5.1. Теодолиты и их виды. Устройство оптических теодолитов

Теодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов, а также магнитных азимутов направлений и расстояний по нитяному дальномеру.

Название теодолита (или шифр) состоит из заглавной буквы названия прибора «Т» и цифры после буквы, обозначающей среднюю квадратическую ошибку измерения горизонтального угла в секундах одним приемом, характеризующую сравнительную точность прибора. Последующие модификации теодолитов данной точности получают обозначения, с добавлением новой цифры впереди буквы: 2Т, 3Т. Наличие в названии теодолита буквы «П» говорит о зрительной трубе прямого изображения, а буквы «К» – компенсатора.

Теодолиты классифицируют по конструкции: верньерные и оптические, которые в свою очередь подразделяются на повторительные и неповторительные; и по точности: высокоточные (Т1), точные (Т2, т5) и технические (Т15, Т30, Т–60). Такая классификация принята в России и выпускаемые там теодолиты широко используются в Беларуси.

В настоящее время выпускаются только оптические теодолиты. Рассмотрим устройство теодолита на примере оптического теодолита Т30 и его модификаций (рис. 5.2).

Данный теодолит относится к угломерным прибором технического класса точности. Он состоит из подставки, горизонтального круга, алидады, колонки, вертикального круга, зрительной трубы, отсчетного устройства и уровней.

Для выполнения угломерных работ теодолит устанавливается на штатив. Крепление теодолита к штативу осуществляется при помощи станового винта 10.

Рис. 5.2

1– исправительный винт уровня;2– закрепительный винт алидады горизонтального круга;3– цилиндрический уровень;4– кремальерный винт;5– окулярное кольцо зрительной трубы;6– колпачок, под которым расположены исправительные винты сетки нитей;7– зрительная труба;8– вертикальный круг;9– закрепительный винт горизонтального круга;10– становой винт;11– наводящий винт горизонтального круга;12– отсчетное устройство (микроскоп);13– колонка;14– паз для установки ориентир-буссоли;15,16– закрепительный и наводящий винты зрительной трубы;17– наводящий винт алидады горизонтального круга;18– подставка;19– подъемный винт.

Подставка (трегер) – нижняя часть теодолита снабжена тремя подъемными винтами и предназначается для горизонтирования прибора. В подставке находится ось горизонтального круга теодолита.

Горизонтальный круг с круговой угломерной шкалой называют лимбом. На шкале через 1˚ нанесены штрихи, которые подписаны по часовой стрелке от 0˚ до 360˚. Лимб наглухо скреплен с его вертикальной трубчатой осью, которая входит во втулку подставки 18. Для вращения в горизонтальной плоскости лимб имеет закрепительный 9 и наводящий 11 винты.

Алидада представляет собой круг, вертикальная ось которой входит в полую ось лимба и таким образом она соединена с ним соосно. Алидада имеет закрепительный 2 и наводящий 17 винты, что позволяет вращать ее в горизонтальной плоскости относительно неподвижного лимба. С алидадой наглухо скреплены колонки 13 и цилиндрический уровень 3. Колонку вместе с алидадой часто называют алидадной частью теодолита.

В колонках теодолита находится его горизонтальная ось, которая наглухо скреплена с вертикальным кругом. Вертикальный круг предназначен для измерения углов наклона и поэтому в отличие от горизонтального имеет секторную оцифровку, т. е. для положения «круг лево» (КЛ) будет иметь знак «+» для положительных углов наклона и знак «-» – для отрицательных. При положении «круг право» (КП) знаки при цифрах будут обратными: оцифровка положительных углов наклона имеет знак «-», а отрицательных – знак «+». Правильный знак угла наклона соответствует положению КЛ. Положение КЛ означает, что вертикальный круг относительно наблюдателя находится слева от зрительной трубы, а при положении КП – справа. Положение вертикального круга меняют переводом зрительной трубы через зенит.

Зрительная труба 7 также наглухо закреплена на горизонтальной оси прибора и предназначена для визирования на объекты. Она состоит из смотрированных в общем корпусе объектива, фокусирующей линзы, окуляра и расположенной перед ним визирной сетки, которая выгравирована на стеклянной пластинке.

