Насадка к зрительной трубе нивелира

 

Использование: геодезические приборы. Сущность изобретения: насадка содержит корпус, в котором размещен элемент отражения визирного луча, состоящий из двух автономных отражательных поверхностей и выполненный с возможностью размещения на половине поля зрения зрительной трубке. Первая отражающая поверхность установлена с возможностью отклонения горизонтального визирного луча на 90^o в вертикальной меридиональной плоскости, вторая отражающая поверхность установлена поворотно с возможностью отклонения визирного луча вверх в меридиональной плоскости с помощью двух регулировочных винтов, установленных на корпусе, а ось ее вращения перпендикулярна визирной оси зрительной трубы нивелира. 2 ил.

Изобретение относится к геодезическому приборостроению. Оно может найти применение при геометрическом нивелировании трасс автомобильных и железных дорог, а также нефте- и газопроводов (преимущественно в местностях с пересеченным рельефом, где на отрезках принятой длины, например в 50 или 100 м приходится делать несколько стоянок инструмента).

Известна насадка к зрительной трубе нивелира, которая предназначена для измерения поперечных смещений точек объектов. Она содержит ромб-призму, вращающуюся вместе с подвижной диафрагмой вокруг визирной оси зрительной трубы. Визирный луч после двух отражений от поверхности ромб-призмы направляется к рейке параллельно оси зрительной трубы (авт. св. СССР N 54528, кл. G 01 C 5/10, 1985).

Недостатком этого устройства является малый диапазон отклонения визирного луча от горизонтальной плоскости (4 5 cм), что не может существенно повлиять на сокращение числа стоянок инструмента в условиях пересеченной местности.

Известна также насадка для нивелира, в которой перед каждой из двух половинок зрительной трубы установлен отдельный оптический элемент в виде призм, отклоняющий визирный луч от горизонтальной плоскости соответственно на углы, причем величины этих углов постоянны и связаны между собой зависимостью По реечным отсчетам, которые фиксируются визирными лучами через левую и правую половинки насадки, в дальнейшем определяются (по предложенным формулам) требуемые для геометрического нивелирования отсчеты (авт. св. СССР N 499493, кл G 01 C 5/00, 1976).

Это устройство и принято за прототип.

Недостатком данного решения следует считать то, что в работе с ним нельзя измерять непосредственно превышения. Здесь снимаются по рейке лишь исходные данные, по которым потом еще предстоит определять сначала показатели А и В (по формулам), а затем и превышение. На это уходит время, при этом работы проводят в полевых условиях.

Кроме того, в насадке задействованы две призмы, отклоняющие визирный луч соответственно на 24^o14' и 27^o42'. Это означает, что предлагаемое устройство не перенастраивается на другие углы, которые указанны, поэтому может быть использовано лишь при нивелировании точек с большим перепадом высот, что встречается только в маркшейдерской деятельности. Результаты нивелирования с помощью этой насадки по точности не соответствуют требованиям геометрического нивелирования. Так, если при геометрическом нивелировании ошибка взгляда на рейку составляет ± 4 мм, то в предлагаемой насадке, где берутся по одной стороне рейки два отсчета, упомянутая ошибка уже составит ± мм. В определении же превышения по формуле h ак она будет увеличена в К (6) раз и составит ±36 мм.

Цель изобретения повышение производительности труда и точности результатов измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус с размещенным в нем элементом отражения визирного луча, элемент отражения визирного луча размещен лишь на одной половинке зрительной трубы и выполнен в виде двух автономных зеркальных поверхностей, оси вращения которых параллельны между собой и перпендикулярны визирной оси зрительной трубы, причем нижняя зеркальная отражательная поверхность жестко скреплена с корпусом, а вторая верхняя установлена поворотно с возможностью отклонения визирного луча от горизонтальной плоскости вверх на нужный угол с помощью двух регулированных винтов, установленных на корпус насадки.

Выполнение элемента отражения визирного луча в виде двух автономных отражательных зеркальных поверхностей позволяет направлять визирный луч отклоненным вверх от горизонтальной плоскости на желаемую величину. Это дает возможность нивелировать и те высокорасположенные точки, которые не видны обычным горизонтальным лучом, чем и сокращается число стоянок инструмента, например при отклонении визирного луча вверх на 3 м в два раза.

Кроме того, такое решение обеспечивает быструю перенастройку угла отклонения визирного луча. Так, при работе на объектах, где перепады высот между нивелирными точками более значимы, можно делать поднятие визирного луча, например на 3 м для отрезка трассы длиною в 50 м, а там, где рельеф несколько спокоен на ту же величину (3 м), но уже два отрезка трассы стометровой длины.

В прототипе сделать этого невозможно, так как призма может отклонять луч только на один угол и перенастроить ее нельзя.

Размещение элемента отражения визирного луча только на одной половине зрительной трубы позволяет через вторую свободную половину вести нивелирование горизонтальным лучом на ту рейку, что расположена в пониженной части трассы и этим контролировать результат предыдущего нивелирования той же линии, выполненного до этого наклонным лучом. Такой контроль отличается от традиционного, выполняемого по результатам двойного нивелирования. В традиционном методе нивелирования остаются те ошибки в превышении, которые возникают из-за возможного изменения положения верхнего среза колышка, на который устанавливается рейка, в период между нивелированиями с двух станций. В предлагаемом решении такая ошибка выявляется сразу. Использованием двух регулировочных винтов, установленных на корпус насадки, обеспечивается простая и быстрая перенастройка верхней отражательной зеркальной поверхности для работы в пределах заданных расстояний, например 50 или 100 метровых отрезков.

