ЛЗ 4 Изучение устройства буссолей и компаса. Измерение азимутов и румбов.
Цель: познакомиться с устройствами буссолей и компасом и с измерением азимутов и румбов.
Ход работы.
1. Ознакомиться с теоретическим материалом.
2. Законспектировать теоретический материал.
3. Зарисовать и описать схемы и рисунки.
Теоретический материал.
При выполнении геодезических работ на местности, работ с картой или чертежом необходимо определить положение линии (ориентировать линию) относительно стран света или какого-нибудь направления, принимаемого за исходное.
Ориентирование на местности — это определение своего местоположения относительно сторон горизонта и выделяющихся местных предметов (ориентиров) и точное выдерживание указанного или выбранного направления движения.
Ориентирование заключается в том, что определяют угол между исходным направлением и направлением данной линии. За исходное направление для ориентирования принимают истинный (географический), магнитный меридианы или ось абсцисс прямоугольной системы координат плана.
Приборы для ориентирования
При ориентировании на местности для измерения магнитных азимутов и магнитных румбов пользуются буссолями и компасами.
Буссоль
Буссоль - точный компас, служащий для ориентирования, оборудованный устройством для визирования.
а – буссоль;1 – стрелка, 2 – кольцо, 3 – арретир
Устройство. Коробка буссоли размещается на пластине со скошенным краем, на которой размещены миллиметровые деления. На пластине иногда помещают круглый уровень, который служит для приведения кольца буссоли с градусными делениями в горизонтальное положение. Основная деталь – магнитная стрелка. В буссолях пользуются магнитными стрелками, подвешенными «ребром». Их изготавливают из вольфрамовой или хромистой стали. Магнитная стрелка имеет северный синий (воронёный) конец и южный – светлый. Южный конец магнитной стрелки снабжён передвижной муфтой для её уравновешивания. Магнитная стрелка опирается на острие тонкой вертикальной стальной иглы посредством вделанной в неё пяты. Для того, чтобы предохранить острие иглы от повреждений вследствие возможных сотрясений прибора, буссоль снабжается арретирным устройством, при помощи которого стрелка может быть приподнята с острия посредством рычага и прижата к стеклянной крышке коробки.
В зависимости от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подписывают против направления движения часовой стрелкиот 0 до 360°, в румбическом – на концах нулевого диаметра ставят нули, перпендикулярного ему диаметра – 90°.
Принцип действия. Магнитная стрелка буссоли устанавливается в направлении меридиана, и если навести визирное приспособление буссоли, ось которого совпадает с диаметром шкалы, на какой-либо предмет, то отсчёт по шкале против северного конца стрелки даст величину магнитного азимута направления на этот предмет. Отклонение магнитной стрелки от направления географического меридиана называется магнитным склонением.
Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при измерениях на штатив; ручные, теодолитные, устанавливаемые на угломерные приборы – теодолиты; настольные, укладываемые на карту или план приих ориентировании. Настольная буссоль называется ориентир-буссолью.
Штативные, ручные буссоли имеют приспособление для визирования – наведения на точку линии, азимут которой измеряется.
Простейшие виды таких приспособлений – диоптры. В буссолях линия,соединяющая середину диоптров, постоянно совпадает с нулевым диаметром кольца.
Компас
б – компас; 1- стрелка, 2 – кольцо, 4,5- диоптры
Устройство. Главные части компаса – магнитная стрелка 1, вращающаяся на острие шпиля, и кольцо 2 с угловыми делениями. В обычных компасах стрелку делают штампованной из стального листа и подвешивают её в плоском положении. Северныйконец стрелки делают темно-синим или вороненым. В зависимости от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подписывают против направления движения часовой стрелкиот 0 до 360°, в румбическом – на концах нулевого диаметра ставятнули, перпендикулярного ему диаметра – 90.
Штативные, ручные компасы имеют приспособление для визирования – наведения на точку линии, азимут которой измеряется.
