Изучение нивелира

. Нивелир - геодезический прибордля измерения превышений при помощи горизонтального визирного луча и вертикально установленных в точках реек.

Визирной осью прибора называется воображаемая прямая, соединяющая пересечение нитей сетки и оптический центр объектива зрительной трубы. В горизонтальное положение визирная ось приводится с помощью цилиндрического уровня.

В настоящее время для технического нивелирования применяют точные (по точностной градации нивелиров) нивелиры Н-3, Н-3К, Н-ЗКЛ, Н-10Л, Н-10КЛ и целый ряд других отечественных и зарубежных приборов. Разумеется, на строительной площадке для технического нивелирования возможно использование приборов и других приборов более высокой точности, а также и новых современных цифровых нивелиров.

На стройке наибольшее применение имеют нивелиры Н3 и их модификации

Нивелир Н3 показан на (рис.1). Он имеет следующие части: корпус зрительной трубы 1, диоптрийное кольцо окуляра 2, объектив 3, кремальеру для фокусирования зрительной трубы 4, закрепительный винт зрительной трубы 5, наводящий винт зрительной трубы 6, мушку для приближенного наведения зрительной трубы на предметы и точки местности 7, коробку цилиндрического уровня 8, круглый уровень 9, три исправительных винта круглого уровня 10, элевационный винт 11, подставку 12, подъемный винт 13, пружинистую пластинку с втулкой 14.

Круглый уровень служит для приближенной установки оси нивелира в отвесное положение. Он представляет собой стеклянную ампулу круглой формы, верхняя внутренняя часть которой имеет сферическую поверхность. Снаружи, на поверхности ампулы, нанесены штрихи в виде концентрических окружностей. Центральная точка этих окружностей является нуль-пунктом. Ось круглого уровня - прямая, проходящую через нуль-пункт перпендикулярно плоскости, касательной к внутренней поверхности уровня в его нуль-пункте.

Цилиндрический уровень служит для точной установки визирной оси нивелира в горизонтальное положение.

В разрезе ампула уровня представляет собой дугу определенного радиуса. Стеклянная трубка ампулы уровня, запаянная с одного конца, заполняется спиртом или эфиром, подогревается и запаивается с другого конца. После охлаждения жидкость сжимается и образуется небольшое пространство, называемое пузырьком уровня.

Рис. 1. Нивелир Н3

На верхней части трубки нанесена шкала делений. Точка, расположенная в середине внутренней поверхности трубки, называется нуль-пунктом уровня. Осью цилиндрического уровня называется линия, касательная к внутренней поверхности ампулы уровня в его нуль-пункте.

Пузырек уровня всегда стремится занять наивысшее положение в трубке. Поэтому очевидно, что, когда концы пузырька расположатся симметрично относительно нуль-пункта, ось уровня займет горизонтальное положение. Деления на шкале уровня обычно наносятся через 2 мм. Центральный угол внутренней поверхности уровня, опирающийся на дугу, равную одному делению шкалы, называется ценой деления уровня. Цена деления уровня зависит от радиуса дуги уровня. Чем больше радиус, тем меньше цена деления уровня и тем он чувствительнее.

В коробке уровня со стороны окуляра имеется четыре исправительных винта для юстировки (изменения положения) цилиндрического уровня. В рабочем положении винты закрыты крышкой.

В коробке цилиндрического уровня, сверху над уровнем, расположена система оптических призм, с помощью которых изображение концов пузырька уровня передаётся в поле зрения окуляра (рис.2).

Установка пузырька уровня в нуль-пункт достигается путем совмещения (контакта) изображений концов его половинок (рис.2б) вращением элевационного винта. Такой уровень называется контактным.

Зрительная труба нивелира имеет внутреннюю фокусировку, увеличение трубы 30^х, поле зрения 1⁰20'.

Цена деления круглого уровня равна 5', цена деления цилиндрического уровня на 2 мм (на одно деление) — 15”. Коэффициент дальномера — 100.

Поверками геодезических приборов называется обследование приборов, устанавливающее выполнение геометрических и конструктивных требований к положению отдельных осей и блоков приборов.

ПОВЕРКИ НИВЕЛИРА Н3

Проверка выполнения конструктивных требований к положению отдельных осей и блоков приборов выполняется в механической мастерской.

Перед полевыми работами и во время их производства систематически выполняются поверки геометрических требований к положению отдельных пар осей нивелира. Поверки геометрических требований к положению отдельных пар осей нивелира состоят в проверке взаимной параллельности или взаимной перпендикулярности соответствующих пар осей нивелира.

У нивелира Н3 проверяются вышеуказанные условия для 3-х пар осей.

Юстировки приборов – процесс устранения невыполнения требований взаимной параллельности или взаимной перпендикулярности соответствующих пар осей приборов.

Рис. 2. Призменная система контактного уровня

а) пузырек не в нуль - пункте; б) пузырек в нуль - пункте

1) Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира

Подъёмными винтами приводят пузырёк круглого уровня в центр кружка на ампуле уровня и поворачивают верхнюю часть прибора на 180° (поверка). При отклонении пузырька от центра ампулы перемещают его к центру на половину дуги отклонения с помощью исправительных винтов уровня (юстировка). Окончательно приводят пузырек уровня к центру ампулы подъемными винтами. Поверку повторяют.

2) Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира

С помощью круглого уровня приводят ось вращения нивелира в отвесное положение. Среднюю нить наводят на хорошо видимую точку и наводящим винтом плавно вращают трубу в горизонтальном направлении. Нить сетки не должна сходить с выбранной точки.

Эту же поверку можно делать, наводя среднюю нить на нить отвеса. Средняя нить и нить отвеса должны совпадать.

При несоблюдении условия необходимо снять защитный колпачок и развернуть сетку нитей, предварительно ослабив 4 винта в торце окулярной части трубы отверткой (юстировка).

3) Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы (“главное геометрическое условие нивелира”)

Поверка производится двойным нивелированием одной и той же линии способом “вперед”. На ровной местности закрепляют колышками линию АВ длиной примерно 50 метров (рис. 3. а, б).

Установив нивелир в точке A таким образом, чтобы окуляр прибора находился над колышком, приводят ось вращения нивелира в отвесное положение и измеряют высоту прибора i₁. Совместив концы пузырька цилиндрического уровня элевационным винтом, берут отсчет b по рейке, установленной в точке B (рис. 3а). Переносят нивелир в точку B, а рейку – в точку A. Измеряют высоту прибора i₂ и берут отсчет по рейке a (рис. 3б). При несоблюдении главного условия нивелира отсчеты по рейке а и b будут отличаться от правильных отсчётов на величину x, которая возникает от того, что ось уровня горизонтальна, а визирная ось – наклонна, т.е. условие 3 не выполняется.

а) б)

Рис. 3. Поверка главного условия нивелира

Величина X вычисляется по формуле:

Если величина Xне превышает 4 мм, то полагают, что “главное условие нивелира” выполняется.

В противном случае вычисляют исправленный отсчет a_исп = a – xи делаютюстировку:элевационным винтом наводят среднюю нить сетки на исправленный отсчет. В этот момент визирная ось приводится в горизонтальное положение, а ось уровня наклонится, что видно в окуляр прибора по расхождению изображений концов уровня. Ослабив боковые винты уровня, вертикальными исправительными винтами уровня добиваются совмещения изображений концов пузырька уровня. В этот момент и визирная ось, и ось цилиндрического уровня становятся горизонтальными и, тем самым, параллельными между собой. Для контроля поверка повторяется.