Зрительная труба теодолита.
Приборы, используемые при работе с планом и картой.
Линейка деревянная, металлическая или из пластмассы применяется для проведения прямых линий. Линейка, на которой нанесены миллиметровые деления, используется также для откладывания или измерения отрезков прямых.
Линейка должна удовлетворять следующим условиям:
а) поверхности, которыми линейка накладывается на бумагу, должны быть плоскостями;
б) ребра линейки должны быть прямолинейными.
Для поверки выполнения первого условия кладут линейку на выверенную плоскость чертежной доски и смотрят, нет ли просветов между линейкой и доской. Если просветов нет, то линейка удовлетворяет первому условию. Для поверки прямолинейности ребер проводят на бумаге по испытуемому ребру линейки остро очиненным карандашом линию АВ. Переложив линейку около испытуемого ребра из I положения во II, снова проводят по тому же ребру линию между точками А и В. Если обе проведенные линии совпадут, то второе условие считается выполненным. Линейки, не удовлетворяющие указанным условиям, к работе не пригодны.
Если на линейке нанесены деления, то последние сравниваются с делениями выверенной металлической линейки.
Треугольник в сочетании с линейкой служит для проведения прямых, параллельных и перпендикулярных линий к данной прямой. Поверхности и ребра треугольника должны удовлетворять условиям, предъявляемым к линейке, а угол между катетами должен быть прямым. Выполнение последнего условия поверяется так. Малым катетом треугольник прикладывают к краю выверенной линейки АВ и по краю большого катета проводят карандашом линию аb.
Затем, не сдвигая линейки, перекладывают треугольник из I положения во II и снова проводят карандашом линию по краю большого катета. Если обе проведенные линии совпадут, то условие выполнено.
Циркуль-измеритель состоит из двух ножек с острыми концами; противоположные концы ножек соединены шарниром. Ножки циркуля должны быть одинаковой длины и, сведенные вместе, должны давать один тонкий накол — точку.
Штангенциркуль. Для измерения и откладывания больших расстояний применяется штангенциркуль, состоящий из бруска, вдоль которого могут перемещаться две муфты В и С , имеющие каждая ножку с острым концом. После закрепления муфт одну из них можно передвигать в небольших пределах при помощи микромегренного винта b.
Курвиметр применяется для измерения длин кривых линий. Он состоит из коробки, внутри которой находится система зубчатых колес; на верхней крышке помещается циферблат с двумя шкалами делений и стрелка. Коробка оканчивается колесиком. Это колесико ведут при измерении по линии, удерживая за ручку курвиметр перпендикулярно к плоскости чертежа. Движение колесика передается системе зубчатых колес и стрелке, показывающей на циферблате по одной шкале число пройденных сантиметров, а по другой - число дюймов. Зная масштаб плана или карты, нетрудно определить длину линии в натуре. Если например, масштаб плана 1:10000, а отсчет по шкале курвиметра 10,5см, то длина соответствующей длины на местности будет 10000x10,5см=1050м.
До применения курвиметра необходимо определить цену деления его шкал. Для этого проводят курвиметром по линии, имеющей определенную длину, например 20см. Если при этом стрелка пройдет 20 делений, то цена одного деления соответствующей шкалы будет равна 20см/20=1см, если же стрелка покажет, например 18 делений то цена одного деления будет 20см/18=1,11см. Цену деления определяют несколько раз и за окончательный результат принимают среднее арифметическое из всех результатов измерений, если они не содержат грубых ошибок.
Транспортир. Этот прибор служит для измерения и построения углов на бумаге. Он делается из металла или целлулоида и имеет вид полукруга, опирающегося на линейку. Центр С полукруга находится на скошенном выступе верхнего ребра линейки. Внешняя полуокружность разделена на градусы. Иногда последние делят и на более мелкие части.
Транспортир должен удовлетворять следующим условиям:
а) нижнее ребро линейки должно быть прямой линией;
б) нижнее ребро линейки должно быть параллельно нулевому диаметру
транспортира;
в) центр С полукруга и штрих 90° должны лежать на прямой, перпендикулярной к нулевому диаметру транспортира;
г) деления полукруга должны быть равны между собой.
Выполнение первого условия поверяется, как описано выше. Для поверки соблюдения второго условия прочерчивают на бумаге прямую линию, совмещают с ней нулевой диаметр транспортира и затем прочерчивают по нижнему ребру транспортира вторую прямую линию; обе прямые должны быть параллельны, в чем легко убедиться при помощи треугольника и линейки. Если это условие не выполнено, то транспортир для работы непригоден.
Для поверки выполнения третьего условия транспортир прикладывают к одной из сторон прямого угла (тщательно построенного) так, чтобы центр С полукруга совпал с вершиной угла, а нулевой штрих - со стороной угла; если при этом вторая сторона пройдет через деление 90°, то условие выполнено. В противном случае транспортиром нельзя пользоваться.