Простейшие виды таких приспособлений – диоптры: глазной и предметный -4. В компасах диоптры крепятся на вращающейся крышке.
Принцип действия. В компасе с подвижными диоптрами совмещают северный конец стрелки с нулем кольца, а линию диоптров – с направлением определяемой линии и по указателю предметного диоптра отсчитывают значение азимута данной линии.
Ориентирование линий. Азимуты, румб.
Ориентировать линию на местности - значит определить ее направление относительно некоторого начального направления. Для этого служат азимуты А, дирекционные углы a, румбы r. За начальные принимают направления истинного меридиана Nи, магнитного меридиана Nм и направление Nо, параллельное осевому меридиану или оси Х системы прямоугольных координат (рис.1).
Азимутом называют горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до ориентируемого направления. Азимуты изменяются в 0° до 360° и бывают истинными или магнитными. Истинный азимут А отсчитывается от истинного меридиана, а магнитный Ам – от магнитного.
Дирекционный угол a - это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии параллельной ему (+Х) по ходу часовой стрелки до направления ориентируемой линии.
У Земли существуют истинный и магнитный полюсы, не совпадающие между собой. Соответственно этому есть истинный и магнитный меридианы. И от того и от другого можно отсчитывать направление на нужный предмет. В одном случае мы будем иметь дело с истинным азимутом, в другом – с магнитным. Т.к. географический и магнитный полюсы Земли не совпадают, они находятся на некотором расстоянии друг от друга. Поэтому, стрелка компаса показывает не точно на Север, а чуть в сторону, на Северный магнитный полюс. Эта неточность называется магнитное склонение. Склонение различно для разных мест, оно м.б. западным и восточным
Истинный азимут (Аи) - двугранный угол между истинным (географическим) меридианом и направлением на точку наблюдения. Измеряется по часовой стрелке от 00 до 3600.
Магнитный азимут (Ам) – двугранный угол между направлением на северный магнитный полюс (указывается северным концом магнитной стрелки) и направлением на точку наблюдения. Измеряется по часовой стрелке от 00 до 3600.
Рис.1. Ориентирование линии ОМ на местности.
Угол δ, отсчитываемый от северного направления истинного меридиана N до магнитного меридиана Nм, называется склонением магнитной стрелки. Склонение северного конца магнитной стрелки к западу называют западным и считают отрицательным -δ, к востоку - восточным и положительным +δ.
Угол γ между северными направлениями истинного N и параллелью осевого Nо меридианов называется зональным сближением меридианов. Если параллель осевого меридиана расположена восточнее истинного меридиана, то сближение называется восточным и имеет знак плюс. Если сближение меридианов западное, то его принимают со знаком минус. Если известны долготы меридианов, проходящих через точки А и В, то сближение меридианов можно найти по приближенной формуле:
γ = Δλ sin φ, (1)
где Δλ- разность долгот меридианов, проходящих через точки А и В.
Из формулы (1) следует, что на экваторе (φ=00) сближение меридианов λ= 0, а на полюсе (φ=900) γ = Δλ.
Румб - горизонтальный острый угол отсчитываемый от ближайшего северного или южного направления меридиана до ориентируемого направления. Румбы имеют названия в соответствии с названием четверти, в которой находится линия, т.е.: северо-восточные СВ, северо-западные СЗ, юго-западные ЮЗ, юго-восточные ЮВ. На рис.2 показаны румбы линий О-СВ, О-ЮВ, О-ЮЗ, О-СЗ и зависимость между дирекционными углами и румбами этих линий.
Рис.2. Зависимость между дирекционными углами и румбами.
Связь румбов с дирекционными углами:
I – r = α
II – r =1800-α
III – r = α-1800
IV – r = 3600-α
По знакам приращений координат (+-у;+-х) определяется четверть, в кот нах румб; в зависимости от четверти нах значение угла по вышеприведенным формулам.
Вывод: