Устройство оптических теодолитов

2.1 Принципиальная схема теодолита

Теодолиты независимо от их вида и сложности устройства создаются на единой принципиальной схеме, вытекающей из принципов измере­ния горизонтальных и вертикальных углов.

Основной частью теодолита (рис. 1) является горизонтальный круг, состоящий из лимба 3 и алида­ды 2. При измерении углов плоскость лимба должна быть горизонтальной, а его центр — устанавливаться на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла. Отвес­ная линия ZZ, проходящая через ось вращения алидады горизонтального круга, называется осью вращения теодолита. Ось вращения теодолита ZZ устанавливают в отвесное положение по цилиндриче­скому уровню 9 с помощью трех подъемных винтов 1 подставки 10. Лимб и алидада снабжены зажимными (закрепительными) винтами, служащими для закрепления их в неподвижном положении, и наводящими винтами — для их медленного и плавного вращения.

Визирование на наблюдаемые цели выполняют зрительной трубой 8, визирная ось W которой при вращении трубы вокруг горизонтальной оси НН образует проектирующую плоскость, на­зываемую коллимационной. Зрительная труба соединена с алидадой горизонтального крута с помощью колонки 4. На одном из концов оси вращения зрительной трубы закреплен вертикальный круг 5. Зрительная труба имеет за­крепительный и наводящий винты.

Теодолит закрепляется на штативе становым винтом. К крючку станового винта привязывается нить отвеса, служащая продолже­нием вертикальной оси вращения прибора ZZ. С помощью отвеса теодолит центрируется над точкой, т. е. устанавливается таким об­разом, чтобы ось ZZ вращения прибора проходила через вершину измеряемого угла. Становые винты изготавливают полыми, что позволяет использовать для центрирования теодолита над точкой оптические центриры.

 

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема теодолита

 

2.2 Горизонтальный круг.

Отчетные устройства теодолитов Т30, 2Т30, 4Т30П

 

Горизонтальный круг теодолита служит для измерения горизон­тальных углов и состоит из лимба и алидады

Лимб - основная часть угломерного прибора и представляет собой кольцо со скошенным краем на который нанесены равные деления.

Вели­чина дуги лимба между двумя ближайшими штрихами называется ценой деления лимба. Оцифровка лимба производится через 1° по часовой стрелке от 0 до 360°.

Алидада – часть прибора, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчётного устройства.

Алидада может вращаться вокруг своей оси совместно с верхней частью теодолита относи­тельно неподвижного лимба; при этом отсчет по горизонтальному кругу изменяется. Если алидада вращается вокруг оси совместно с лимбом (зажимный винт алидады закреплен, а лимба — откреплен), то отсчет по горизонтальному кругу остается неизменным.

Отсчетом по угломерному кругу называется угловая величина дуги между нулевым штрихом лимба и индексом алидады.

Для оценки интервала между младшим штрихом лимба и индек­сом служат отсчетные устройства.

Отсчетные устройства состоят из двух частей: устройства для оценки долей наименьших делений лимба и микроскопа, служа­щего для увеличения изображения его делений. Для оценки долей наименьших делений лимба в технических теодолитах используют два типа отсчетных устройств:

1) микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп) — теодолит ТЗО;

2) шкаловой микроскоп — теодолиты 2Т30 и 4Т30П.

 

 

 

Рисунок 2 - Микроскоп оценщик Рисунок 3 - Шкаловый микроскоп (штриховой микроскоп) теодолита ТЗ0 теодолитов 2Т30 и 4Т30П Отсчеты: Отсчеты: по горизонтальному кругу — 71°07'; по горизонтальному кругу — 124° 18,5';   по вертикальному кругу — 359°53 ' по вертикальному кругу — - 0° 26',5

 

 

Изображения шкал горизонтального и вертикального угломерных кругов с помощью специального оптического устройства передаются в поле зрения отсчетного микроскопа.

Микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп) теодолита Т3О — отсчетное устройство, в котором интервал между младшим штрихом и индексом оценивает­ся на глаз до десятых долей делений лимба (рис. 2). Цена деления лимбов обоих кругов 10', причем подписаны только градусные деле­ния; отсчеты берутся с точностью до 1'. В поле зрения микроскопа строятся одновременно изображения шкал горизонтального круга (буква «Г») и вертикального круга (буква «В») с общим индексом, расположенным в центре поля зрения. Штрихи обоих лимбов раз­делены перемычкой.

В поле зрения шкалового микроскопа теодолита 2Т30 видны изображения лимба и шкалы, длина которой равна изображению градусного деления лимба (рис.3). Цена деления шкалы алидады как горизонтального, так и вертикального кругов равна 5′, отсчеты по угломерным кругам берутся с точностью до 0,5'. Отсчетным индексом служит градусный штрих лимба, расположенный в пределах шкалы.

2.3 Основные части теодолита

Горизонтальный круг теодолита служит для измерения горизон­тальных углов и состоит из лимба и алидады.

Вертикальный круг служит для измерения углов наклона, ис­пользуемых для вычисления горизонтальных проложений линий и превышений.

