Устройство нивелиров с компенсатором

В настоящее время в строительном производстве нашли широкое применение нивелиры с компенсатором. У этих нивелиров визирная ось зрительной трубы устанавливается в горизонтальное положение не с помощью цилиндрического уровня, а с помощью специального устройства, - называемого компенсатором. Наиболее удачной конструкцией в этой группе приборов является нивелир Н-3К (рис.1.9), выпускаемый в настоящее время УОМЗ под маркой 3Н3КЛ (рис.1.1).

Внешний вид этого нивелира практически ни чем не отличается от нивелира Н-3. Та же зрительная труба 2, состоящая из объектива 1, окуляра 3, круглого уровня 4, подставки с тремя подъемными винтами 5, наводящего винта 6 с бесконечной резьбой, что выгодно отличает его от нивелира Н-3.

Зрительная труба нивелира Н-3К ломаная в виду того, что перед сеткой нитей 5 (рис.1.10) помещен маятниковый компенсатор. Перемещением фокусирующей линзы 2 достигается возможность изменения фокусного расстояния и резкого изображения делений на рейке независимо от расстояния от нее до нивелира.

На рис.1.10. представлен разрез зрительной трубы, на котором хорошо видно устройство

Рис.1.9. Нивелир Н 3К компенсатора. Он состоит из подвижной прямоугольной призмы 3 и неподвижной прямоугольной призмы 4. Подвижная призма подвешена на четырех скрещенных нитях. Отражающие грани обеих призм расположены под углом 45⁰ к горизонтальному лучу, проходящему через центр объектива. Наклон трубы на небольшой угол (не более 15′) вызовет наклон отражающей грани призмы 3, а отражающая грань призмы 4 наклонится на такой же угол, но в противоположном направлении по отношению к наклону призмы 3.Тем самым будет компенсирован угол наклона визирной оси, а следовательно, отсчет по рейке будет соответствовать горизонтальному положению визирной оси.

Рис.1.10. Оптическая схема зрительной трубы Н-3К

Следует помнить, что компенсатор способен компенсировать только небольшие углы наклона зрительной трубы. Поэтому у данного класса нивелиров круглый уровень является основной частью нивелира по сравнению с уровненным.

Нивелиры с компенсатором нашли широкое применение в инженерно-геодезических работах. По оценкам исследователей производительность труда при работе с такими нивелирами примерно на 20% выше, по сравнению с уровненными нивелирами. В тоже время нивелиры с компенсатором на строительной площадке имеют ограниченное применение из-за наличия полей вибрации.

Лазерные нивелиры

В последнее время в мировой практике и в нашей стране ведутся работы по созданию нового поколения нивелиров - лазерных. Уже первые модели таких приборов показали высокую эффективность их применения в строительстве за счет повышения производительности труда и точности установки конструкций в проектное положение. Применение лазерных нивелиров позволяет в значительной степени автоматизировать процесс измерения, а следовательно исключить многие личные погрешности наблюдателя.

Простейшими приборами такого класса являются лазерные нивелиры семейства «Лимка» (рис.1. 11).

а)Лимка-Зенит б)Лимка-Горизонт КЛ в)Лимка-Горизонот 1Л

Рис.1.1. Лазерные нивелиры серии Лимка

а) Лимка - Зенит имеет видимый красный лазерный луч. Для приведения луча в отвесное положение прибор снабжен двумя цилиндрическими уровнями и связанными с ними двумя элевационными винтами.

С помощью имеющейся в комплекте поворотной призмы лазерный луч можно повернуть в горизонтальное положение, а поворачивая призму вокруг вертикальной оси, можно строить горизонтальную плоскость.

б). Лимка – Горизонт КЛ выполнен по конструктивной схеме обычного нивелира, что делает работу с ним привычной и понятной. Он имеет компенсатор углов наклона и горизонтальный круг.

в). Лимка – Горизонт 1Л также выполнен по конструктивной схеме обычного нивелира и снабжен цилиндрическим уровнем с подсветкой. Это в значительной степени облегчает работу в условиях слабой освещенности. Особенностью прибора является возможность вращения лазерного луча в горизонтальной плоскости, а поворотная призма позволяет строить вертикальные плоскости.

Одним из серьёзных недостатков лазерных нивелиров такого класса является большая расходимость лазерного пучка, что приводит к значительному диаметру светового пятна. Так на расстоянии 50 метров он равен 5мм. Учитывая, что центр пятна определяется визуально, точность отсчета по рейке не высока.

Более совершенными по конструкции и не уступающие по точности уровневым нивелирам, являются лазерные нивелиры Beniamin и SOKKIL.

г).Benjamin – ротационный лазерный нивелир предназначен для построения горизонтальной и вертикальной плоскости. Прибор излучает красный лазерный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Один из лучей, вращаясь, образует видимую лазерную плоскость, а второй луч проецирует видимую перпендикулярную линию, Специальный трегер позволяет устанавливать прибор в горизонтальное положение и задавать вертикальную

г).Benjamin плоскость.

