Устройство теодолита

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Вступление

Раздел 1. История развития

Раздел 2. Устройство теодолита

угломерное устройство теодолит

Вступление

Есть такая наука, изучающая землю сточки зрения ее поверхности и формы. Делается это путем измерения, вычисления, чертежей и планов. Эта наука получила название геодезия (от греч. «землеразделение»). Эта наука «сотрудничает» с другими: математикой, физикой, географией и другими. Сама же наука содержит в себе несколько подразделов. Например, инженерная геодезия, высшая геодезия, картография. Для получения высокой степени достоверности данных проводятся топографические работы. Топографическая съемка проводится при помощи современного оборудования. Такого, например, как GPS-оборудования, лазерных рулеток и полевых компьютеров.

В строительстве широко используется инженерная геодезия.

Сейчас строительство не может обойтись без предварительных геодезических измерений, которые в свою очередь невозможно провести без специальных приборов. Одним из таких приборов является теодолит.

Раздел 1. История развития

В глубокой древности, сразу после того как люди научились “решать” треугольники, строители и архитекторы стали применять в своей практике всевозможные угломерные устройства и инструменты, такие как гномоны, параллактические линейки, армиллы, астролябии, квадранты и другие. Данные инструменты использовались для измерения либо вертикальных, либо горизонтальных углов. Объединение двух измерительных приборов в одном, способном измерить оба угла одновременно, было лишь вопросом времени.

Уже во второй половине XVI века был изобретен инструмент под названием пантометр, который представлял собой некую астролябию с вертикальным кругом, и мог измерять как вертикальные, так и горизонтальные углы. Подобного рода инструменты состояли из основания с градуированной круговой шкалой и приспособлением для измерения вертикальных углов, чаще всего полукругом. Для наблюдения объекта при измерении горизонтальных углов использовалась алидада, вторая алидада монтировалась на вертикальном полукруге. Позже стали обходиться одной алидадой на вертикальном полукруге. В 1725 году англичанин Джонатан Сиссон заменил простую алидаду грубой наводки зрительной трубой. Вскоре в приборах стали применяться микроскопы, верньеры и сетки нитей. 

Уже в 1785 году английский ученый Джесси Рамсден при помощи своего точного разделительного механизма, предназначенного для деления шкал с точность до секунд дуги, изготовил для британского геодезического общества высокоточный угломерный инструмент, который и стал прообразом современного теодолита. Теодолит Рамсдена использовался несколько лет для изготовления с помощью триангуляции карты всей южной Британии.

Теодолит Рамсдена

В России изготовление угломерных инструментов началось лишь во времена Петра Первого. На этой ниве трудились великие русские умы того времени - М. В. Ломоносов и И. П. Кулибин. В конце XVIII - начале XIX века геодезические инструменты производились в Петербурге в мастерских Академии наук, Главного штаба и Пулковской обсерватории. К сожалению, наладить промышленный их выпуск так и не удалось: подобные приборы в основном импортировали.

В Советское время, начиная с 1920-х годов, в Москве были созданы фабрики “Геодезия”, “Геофизика”, а также завод “Аэрогеоприбор” (ныне Экспериментальный оптико-механический завод), на которых было налажено серийное производство высокоточных геодезических инструментов (в том числе и теодолитов), отвечающих мировым стандартам. До середины XX века на предприятиях СССР выпускались теодолиты с металлическими отчетными кругами. Позднее были запущены в производство теодолиты с кругами из стекла, снабженные оптическими отчётными устройствами. Такие теодолиты получили наименование оптических. В СССР ГОСТ допускал производство только оптических повторительных (с вращающимся кругом горизонтального лимба) теодолитов.

Теодолит Т2-30

Сегодня, большую часть теодолитов составляют электронные теодолиты, которые появились в 90-х годах XX века. В них применяются специальные лимбы, с нанесенными определенным образом черными и белыми полосами, которые подобны штрих-коду. Система фиксации результатов измерений основана на двоичном коде электронно-вычислительных машин: белые полосы на лимбе соответствуют “0”, а черные - “1”. Полученные при просвете полос сигналы обрабатываются и записываются в память прибора. Подобный принцип позволяет в режиме реального времени выводить на дисплей прибора значения измеряемых углов. Таким образом, исключаются ошибки при снятии отсчетов человеком и, следовательно, повышается скорость выполнения и качество работ.

Электронный теодолит ЕТ-05

До конца XX века теодолит считался основным прибором геодезиста. Сегодня, бесспорно, его место занял электронный тахеометр, способный выполнять гораздо больше функций. Но несмотря на этот факт, оптические и электронные теодолиты до сих пор очень востребованы. К примеру, геофизикам, в условиях крайнего севера необходим простой и надежный прибор, способный выдерживать экстремально низкие температуры. Именно таким прибором является оптический теодолит. Электронный теодолит, в связке с лазерным дальномером, можно посоветовать небольшим геодезическим фирмам, у которых нет больших объемов работ, и покупать электронный тахеометр экономически не целесообразно.