Лимб вертикального круга жестко закреплен на оси вращения зрительной трубы и вращается вместе с ней; при этом нулевой диа­метр лимба должен быть параллелен визирной оси трубы. Алидада вертикального круга остается неподвижной.

Зрительная труба теодолита служит для визирования на уда­ленные наблюдаемые цели.

Перед наблюдением зрительная труба должна быть отрегу­лирована так, чтобы в поле зрения трубы отчетливо было видно изображение визирной цели. Такая установка зрительной трубы называется ее фокусированием. В теодолитах типа ТЗО применяют трубы с внутренним фокусированием. Оптическая система зрительной трубы с внутренним фокусиро­ванием (рис. 4, а) состоит из объектива 1, окуляра 2, внутренней фокусирующей линзы 3, которая перемещается внутри трубы вра­щением кремальеры 4 (фокусировочного винта) и сетки нитей 5.

 

а б в

 

 

Рисунок 4- Зрительная труба: а — продольный разрез трубы; б — схема крепления оправы сетки нитей; в — сетка нитей теодолитов

 

Сетка нитей представляет собой систему штрихов, нанесенных на стеклянной пластинке, которая помещена в металлической оправе (рис. 4, б). Основные штрихи сетки используют для наведения трубы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Двойной вертикальный штрих называется биссектором нитей (рис. 4, в); визирование на наблюдаемую цель бис­сектором производится точнее, чем одной нитью. Точка пересечения ос­новных штрихов сетки нитей либо осей заменя­ющих их биссекторов на­зывается перекрестием сетки нитей.

Воображаемая линия, соединяющая перекре­стие сетки нитей и опти­ческий центр объектива, называется визирной осью трубы, а ее продолжение до наблюдаемой цели — линией визирования.

Оправа сетки нитей снабжена (рис.4,б) (исправительными) двумя горизонтальными 1 и двумя верти­кальными 2. С помощью каждой из пар исправительных винтов сетку нитей можно перемещать в горизонтальной и вертикальной плоскостях, изменяя тем самым положение визирной оси зритель­ной трубы.

Цилиндрический уровень служит для приведения оси вращения теодолита в отвесное положение, а плоскости лимба горизонтального крута — в горизонтальное положение.

Цилиндрический уровень (рис. 5 представляет собой стеклян­ную трубку (ампулу), внутренняя поверхность которой в вертикаль­ном продольном разрезе имеет вид дуги окружности определенного радиуса. Ампула заполнена легкоподвижной жидкостью (серным эфиром или спиртом); пары жидкости в ампуле образуют неболь­шое пространство, которое называют пузырьком уровня. Юстировку уровня, т. е. его установку на приборе в требуемом положении, выполняют котировочными (исправительными) винтами.

Рисунок 5 - Цилиндрический уровень в разрезе

 

На наружной поверхности ампулы нанесены деления через 2 мм. Средний штрих шкалы О называется нуль-пунктом уровня.

Касательная к дуге внутренней поверхности уровня в нуль-пункте называется осью цилиндрического уровня. Если пузырек уровня находится в нуль-пункте, то ось уровня горизонтальна.

Центральный угол, соответствующий одному делению ампулы, называется ценой деления уровня.

 

2.4 Устройство теодолитов ТЗО, 2Т30 и 4Т30П

Повторительные теодолиты ТЗО и 2Т30 (рис.7) имеют одинаковое уст­ройство; 2Т30 отличается от Т3О лишь типом отсчетного устройства.

Конструкция теодолита 4Т30П (рис.6) имеет ряд специфических особенно­стей, которые указаны далее.

Рисунок 6 – Оптический теодолит 4Т30П	Рисунок 7 – Оптический теодолит 2Т30П

 

Теодолит 2Т30 (рис. 8) закрепляется становым винтом 9 на го­ловке штатива 8 вместе с круглым металлическим основанием 26, являющимся дном футляра прибора, что позволяет упаковывать его, не снимая со штатива. С основанием жестко соединена подставка 23 с тремя подъемными винтами 24.

Горизонтальный крут состоит из лимба и алидады, имеющих, со­ответственно, зажимные (закрепительные) 7 и 11 и наводящие 13 и 22 винты. На рисунке цифрами 25 и 10 обозначены втулка и гильза этих винтов. Зажимные винты лимба и алидады обеспечивают как совместное с лимбом, так и раздельное вращение алидады относи­тельно неподвижного лимба; это позволяет измерять горизонтальные углы способами приемов и повторений.

Зрительная труба с внутренним фокусированием имеет увеличение 20^х. Корпус зрительной трубы представляет единое целое с горизон­тальной осью, установленной в лагерах колонки 15, и обоими концами переводится через зенит.

Фокусирование трубы по наблюдаемой цели осуществляют вращением кремальеры 1. Вращением диоптрийного кольца 2 окуляр 20 устанавливают по глазу наблюдателя до резкой видимости изображения сетки нитей, находящейся под крышкой 3.