На фиг. 1 изображена насадка к зрительной трубе нивелира, вид сбоку; на фиг. 2 нивелир с насадкой и двумя рейками.

Насадка к зрительной трубе нивелира содержит корпус 1, внутри которого на одной половине трубы, например левой, размещаются две поворотные зеркальные поверхности: нижняя 2 жестко закреплена, а верхняя 3 с возможностью поворота вокруг оси 4 с помощью винтов 5 и 6, установленных на корпусе насадки. В работе также используются нивелир 7, установленный на центрирующем штативе 8, имеющим постоянную высоту, а также рейки 9 и 10, содержащие такую оцифровку. На одной стороне рейки нулевой штрих размещается на точке, удаленной от начала рейки на отрезок, равный высоте инструмента. К низу и к верху от нуля отсчеты численно возрастают, но к низу со знаком плюс, а к верху со знаком минус. На противоположной стороне рейки, на точке, равной высоте инструмента, написан отсчет, равный высоте нивелира. К низу от этой черты отсчеты продолжают возрастать до величины удвоенной высоты инструмента, а к верху убывать.

Устройство работает следующим образом.

Сначало делают настройку насадки. Для этого, на сравнительно ровном участке трассы размещают инструмент на точку, например +50, т.е. на середине между пикетами, приводят нивелир в рабочее положение, а затем направляют визирный луч на рейку, что расположена на повышенном пикете.

Выровняв лепестки цилиндрического уровня, берут отсчеты: сперва по первой стороне рейки с помощью горизонтального луча нивелира, что проходит в свободной половине насадки, а затем и по наклонному лучу, посылаемому с помощью насадки на вторую (обратную) сторону рейки. Взятые отсчеты должны совпадать и по величине, и по знаку и будут равны превышению. При обнаружении некоторого отклонения делают исправление, т.е. донаклон на нужную величину зеркальной поверхности 3 вращением винтов 5 и 6.

Работа на обычной станции протекает в такой последовательности.

Инструмент размещают, например на точке +50, а рейки на пикетах. Берут отсчеты по задней рейке с помощью горизонтального луча. Этот отсчет уже и есть превышение. Если превышение положительное то можно брать отсчет и по наклонному лучу насадки. Он может служить первым контролем. Далее зрительная труба направляется на передний пикет, где в таком же порядке берут реечные отсчеты, т.е. определяют превышения. Очередной станцией будет точка, являвшаяся передним пикетом, а задней реечной будет точка +50 (ранее служившая станцией). Передней точкой стояния рейки будет очередная +50. На второй станции будет повторно измерено превышение между точкой новой станции и точкой прежней станции. Они должны отличаться только по знаку. Предложенный способ вместе с насадкой позволяет сократить число стоянок инструмента при нивелировании трассы, а также избавиться от вычислений превышения и этим повысить производительность труда. В предложенном решении обеспечивается более надежный контроль получаемых результатов измерения, т.к. здесь исключаются неподдающиеся контролю при традиционных путях нивелирования ошибки, например, связанные с тем, что по каким-либо причинам рейка не ставилась на одну и ту же черту поверхности колышка в период, когда эта точка нивелировалась с разных станций (сам колышек между первым и вторым нивелированием может быть потревожен, либо больше погружен в землю и т.д.).

Кроме того, здесь решается также проблема соблюдения равенства плеч, ибо в одинаковом положении находятся обе нивелируемые точки (как на задней, так и на передней точках могут быть измерены величиною превышения величиною, например до ±3000 мм).

К настоящему времени нами изготовлена в студенческих мастерских действующая модель насадки к нивелиру НСМ-4. Делались пробные измерения в городских условиях на сравнительно ровном участке. Представилась возможность брать отсчеты как обычным горизонтальным лучом нивелира, так и лучом, идущим через насадку. В работе пока использовались обычные рейки, а в качестве штатива был применен разработанный нами ранее центрирующий штатив с постоянной высотой в 1500 мм (авт.св. N 1534318, 1990). Пробные измерения подтвердили надежную работоспособность устройства. Наилучшее применение найдет там, где идет высотная привязка станций при тахеометрической съемке полосы трассы, например дороги или газопровода в местностях с пересеченным рельефом.

Формула изобретения

Насадка к зрительной трубе нивелира, содержащая корпус, в котором размещен элемент отражения визирного луча, включающий первую и вторую отражающие поверхности, причем первая зеркальная отражающая поверхность установлена с возможностью отклонения горизонтального визирного луча на 90^o в вертикальной меридиональной плоскости, отличающаяся тем, что в ней элемент отражения визирного луча состоит из двух автономных отражательных поверхностей и выполнен с возможностью размещения на половине поля зрения зрительной трубы, вторая отражающая поверхность установлена повторно с возможностью отклонения визирного луча вверх в меридиональной плоскости с помощью двух регулировочных винтов, установленных на корпусе, а ее ось вращения перпендикулярна визирной оси зрительной трубы нивелира.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2