д). Лазерный нивелир SOKKIA относится к точным нивелирам. Он предназначен для построения горизонтальной плоскости с невидимым лазерным лучом. В комплекте с нивелиром поставляется нивелирная рейка, на которой имеются лазерные датчики. Нивелир снабжен точными маятниковыми компенсаторами и имеет встроенную функцию автоматического отключения при наклоне, превышающем пределы компенсации.

Рис.1.11( г, д).

Точные лазерные нивелиры

Лазерные нивелиры широко используют при геодезических разбивочных работах, при выполнении строительно-монтажных работ: нивелировании полов, потолков, построении опорных и разметочных линий для установки стен, перегородок, для выверки колонн и балок. Особый интерес для строителей представляют лазерные нивелиры с видимым лучом, способные образовывать горизонтальную и вертикальную плоскость.

Таблица 1.2. Технические характеристики лазерных нивелиров

Показатели	Лимка-Зенит	Лимка-Горизонт КЛ	Лимка-Горизонт 1Л	Beniamin	LP30 sokkil
Диаметр лазерного пятна на расстоянии 50м в мм Точность горизонтирования Диапазон работы компенсатора Масса, кг	5 60″ 1	5 60″ ±30′ 1,2	5 60˝ 1,2	1 60″ ±10′ 2	2 10″ ±10′ 2,5

Особую группу лазерных нивелиров составляют цифровые нивелиры. В них используется специальное устройство с зарядовой связью (ССД) для снятия отсчета по штриховому коду, нанесенному на рейку. Отсчет обрабатывается встроенным процессором. Цифровой дисплей снижает вероятность снятия неверного отсчета и исключает личные ошибки наблюдателя. На рис. 1.12 представлен один из цифровых нивелиров SDL30M. Он позволяет измерять превышения с использованием фиберглассовых реек с точностью 1мм на 1км двойного хода. Точность измерения расстояния составляет 1см на 10м. К особенностям такого нивелира можно отнести: небольшой вес 2.4кг; жидкокристаллический дисплей с подсветкой; порт для подключения электронного полевого журнала; память на 2000 измерений; аккумулятор стандарта цифровых камер.

Рис.1.12. Цифровой нивелир SDL30M

и рейка с RAB кодом

На рис.1.13 представлен один из самых современных цифровых нивелиров. Для измерения превышения оператору достаточно навести прибор на рейку, сфокусировать изображение и нажать на клавишу. Прибор выполнит измерение, отобразит на экране значения отсчета по рейке, а также расстояние до нее.

Прибор позволяет передавать результаты измерения в режиме on-line, прост в управлении, имеет большой графический дисплей и порт для соединения его с персональным компьютером.

Рис.1.13. Цифровой нивелир DINI 22

Нивелирные рейки

Отечественная промышленность выпускает рейки для нивелирования РН-05, РН-3, РН-10, где цифра обозначает величину средней квадратической ошибки в мм на 1 км хода. В строительстве применяют, в основном, рейки РН-3 и РН-10. Они могут быть изготовлены из дерева или алюминия. Рейки, как правило, имеют на обеих сторонах шкалы с сантиметровыми делениями.

Каждый дециметр шкал оцифрован. На черной стороне рейки нуль (начало оцифровки шкалы) совпадает с пяткой рейки. На красной стороне оцифровка шкалы начинается не с нуля, а с произвольного числа (4687, 4787, 4700, 4800 и т.д.). Это сделано для контроля правильности снятия отсчетов по рейке. Разность отсчетов по красной и черной сторонам рейки есть величина постоянная и равна началу оцифровки по красной стороне с учетом точности измерений. Эта величина называется пяткой рейки. Шкалы на рейки РН-3 наносят со следующими предельными погрешностями: случайные погрешности дециметровых делений не должны превышать 0,5мм, а метровых – 0, 8мм.

Так как при нивелировании чаще всего используют комплект из двух реек, то перед работой обязательно сравнивают их пятки. Различие пяток реек не должно превышать 2мм. В противном случае необходимо в результаты измерений вводить поправки. Допустимая разность между средними длинами метра пары реек комплекта не должна превышать 1,5 мм. Исследования реек выполняют при помощи нормальной штриховой линейки, аттестованной Госстандартом.

В инженерно – геодезических работах при наблюдении за деформациями сооружений применяют штриховые рейки НР-05. Они имеют инварную ленту, на которой нанесены две шкалы в виде штрихов толщиной 1 мм. Расстояние между осями смежных штрихов каждой шкалы равно 5 мм. Шкалы смещены одна относительно другой на 2,5 мм. Такие рейки используют при высокоточном нивелировании в комплекте с нивелирами, снабженными оптическими микрометрами.