Перемещение сетки нитей производят при помощи юстировочных винтов. Коллиматорный визир 5 предназначен для грубого наведения зрительной трубы. Точное наведение зрительной трубы на цель в горизонтальной плоскости осуществляют наводящим винтом 22 пос­ле закрепления алидады, а в вертикальной плоскости — наводящим винтом 21 зрительной трубы после закрепления ее винтом 18.

На корпусе алидады установлен цилиндрический уровень 12 с ценой деления 45", с помощью которого ось вращения прибора при­водят в отвесное положение подъемными винтами; уровень снабжен юстировочным винтом.

Вертикальный круг 6 служит для измерения углов наклона. Ци­линдрический уровень при алидаде вертикального круга отсутствует; его функции выполняет цилиндрический уровень 12 при алидаде горизонтального круга, который располагается параллельно кол­лимационной плоскости. Отсчеты по угломерным кругам можно видеть через окуляр микроскопа 4, отрегулировав освещение шкал с помощью зеркала 14 через иллюминатор. В колонке размещена оптическая отсчетная система.

 

Рисунок 8 - Теодолит 2Т30: а — вид слева; б — вид справа

 

 

Центрирование теодолита над точкой можно выполнять с помо­щью зрительной трубы, которую устанавливают вертикально объ­ективом вниз, визируя через ось вращения алидады. Для удобства центрирования теодолита с помощью зрительной трубы, а также при визировании на цели под утлом более 45° к горизонту. применяют окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа. Насадка на зрительную трубу снабжена откидным светофильтром для визирования на Солнце.

Теодолит имеет посадочный паз 16 для съемной ориентир-буссоли. Наличие в зрительной трубе нитяного дальномера позволяет измерять расстояния. Зрительная труба теодолита снабжена цилиндрическим уровнем 17 с ценой деления 20", имеющим юстировочные гайки 19. При транспортировке отверстие в основании закрывают крышкой 27, свинчиваемой с бобышки.

В отличие от теодолита 2Т30 теодолит 4Т30П имеет съемную подставку. В подставке размещен оптический центрир для центри­рования теодолита над точкой.

При измерении горизонтальных углов перестановку участков горизонтального крута между приемами выполняют рукояткой после нажатия на нее вдоль оси вращения.

Для освещения поля зрения отсчетного микроскопа при небла­гоприятных условиях видимости служит фонарь, который устанавливают в паз на боковой крышке теодолита (на месте крепления ориентир-буссоли) и закрепляют винтом.

 

3. Установка теодолита в рабочее положение

 

Перед началом измерений теодолит устанавливают над точкой в рабочее положение. Полная установка теодолита в рабочее поло­жение складывается из следующих операций.

1) центрирование прибора над точкой;

2) горизонтирование теодолита;

3) установка зрительной трубы для наблюдений.

Центрированием теодолита называются действия, в результате которых центр лимба горизонтального крута совмещается с отвесной линией, проходящей через точку стояния прибора. Центрирование может быть выполнено с помощью нитяного отвеса либо оптиче­ского центрира.

При центрировании теодолита с помощью нитяного отвеса штатив устанавливают так, чтобы отвес, подвешенный к крючку станового винта, оказался приблизительно над точкой, а поверхность головки штатива была примерно горизонтальна. Затем, ослабив становой винт, теодолит перемещают по головке штатива до положения, ког­да острие отвеса будет находиться над центром точки; после этого становой винт закрепляют.При центрировании с помощью оптического центрира на зри­тельную трубу надевают окулярную насадку и устанавливают трубу вертикально объективом вниз. Наблюдая через окулярную насадку, теодолит перемещают по головке штатива до тех пор, пока в поле зрения центр точки не совпадет с центром сетки нитей.

Горизонтирование теодолита заключается в приведении оси его вращения в отвесное положение, а следовательно, плоскости лим­ба — в горизонтальное положение. Предварительное горизонтиро­вание прибора грубо достигается при установке штатива, а точное приведение выполняется подъемными винтами с использованием цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга. Для этого цилиндрический уровень (рис. 9, а) устанавливают по направ­лению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны выводят пузырек уровня в нуль-пункт.

 

Рисунок 9 – Схема горизонтирования теодолита

Затем поворачивают алидаду на 90° (рис. 9, б) и третьим подъ­емным винтом выводят пузырек уровня в нуль-пункт.

После горизонтирования теодолита уточняют его центрирование.

Установка зрительной трубы для наблюдения включает в себя установку трубы по глазу наблюдателя и по предмету, т. е. фокуси­рование трубы по наблюдаемой цели.

Установку трубы по глазу выполняют перемещением соответству­ющего диоптрийного кольца окуляра до получения четкой видимости штрихов сетки нитей в поле зрения трубы и шкал горизонтального и вертикального кругов в поле зрения отсчетного микроскопа. Она выполняется каждым наблюдателем соответственно остроте его зрения и периодически проверяется.

Установку трубы по предмету (фокусирование) для получения отчетливого изображения визирной цели осуществляют переме­щением фокусирующей линзы с помощью кремальеры. При на­блюдении предметов, расположенных на различных расстояниях от прибора, фокусирование приходится производить каждый раз заново.

ПОВЕРКИ ТЕОДОЛИТОВ