Основные штрихи сетки взаимно перпендикулярны, онипред­назначены для наведения зрительной трубы на объект в гори­зонтальной и вертикальной плоскостях (рис. 5.3.). Кроме основ­ных штрихов, имеются крайние горизонтальные дальномерные штрихи, предназначенные для определения расстояний по рейке. Для повышения точности визирования половину верти­кальной линии сетки нитей наносят в виде близко распо­ложенных параллельных штрихов, называемыхбиссектором.

В

Рис. 5.3

оображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива, называется визирной осью зрительной трубы, а ее продолжение до наблюдаемой точки, образует линию визирования.

При наведении зрительной трубы на предмет, наблюдателю необходимо одновременно отчетливо видеть штрихи сетки нитей и наблюдаемый предмет. Отчетливой и резкой видимости сетки нитей по глазу наблюдателя добиваются вращением окулярного кольца 5, а отчетливая видимость предмета достигается путем перемещения фокусирующей линзы кремальерным винтом 4. Для вращения вертикальной плоскости зрительная труба имеет закрепительный 15 и наводящий 16 винты. Таким образом, этими винтами и винтами алидады или лимба зрительную трубу можно наводить на любую точку в пространстве.

Оптические качества зрительной трубы характеризуются увеличением и полем зрения. Увеличение зрительной трубы υ равно отношению угла α, под которым виден предмет в трубу, к углу β, под которым он виден невооруженным глазом. Зрительная труба теодолита Т 30 имеет увеличение 20^х. Поле зрения – угол ограниченный конической поверхностью и видимый через неподвижно установленную трубу (поле зрения Т 30 равно 2˚).

Уровни предназначены для приведения осей или плоскостей геодезических приборов в отвесное или горизонтальное положение. Они бывают цилиндрическими или круглыми. Теодолит Т 30 и его модификации имеют один цилиндрический уровень (рис. 5.4), представляющий собой стеклянную ампулу в оправе заполненную легко подвижной жидкостью (сернистый эфир или этиловый спирт). Внутренняя поверхность ампулы отшлифована и представляет собой дугу постоянного радиуса, а на внешней поверхности нанесены штрихи через 2 мм. «Нуль – пункт» уровня – это средний пункт шкалы. Касательная к пузырьку уровня, когда он находится в нуль-пункте, называется осью цилиндрического уровня. Центральный угол τ, стягивающий одно деление дуги ампулы, называется ценой деления. Цена деления равна. Таким образом, чем больше радиус кривизны ампулы, тем точнее уровень.

Оптические теодолиты имеют отсчетные устройства (рис. 5.5) в виде штрихового а (Т 30) или шкалового б микроскопов (Т 15; 2 Т 30; 2 Т 30 П).

Рис. 5.4	Рис. 5.5

В поле зрения отсчетных приспособлений одновременно с помощью оптической системы передаются изображения штрихов лимба горизонтального круга, отмеченные внизу буквой «Г» () и изображения штрихов вертикального круга, отмеченные буквой «В» (). В штриховых микроскопах отсчет берется по неподвижному штриху. Цена одного деления угломерных кругов теодолита Т 30 равна 10΄, десятые доли оцениваются на глаз. Согласно рис. 5.5аотсчет по горизонтальному кругу (ГК) равен 12˚52΄, а по вертикальному кругу (ВК) – 357˚17΄.

У теодолита 2 Т 30 П вместо неподвижного штриха в микроскоп вмонтированы неподвижные шкалы для горизонтального и вертикального кругов, длина которых соответствует дуге цены деления лимбов – 1˚. Шкалы разделены штрихами через 5΄ на двенадцать отрезков. Отсчет градусов берется по тому штриху лимба, который находится в пределах шкалы, а минуты определяются по штрихам шкалы слева направо до этого штриха на глаз с точностью до 1΄. Согласно рис. 5.5 ботсчет по ГК равен 125˚06΄.

Шкала для вертикального круга имеет два ряда цифр, в зависимости от угла наклона визирной оси по отношению к плоскости горизонта. При положительных углах наклона отсчет определяется аналогично, как и по ГК. При отрицательных углах наклона (см. рис. 5.5б), когда в пределах шкалы находится штрих вертикального круга со знаком « - » значение минут отсчитывают до этого штриха по шкале справа налево. Согласно рис. 5.5б отсчет по ВК равен минус 0˚27΄.