра прибора. Основание скрепляется с головкой штатива с помощью станового винта. Подъёмные винты 4 и цилиндрический уровень 5 служат для приведения оси вращения прибора в отвесное положение. Для визирования на предмет служит зрительная труба 6. Она снабжена объективом, окуляром, фокусирующей линзой, диафрагмой с сеткой нитей (горизонтальных и вертикальных штрихов). Вид сетки нитей показан на рис. 2.3. С одной стороны трубы установлен оптический визир 9, с другой - цилиндрический уровень 3, ось которого параллельна визирной оси трубы. Диоптрийное кольцо 7 служит для фокусирования трубы по глазу наблюдателя. Кремальера 8 передвигает фокусирующую линзу, с помощью которой фокусируют трубу по наблюдаемому предмету. Оптический визир 9 служит для приближённого наведения трубы на предмет. С помощью уровня при трубе 3 можно установить визирную ось в горизонтальное положение, т.е. использовать теодолит как нивелир.

Рис. 2.1 Рис. 2.2.

Рис. 2.3 Рис. 2.4

Теодолит снабжён тремя парами закрепительных и наводящих винтов. Закрепительные винты: горизонтального круга 10, алидады 11 и трубы 12 - служат для закрепления указанных частей теодолита. Для плавного перемещения этих частей прибора в небольших пределах служат наводящие винты: горизонтального круга 13, алидады 14 и трубы 15. Наводящие винты работают только при зажатых закрепительных винтах.

Перед работой с прибором вращением наводящих винтов следует вывести каждый закрепительный винт в среднее положение.

Исправление положения уровня при алидаде 5, уровня при трубе 3 и сетки нитей служат юстировочные (исправительные) винты 21 (рис. 2.1-2.3).

На колонке трубы имеется гнездо 20 для крепления съёмной буссоли.

Центрирование теодолита

Центрирование - это совмещение оси вращения прибора с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла. Оно

выполняется с помощью шнурового отвеса. Шнур одевают на крючок станового винта. Передвигая планку, изменяют длину шнура так, чтобы остриё отвеса находилось на высоте 1...2 см от точки. Изменяют длину ножек штатива (предварительно ослабив барашки) так, чтобы остриё отвеса отклонялось не более чем на 1...2 см от точки. При этом головка штатива должна быть примерно горизонтальной. Затем ослабляют становой винт и передвигают прибор на головке штатива до совмещения острия отвеса с точкой с точностью 3...5 мм. Становой винт закрепляют.

Горизонтирование теодолита

Горизонтирование — это приведение оси вращения прибора в отвесное положение. Оно выполняется с помощью подъёмных винтов и уровня при алидаде. Поворотом алидады устанавливают уровень по направлению двух подъёмных винтов (рис. 2.5,а). Вращая их в разные стороны, устанавливают пузырёк уровня симметрично относительно центра ампулы - приводят пузырёк уровня в нулъпункт.

Рис. 2.5

Поворачивают алидаду на 90⁰ (рис. 2.5,6). При этом объектив или окуляр трубы расположится над третьим подъёмным винтом. Вращая этот винт, приводят пузырёк уровня в нульпункт. Точность горизонтирования 0,5...1 деление уровня.

Подготовка трубы к наблюдениям

Подготовка трубы к наблюдениям - это фокусировка (установка) трубы по глазу наблюдателя. Для этого вращают диоптрийное кольцо 7 окуляра (рис. 1.1) и добиваются отчётливого изображения сетки нитей.

Визирование на точку

Визирование - это наведение центра (креста) сетки нитей на наблюдаемую точку. Закрепляют лимб. Ослабив закрепительные винты алидады 11 и трубы 12 (рис. 2.2), с помощью визира 9 наводят трубу на марку (наблюдаемую точку). При этом глаз следует располагать на расстоянии 5…20 сантиметров от окуляра. Закрепляют закрепительные винты. С помощью кремальеры 8 фокусируют трубу по предмету, т.е. получают резкое изображение наблюдаемой марки. С помощью наводящих винтов 14, 15 (рис. 2.1) совмещают крест сетки с центром марки.

Отсчитывание по кругам

Отсчёты по кругам делают с помощью шкалового микроскопа, окуляр которого расположен рядом с окуляром трубы. Яркость поля зрения микроскопа регулируют с помощью зеркала 19. Резкое изображение штрихов лимбов устанавливают вращением диоптрийного кольца 18 (рис. 2.1).

Горизонтальный и вертикальный круги теодолита 2Т30 разделены через 1°. Каждый градусный штрих оцифрован.

Поле зрения микроскопа теодолита 2Т30 показано на рис. 2.4. В верхней части, отмеченной буквой В, видны штрихи вертикального круга и шкалы, а в нижней, отмеченной буквой Г, - штрихи горизонтального круга и шкалы. Угловой размер шкал равен одному градусу. Шкала содержит шесть больших - десятиминутных - делений. Каждое большое деление разделено пополам, т.е. всего на шкале 12 делений, а цена наименьшего деления шкалы составляет 5'. Отсчетным индексом служит градусный штрих лимба, находящийся в пределах шкалы. Отсчет берут с точностью 0,1 наименьшего деления шкалы, т.е. с точностью 0,5'.

Следует помнить, что в пределах шкалы может находиться только один градусный штрих лимба.

По шкале для горизонтального круга минуты отсчитывают всегда слева направо от нуля шкалы до градусного штриха лимба. На рис. 2.4 отсчёт по горизонтальному кругу составляет 225° + 10' + 0,4^.5' = 225° 12,0'.

