Теодолиты, их классификация и устройство

Классификация теодолитов. По их точности теодолиты делят на высокоточные (Т1), точные (Т2, Т5) и технические (Т15, Т30). Цифрами здесь указана точность измерения горизонтального угла в секундах. При необходимости перед шифром теодолита добавляют номер модификации, а в конце - букву, указывающую на наличие компенсатора углов наклона (К) или на прямое изображение зрительной трубы (П). Например, 3Т2КП.

Устройство теодолита.Принципиальная схема устройства теодолита показана на Рис. 6.3. В отверстие подставки 2, опирающейся на три подъёмных винта 1, входит ось вращения лимба 3, в которую в свою очередь входит ось алидады 2.

Лимб это стеклянный круг, по скошенному краю которого нанесены деления с оцифровкой от 0 до 360º по часовой стрелке.

Алидада - верхняя часть прибора, расположенная соосно с лимбом. Алидада несет колонки 6, на которые опирается ось tt вращения зрительной трубы 8 с вертикальным кругом 7. Установка оси ii вращения алидады в отвесное положение выполняется тремя подъёмными винтами подставки по цилиндрическому уровню 5.

Для измерений теодолит крепят на штативе становым винтом и устанавливают над вершиной угла с помощью отвеса или оптического центрира. Все вращающиеся части теодолита снабжены закрепительными винтами для их установки в неподвижное положение и наводящими винтами для плавного их вращения.

Рисунок 6.3. Схема устройства теодолита: ii - ось вращения алидады; tt - ось вращения трубы; ss - визирная ось трубы; uu - ось уровня алидады.

Зрительная труба служит для обеспечения точности наведения на визирные цели. Трубы бывают обратного и прямого изображения.

Рисунок 6.4. Зрительная труба

Оптическая система трубы (Рис. 6.4.) состоит из объектива 1, окуляра 2 и фокусирующей линзы 3, которую с помощью специального устройства - кремальеры 5, перемещают вдоль геометрической оси трубы. Между фокусирующей линзой и окуляром помещена сетка нитей 4 – деталь, несущая стеклянную пластину с нанесёнными на нее вертикальными и горизонтальными штрихами. При измерении углов перекрестие штрихов – центр сетки нитей, наводят на изображение визирной цели.

Линия, проходящая через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называется визирной осью.

Увеличением трубы называется отношение угла, под которым изображение предмета видно в трубе, к углу, под которым предмет виден невооружённым глазом. Практически увеличение трубы равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Трубы геодезических приборов имеют увеличение от 15^´ до 50^´ и более.

Для выполнения измерений трубу фокусируют “по глазу” и “по предмету”. При этом, глядя в трубу, вращением диоптрийного кольца окуляра добиваются чёткого изображения сетки нитей, а перемещением фокусирующей линзы 3 - чёткого изображения наблюдаемого предмета.

Отсчётные устройства служат для взятия отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам и снабжены отсчетными микроскопами. Различают микроскопы штриховые, шкаловые и микроскопы с оптическими микрометрами.

В штриховом микроскопе отсчет с точностью 1¢ берут по положению нулевого штриха алидады а (Рис 6.5., а), интерполируя минуты на глаз.

Рис. 6.5. Поле зрения отсчётных микроскопов:

а - штрихового (отсчёт по горизонтальному кругу 159º45’, по вертикальному 350º48’); б - шкалового (отсчёт по горизонтальному кругу 295º36’, по вертикальному -4º47’)

Шкаловый микроскоп имеет две шкалы, совмещённые с лимбами вертикального и горизонтального кругов (Рис 6.5., б). Отсчёты берут по градусным штрихам лимбов. Отметим, что шкала вертикального круга имеет два ряда подписей. Если перед градусным делением отсутствует знак, отсчёт делают так же, как и по горизонтальному кругу. Если в поле зрения микроскопа перед цифрой градусов стоит минус, то считывание минут ведут по шкале от -0 до -6 (справа налево).

Уровни служат для приведения осей и плоскостей приборов в горизонтальное или вертикальное положение. По конструкции они бывают цилиндрические и круглые.

Цилиндрический уровень состоит из стеклянной ампулы, верхняя внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге окружности определённого радиуса. При изготовлении уровня её заполняют горячим эфиром или спиртом и запаивают. При охлаждении в ампуле образуется небольшое пространство, заполненное парами жидкости и называемое пузырьком уровня. Ампула помещается в металлическую оправу, снабжённую исправительным винтом для регулировки положения уровня. На внешней поверхности ампулы через 2 мм дуги нанесены штрихи. Точка в средней части ампулы, относительно которой штрихи симметричны, называется нуль-пунктом уровня. Касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте называется осью уровня.

Центральный угол, соответствующий одному делению шкалы ампулы называется ценой деления уровня и определяется по формуле где l - длина деления шкалы ампулы, мм; R - радиус внутренней поверхности ампулы; ρ - величина радиана, выраженная в секундах.

В зависимости от типа теодолита цена деления цилиндрического уровня колеблется в пределах 15 - 60’’.

У круглого уровня внутренняя поверхность верхней стеклянной части ампулы имеет сферическую поверхность. На нее наносится несколько окружностей с общим центром, который принимается за нуль-пункт.

Нормаль к внутренней сферической поверхности ампулы в нуль-пункте называется осью круглого уровня. При расположении пузырька уровня в нуль-пункте ось уровня занимает отвесное положение. Цена деления круглого уровня колеблется в пределах 3 - 15’. Круглые уровни применяются для предварительной установки прибора в рабочее положение.