Для поверки равенства делений полукруга можно поступить так: построив при помощи транспортира какой-нибудь угол, например, в 20°, вращают транспортир вокруг его центра, совмещая одну сторону этого угла последовательно со штрихами 2°, 4°, 6° и т. д. В случае равенства делений с другой стороной угла должны совпадать штрихи 22°, 24°, 26° и т. д. Равенство делений можно поверить и при помощи циркуля, если измерять длину между штрихами в разных частях транспортира. Если деления полукруга не равны, то транспортир непригоден для построения и измерения углов.
При помощи обыкновенного транспортира дуги отсчитываются с точностью до 1/4°. У некоторых транспортиров имеются приспособления (верньеры), позволяющие повысить точность отсчетов до 5 и даже до 1’.
Компасы используются для ориентирования на местности относительно стран света; они бывают различных систем. В геодезии применяются компасы следующего устройства. В небольшой круглой коробке в центре кольца с градусными делениями укреплен острый штифт, на котором свободно вращается магнитная стрелка. Северный конец стрелки синий, южный - светлый. Для предохранения острия от притупления стрелка при хранении и переноске компаса приподнимается и плотно прижимается к стеклянной крышке компаса особым рычажком, называемым арентиром. На дне коробки против штрихов 0°, 90°, 180° и 270° нанесены буквы С, В, Ю, 3, обозначающие названия стран света. Размещены буквы так, что если вращением коробки подвести штрих с буквой С (нулевой штрих кольца) под северный конец свободно и спокойно лежащей на острие стрелки, то буква В будет обращена на восток, Ю - на юг и 3 - на запад. Установка компаса в такое положение называется ориентированием его по странам света.
При работе с компасом его градусное кольцо надо держать горизонтально и не допускать наличия поблизости железных и стальных предметов. При помощи градусного кольца компаса можно определить магнитный азимут направления на любой предмет местности. Для этого, ориентировав компас, кладут на него по диаметру тоненькую линеечку и, направив ее на предмет, читают по концу, обращенному к предмету, магнитный азимут. Бывают компасы с румбическим кольцом, позволяющие читать магнитные румбы направлений.
Более точное ориентирование может быть осуществлено при помощи компаса больших размеров и более совершенной конструкции. Такой компас называется буссолью.
Буссоли применяются как самостоятельные приборы или служат частями других геодезических инструментов. Коробка буссоли помещена на пластинке со скошенным краем, на котором нередко наносят миллиметровые деления. На пластинке иногда помещается круглый уровень, служащий для приведения градусного кольца буссоли в горизонтальное положение. Коробка буссоли имеет арретир. Один конец магнитной стрелки снабжен передвижной муфтой для уравновешивания стрелки.
Буссоль должна удовлетворять следующим условиям.
1. Коробка буссоли не должна содержать железа.
Соблюдение этого условия обеспечивается заводами, изготовляющими инструменты. Для поверки надевают стрелку на иголку, воткнутую в стол, и подносят коробку к стрелке разными частями. При отсутствии железа стрелка не должна колебаться.
2. Магнитная стрелка должна обладать достаточной чувствительностью. Для поверки соблюдения этого условия приводят градусное кольцо буссоли в горизонтальное положение и, дав стрелке успокоиться, производят отсчет по одному из ее концов; затем, поднося железный предмет, отводят конец стрелки в сторону и, когда стрелка успокоится, снова отсчитывают по тому же концу стрелки; оба отсчета должны быть одинаковы. Так поступают несколько раз. Если отсчеты неодинаковы, то можно предположить, что стрелка слабо намагничена, или острие шпиля недостаточно отточено, или плохо отшлифована внутренняя поверхность шляпки стрелки. Эти недостатки исправляются в мастерской.
3. Магнитная стрелка должна быть уравновешена.
Для поверки выполнения этого условия приводят при помощи уровня градусное кольцо буссоли в горизонтальное положение; если концы свободной стрелки будут находиться в плоскости кольца буссоли, то условие выполнено; в противном случае передвижением муфточки, имеющейся на одном конце стрелки, добиваются совмещения плоскости стрелки с плоскостью градусного кольца.
4. Ось вращения магнитной стрелки должна проходить через центр
градусного кольца буссоли.
Для поверки соблюдения этого условия приводят градусное кольцо буссоли в горизонтальное положение и, вращая буссоль, отсчитывают по обоим концам свободной стрелки на разных местах градусного кольца. Если разность таких отсчетов будет равна 180°, то условие выполнено. В противном случае говорят, что магнитная стрелка имеет эксцентриситет. Устранить эксцентриситет магнитной стрелки нельзя, но влияние его можно и необходимо исключить. Для этого надо отсчитывать по кольцу буссоли по обоим концам стрелки.
