3.4. Понятие о компенсаторах угла наклона

Вместо уровня в некоторых геодезических измерительных приборах применяется компенсатор небольших углов наклона осей прибора.

Существуют жидкостные, механические и оптико-механические компенсаторы; наиболее часто применяются оптико-механические компенсаторы, в которых главным узлом является подвесное маятниковое устройство. На этом устройстве укреплены оптические детали или системы, предназначенные либо для изменения направления оси прибора либо для параллельного смещения этой оси. Непременной составной частью оптико-механического компенсатора является демпфер, предназначенный для гашения и ограничения собственных колебаний маятниковой подвесной системы. Приведем схему оптико- механического компенсатора, предназначенного для удержания в горизонтальном положении визирной оси трубы нивелира Ni007 (рис.3.17).

пентапризма для изменения направления горизонтального луча,

линза телеобъектива,

линза телеобъектива,

окуляр,

призма, подвешенная на простом физическом маятнике,

призма для направления лучей в окуляр 4.

Рис.3.17

В нивелире русского производства Н3К компенсатор состоит из двух прямоугольных стеклянных призм, одна из которых подвешена к верхней части корпуса трубы на двух парах стальных нитей (рис.3.18).

корпус трубы,

призма, жестко соединенная с корпусом трубы,

призма, подвешенная на нитях,

нити подвеса призмы,

центр тяжести системы,

демпфер.

Рис.3.18

С помощью этих призм изображение рейки передается в плоскость сетки нитей по горизонтальному направлению (S - S) при небольшом наклоне трубы; диапазон компенсируемых углов наклона 7+15', ошибка горизонтальности визирной линии трубы - не больше 0.5"; систематическая ошибка недокомпенсации - не более 0.3" на 1' наклона трубы; время затухания колебаний - не более 2 секунд.

4. Геодезические измерения

4.1. Измерение горизонтальных и вертикальных углов

4.1.1. Принцип измерения горизонтального угла

Плоский угол образуется двумя лучами, исходящими из одной точки, называемой вершиной угла. Угол обычно измеряют в градусной мере (градусы, минуты, секунды), реже - в радианной; за рубежом широко применяется градовая мера измерения углов.

В геодезии имеют дело с углами, лежащими в горизонтальной или вертикальной плоскостях, причем горизонтальный угол обычно обозначают буквой β.

Угол на чертеже или карте измеряют транспортиром (рис.4.1);

Рис.4.1

Рис.4.2

N1 и N2 - отсчеты по шкале транспортира в точках пересечения ее сторонами угла

β = N2 - N1.                   (4.1)

Если N1=0, то β = N2 (рис.4.2).

На местности угол фиксируется тремя точками: одна из них - точка A - является вершиной угла, две другие - B и C - фиксируют направления первой и второй сторон угла соответственно (рис.4.3).

В геодезии обработка измерений выполняется на горизонтальной плоскости, поэтому угол BAC нужно спроектировать на горизонтальную плоскость H. Горизонтальная проекция точки находится в точке пересечения отвесной линии, проходящей через эту точку, с плоскостью H. Для проектирования линии нужна отвесная проектирующая плоскость, проходящая через данную линию.

Проведем через линии местности AB и AC отвесные проектирующие плоскости Q и T. Линии пересечения этих плоскостей с горизонтальной плоскостью H будут горизонтальными проекциями линий AB и AC.

Искомый угол β - это мера двугранного угла, образованного проектирующими плоскостями Q и T, то-есть, плоский угол, лежащий в плоскости H, перпендикулярной граням угла. Ребром этого двугранного угла является отвесная линия, проходящая через вершину угла местности. Вспомним одно из свойств двугранного угла: при пересечении его граней параллельными плоскостями углы, образованные линиями пересечения граней с этими плоскостями, равны между собой. Как измерить угол β, используя это свойство? Для этого достаточно установить угломерный круг так, чтобы его центр находился на ребре двугранного угла, а его плоскость была горизонтальна (параллельна плоскости H).

Угол β равен углу b'a'c'; он вычисляется по разности отсчетов c' и b' на угломерном круге:

β = c' - b' .

Отсчет b' получается в точке пересечения шкалы угломерного круга плоскостью Q, отсчет c' - в точке пересечения шкалы плоскостью T.

Таким образом, прибор для измерения горизонтальных углов на местности должен иметь угломерный круг, приспособление для наведения на точки местности и устройство для отсчитывании по шкале угломерного круга; такой прибор называется теодолитом.

Рис.4.3