Шкала для вертикального круга имеет двойную оцифровку. По нижнему ряду цифр (отрицательной шкале) берут отсчёт справа налево, когда в пределах шкалы находится штрих вертикального круга с отрицательным знаком. На рис. 2.4 отсчёт по вертикальному кругу составляет

-(2° + 35' + 0,5 ^. 5') = -2° 37,5’.

Если в пределах шкалы вертикального круга находится штрих лимба без знака, минуты и их доли отсчитывают по верхнему (положительному) ряду цифр слева направо.

Геометрическая схема теодолита

В процессе измерения углов плоскость горизонтального круга должна быть горизонтальной, а визирная (коллимационная) плоскость должна быть вертикальной. Для выполнения этих условий оси прибора (рис. 1.6) должны занимать следующее положение.

1 . Ось уровня UU должна быть перпен­дикулярна оси вращения алидады ОО.

2. Визирная ось трубы W должна быть перпендикулярна оси вращения трубы НН.

3. Ось вращения трубы НН должна быть перпендикулярна оси вращения алидады ОО.

Кроме того, одна из нитей сетки должна быть перпендикулярна оси вращения трубы.

Осью цилиндрического уровня UU называется касательная к внутренней поверхности продольного сечения ампулы уровня в нульпункте.

Визирной осью трубы VV называется линия, проходящая через крест сетки нитей и оптический центр объектива.

Действия, в результате которых проверяется выполнение указанных геометрических условий, называются поверками теодолита.

Устранение обнаруженных несоответствий во взаимном положении осей прибора называется юстировкой (исправлением).

Поверки и юстировка теодолита

Поверка цилиндрического уровня при алидаде теодолита

Условие: ось цилиндрического уровня UU должна быть перпендикулярна оси вращения прибора ОО.

Установив уровень но направлению двух подъемных винтов (рис. 2.5,а), приводят пузырёк в нульпункт. Поворачивают алидаду на 180°. Если пузырёк остался в нульпункте, условие выполнено. Если отклонение пузырька от нульпункта превышает 1 деление, то выполняют юстировку:

- вращая шпилькой (специальной иглой) исправительные винты уровня 21 (рис. 2.2), перемещают пузырёк в сторону нульпункта на половину дуги его отклонения; при этом сначала ослабляют один юстировочный винт, а затем подтягивают второй;

- приводят пузырёк в нульпункт с помощью двух подъёмных винтов, по направлению которых уровень был установлен.

Для контроля поверку повторяют. После выполнения юстировки уровня уточняют горизонтирование теодолита. Для этого поворачивают алидаду на 90° и третьим подъёмным винтом приводят пузырёк уровня в нульпункт.

Поверка коллимационной погрешности трубы

Условие: визирная ось трубы VV должна быть перпендикулярна оси вращения трубы НН.

Открепив алидаду, при положении трубы «круг лево» (Л) визируют на удалённую точку, расположенную примерно на линии горизонта прибора. Записывают отсчёт по горизонтальному кругу. Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и поворачивают её на 180°. Визируют на ту же точку при положении трубы «круг право» (П). Записывают второй отсчёт по горизонтальному кругу. Величина

с = 0,5(Л- П ± 180°)

называется коллимационной погрешностью трубы теодолита. Поверяемое условие выполнено, если с ≤ 2'. В противном случае можно изменить положение визирной оси трубы. Для этого наводящим винтом алидады устанавливают на горизонтальном круге свободный от влияния коллимационной погрешности отсчёт Л' или П':

Л ' = Л - с; П' = П + с

Например: Л = 60°24,0'; П = 240°18,0'; с = + 3';

Л' = 60°21,0'; П' = 240°21,0'.

После установки вычисленного отсчёта крест сетки сместится с наблюдаемой точки. Свинчивают колпачок 22 (рис. 2.1), закрывающий юстировочные (исправительные) винты сетки нитей. Шпилькой ослабляют вертикальные юстировочные винты 21 (рис. 2.3). Затем с помощью горизонтальных юстировочных винтов перемещают крест сетки до совпадения с наблюдаемой точкой. После этого закрепляют вертикальные юстировочные винты. Для контроля поверку повторяют.

Поверка горизонтальности оси вращения трубы теодолита

Условие: Ось вращения трубы НН должна быть перпендикулярна оси вращения прибора ОО.

Соблюдение этого условия гарантируется заводом-изготовителем. Однако оно обязательно должно поверяться, если прибор используется для контроля вертикальности конструкций.

В 5...10 метрах от теодолита на стене выбирают высоко расположенную точку. Под ней на уровне горизонта прибора прикрепляют линейку. Визируют на точку. Опускают трубу и берут отсчёт по линейке. Переводят трубу через зенит, снова визируют на точку, опускают трубу и снова берут отсчёт по линейке. При совпадении отсчётов в пределах биссектора нитей условие считают выполненным. В противном случае положения оси вращения трубы исправляют в специализированной мастерской.

Следует помнить, что влияние недостаточного выполнения условий 2 и 3 (п. 2.7) полностью исключается, если работа выполняется при двух положениях вертикального круга - Л и П.

Поверка положения сетки нитей

Условие: одна из нитей сетки должна быть перпендикулярна оси вращения трубы.

Наводят трубу теодолита на шнур отвеса. Если вертикальная нить сетки на всём своём протяжении совпадает со шнуром отвеса, условие выполнено. В противном случае сетку необходимо развернуть. Для этого снимают защитный колпачок 22 (рис. 2.1), ослабляют отвёрткой торцевые винты, скрепляющие окулярную часть с корпусом трубы, и поворачивают окуляр.