В самом деле если ось от вращения стрелки не проходит через центр С градусного кольца, то вместо направления n1s1 стрелка укажет направление ns║n1s1, и насколько отсчет n по северному концу будет преуменьшен, настолько по южному концу измененный на 180° отсчет s будет преувеличен, так какn1n=s1s; следовательно, взяв среднее арифметическое из обоих отсчетов, получим верный результат.
5. Магнитная ось стрелки должна совпадать с геометрической. Если
магнитная ось пs не совпадает с геометрической АВ, то в определение направления линий относительно магнитного меридиана войдет ошибка, равная величине угла поА. Для определения величины этого угла снимают крышку буссоли и берут отсчет по северному концу А стрелки, затем снимают стрелку со шпиля, перевинчивают шляпку на другую сторону стрелки, снова надевают стрелку на острие шпиля и берут новый отсчет по тому же концу стрелки. Разность отсчетов, очевидно, выразит двойную величину угла поА. При проверке буссоль должна быть неподвижна.
Если шляпка стрелки не вывинчивается, то угол поА можно обнаружить, сравнивая показания данной стрелки с показаниями стрелки поверенной буссоли.
Если магнитная ось не совпадает с геометрической, то в каждый результат измерений по буссоли надо вводить поправку на величину угла поА или заменить стрелку другой (у которой обе оси совпадают).
6. Деления градусного кольца буссоли должны быть верны. Правильность нанесения делений может быть проверена циркулем. Так как деления наносят делительной машиной, то это условие обычно бывает выполнено.
7. Нулевой диаметр кольца буссоли должен быть параллелен скошенному краю пластинки. Поверка производится непосредственным измерением циркулем расстояния между диаметром, проходящим через 0°, и скошенным краем пластинки.
Зрительная труба теодолита.
Для наблюдения удаленных предметов в теодолите используют зрительную трубу. Геодезические приборы, как правило, снабжают трубой Кеплера, которая дает увеличенное перевернутое изображение. Такие трубы называют астрономическими.
Оптика простейших зрительных труб состоит из двух собирательных линз (рис. 1): объектива (1), направленного на предмет, и окуляра (2). Изображение всегда получается при прохождении лучей через объектив, действительным, обратным и уменьшенным. Чтобы увеличить его, в трубу вводят окуляр, действующий как лупа. Получаем мнимое, увеличенное изображение.
Рис. 1 Зрительная труба:
1 - объектив; 2 - окуляр; 3 - фокусирующая линза; 4 - сетка нитей; 5 - кремальерный винт (кольцо)
Так как при визировании на разные расстояния изображение будет перемещаться, то для получения ясного изображения необходимо, чтобы окуляр мог перемещаться относительно объектива вдоль оси трубы. Новейшие геодезические трубы снабжаются трубой постоянной длины, в которой объектив и сетка нитей закреплена в одной оправе. Фокусирование производится при помощи фокусирующей линзы (3) - рассеивающего стекла, перемещающегося в трубе между объективом и сеткой нити (4) при вращении особого кремальерного винта или кольца (5), охватывающего зрительную трубу около её окуляра. Полная установка зрительной трубы для наблюдения складывается из установки её по глазу и по предмету. Сначала устанавливают окуляр по глазу, для чего направляют трубу на какой-либо светлый фон и перемещают диоптрийное кольцо окуляра так, чтобы нити сетки были видны резко очерченными. Затем наводят трубу напредмет и добиваются четкого его изображения кремальерным винтом, т. е. фокусируют. После этого устраняют параллакс сетки нитей. Точка пересечения нитей не должна сходить с наблюдаемой точки при передвижении глаза относительно окуляра. Если она сходит с наблюдаемой точки, то такое явление называется параллаксом. Он происходит от несовпадения плоскости изображения предмета с плоскостью сетки нитей и устраняется небольшим поворотом кремальеры.
При оценке качества зрительной трубы существенное значение имеют следующие показатели: увеличение, поле зрения и яркость трубы. Увеличение трубы есть отношение угла, под которым в окуляре видно изображение предмета, к углу, под которым этот же предмет наблюдают невооруженным глазом.
Яркость изображения трубы – количество света, которое глаз получает от одного квадратного миллиметра площади видимого изображения за единицу времени. Яркость изображения прямо пропорциональна квадрату отверстия объектива и обратно пропорциональна квадрату увеличения трубы. В связи с этим при геодезических работах не следует применять приборы с трубами большого увеличения, так как они имеют небольшую яркость изображения. Предельное расстояние от теодолита до предмета.Невооруженный глаз может различить две удаленные точки в том случае, если они видны под углом зрения не менее 1'. При меньших углах зрения точки перестают различаться и сливаются в одну. Поэтому ошибку визирования невооруженным глазом можно полагать равной 60". Данное значение угла зрения называют критическим. При рассматривании изображения в зрительную трубу погрешность визирования уменьшается пропорционально увеличению.