Раздел 2. Устройство теодолита

Основные принципы построения любых теодолитов вот уже на протяжении 250 лет остаются неизменными. В любых конструкциях обеспечивается сохранение схемы, приведенной на рис. 5. 2. Все теодолиты имеют подставки с тремя подъемными винтами, колонки, на которых размещены все остальные узлы: горизонтальный и вертикальный круги с их отсчетными устройствами, зрительные трубы, зажимные и наводящие устройства, уровни, системы подсветки шкал и др. Конструктивно перечисленные части могут отличаться в теодолитах различных типов, но их назначение - сохраняется. В связи с этим в качестве основного примера рассмотрим технический теодолит 2Т30П (рис. 5. 6), представленный в разрезе в правой части рисунка. В левой части рисунка приведены виды оптических теодолитов отечественного производства (сверху вниз): 2Т30, Т30М, 2Т5К.

Теодолит 2Т30 - технический. На колонке теодолита размещены: зрительная труба 1 обратного изображения с визирами 9 и накладным уровнем 10; цилиндрический уровень 11, служащий для горизонтирования прибора; наводящий 3 и зажимной 2 винты зрительной трубы; наводящий 5 и зажимной 4 винты алидады горизонтального круга; наводящий 6 и зажимной 7 винты горизонтального круга (расположены конструктивно в подставке); кремальера 12 (маховичок, при помощи которого в зрительной трубе перемещается фокусирующая линза ). Подставка теодолита снабжена подъемными винтами 8, с помощью которых теодолит центрируют и приводят в рабочее положение.

Теодолит Т30М - технический. Выпускается в рудничном исполнении. Конструкция вертикальной оси вращения теодолита, наличие реверсивного уровня 11 и съемной подставки 1 позволяют выполнять работу с теодолитом, подвешенном в перевернутом положении в шахте. Теодолит имеет зрительную трубу 5 с визирами 8 и кремальерой 7, зажимной 9 и наводящий 10 винты зрительной трубы, зажимной 2 и наводящий 3 винты горизонтального круга, отсчетный микроскоп 6, 12 и 13 - курковый зажим, предназначенный для скрепления горизонтального круга и его алидады. При значительных углах наклона визирной оси используется зенитная (призменная) насадка 14, а также коленчатый окуляр 15. Для подсветки шкал сбоку колонки имеется специальное осветительное устройство 4.

Рис. 1. Устройство теодолита 2Т30П.

Теодолит 2Т5К относится к точным приборам. Вертикальный круг теодолита снабжен компенсатором, который позволяет удерживать в отвесном положении отсчетный индекс алидады вертикального круга. Зрительная труба 1 теодолита снабжена визирами 2. Узлы 4-5 и 6-7 представляют собой зажимное и наводящее устройства соответственно зрительной трубы и горизонтального круга. Установка теодолита в рабочее положение выполняется с помощью подъемных винтов 9 подставки и цилиндрического уровня 3. В подставке имеется зажимной винт 8, с помощью которого фиксируется в ней колонка теодолита. В корпусе колонки имеется окно искателя отсчетов горизонтального круга. Теодолит снабжен оптическим центриром (на рисунке не показан).

Конструкции теодолитов Т30 и 2Т30П (правая часть рисунка) практически идентичны. Зрительная труба теодолита 2Т30П прямого изображения, для чего в нее введен блок 7 оборачивающих призм, расположенный перед сеткой нитей. Изображение штрихов горизонтального и вертикального кругов соответственно объективами 2-3 и 5-6, конструктивно закрепленными на кронштейне 4, передаются через призму 1 в окулярную часть отсчетного микроскопа.

Ход лучей в теодолите 2Т30П поясняется на рис. 5. 7.

Теодолит 2Т30П имеет одноканальную оптическую систему, отсчеты в которой производятся по одной стороне горизонтального и вертикального кругов. Световой поток от системы подсветки 8 (зеркала) попадает на шкалу вертикального круга 3, затем призмой 9 направляется в окуляр 4 и далее на шкалу горизонтального круга 2. Совмещенное изображение шкал призмой 7 через объектив 5 и систему прямоугольных призм 10 и 11 передается в окулярную часть системы отсчетного микроскопа через внутреннюю механическую полую часть осевой системы зрительной трубы 1.

Поле зрения отсчетной системы теодолитов сконструировано одинаково: в верхней части - шкала вертикального круга (индекс В), в нижней - горизонтального (индекс Г).

Принцип получения отсчета простой. Шкалы горизонтального и вертикального кругов оцифрованы через 1о. Этот интервал разбит на 12 частей (одно деление соответствует 5'), либо разбивка выполнена через 1'.

Рис. 2. Оптическая схема теодолита 2Т30П

Рис. 3. Поле зрения отсчетной системы теодолитов 2Т30П, Т30М, Т5К.

Шкала вертикального круга для большинства теодолитов двойная - для отрицательных и положительных отсчетов. Если отсчетный индекс в шкале имеет знак «плюс» (он не проставляется), то минуты определяют от нулевого индекса по положительной шкале минут до оцифрованного градусного штриха. Если отсчетный индекс отрицательный, то число минут определяется до него от нулевого индекса минусовой шкалы. На рис. 3 в поле зрения теодолита 2Т30П отсчеты равны: ГК = 235о47, 5'; ВК = - 4о27, 0'. В поле зрения теодолита Т30М: ГК = 25о22, 6'; ВК = 7о32, 3'. В поле зрения теодолита Т5К: ГК= 304о23, 6'; ВК = +2о47, 5'. При отсчетах по пятиминутным интервалам точность отсчета равна 1', а при соответствующем навыке - 0, 5'. По шкалам с ценой деления 1' точность отсчета равна 0, 1'.

Размещено на Allbest.ru