Изучение нивелира
Лабораторная работа №1
Тема: изучение нивелира.
Цель работы: выполнить описание нивелира
Нивелир - это геодезический прибор, который
служит для по лучения горизонтального визирного луча на местности и
используется для определения превышений и высот (отметок) способом
геометрического нивелирования. По своей точности нивелиры выпускают 3 типов:
а) высокоточные (Н-0,5);
б) точные (Н-3,);
в) технические (Н-10).
Цифры в шифре нивелира указывают среднюю
квадратическую погрешность измерения превышения в миллиметрах на 1 км двойного
нивелирного хода. Например, для нивелира Н-3 средняя квадратическая погрешность
составляет 3 мм на 1км хода. В зависимости от способа получения горизонтального
луча визирования каждый и трех типов нивелиров изготавливается в двух вариантах:
а) с цилиндрическим уровнем при зрительной
трубе;
б) с компенсатором, позволяющим автоматически
приводить ось визирования зрительной трубы нивелир а в горизонтальное
положение.
В настоящее время выпускаются нивелиры
улучшенной конструкции 2 -го и 3-го поколений, например 2Н-5 КЛ и 3Н-3ЛП.
Первая цифра обозначает поколение. При наличии компенсатора в шифр прибора
добавляется буква «К». Если нивелир изготовлен с лимбом для измерения
горизонтальных углов, то еще добавляется буква «Л». Если нивелир прямого
изображения, то в шифр добавляется буква П.
Задание 1. Основные части, детали и оси нивелира
марки Н3
Нивелир Н-3 относится к приборам с
цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (рис. 1).
Рисунок 1 - Устройство нивелира
Н-3
Зрительная труба 5 нивелира (рис. 1) с
объективом 8 и окуляром 3 имеет коробку 6, в которую заключен цилиндрический
уровень. Исправительные винты уровня закреплены в торцевой части коробки 4. Для
приближенного наведения зри» тельной трубы на рейку используют мушку 7.
Фокусировку зрительной трубы осуществляют вращением кремальеры 9. Для наведения
трубы на предмет используют закрепительный 10 и наводящий 11 винты. Приведение
пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт осуществляют вращением
элевационного винта 2. Круглый уровень 12 снабжен тремя исправительными винтами
13. Подставка 1 имеет три подъемных винта 14.
В поле зрения зрительной трубы выведено
изображение концов пузырька уровня. При нахождении пузырька в нуль-пункте
изображение половинок совмещено, как на рисунке 2.
Для установки нивелира в рабочее положение его
закрепляют на штативе и, действуя тремя подъемными винтами, приводят пузырек
круглого уровня в центр ампулы. При этом ось вращения нивелира занимает
отвесное положение. Наведение зрительной трубы на рейку осуществляют вначале
вручную с помощью мушки, а затем зажимают закрепительный винт зрительной трубы
и наводящим винтом делают точное визирование на рейку.
Резкость изображения сетки нитей достигается
вращением окулярного кольца, а резкость изображения рейки - вращение винта
кремальеры. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира приводят в
горизонтальное положение, добиваясь совмещения изображения концов пузырька
цилиндрического уровня в поле зрения зрительной трубы путем вращения
элевационного винта (рис. 2).
- изображение концов пузырька
цилиндрического уровня;
- средний горизонтальный штрих
сетки нитей;
- штрихи нитяного дальномера;
- изображение рейки (отсчет
0652)
Отсчет по рейке состоит из
четырех цифр и выражает величину в миллиметрах. Производить отсчет необходимо
по среднему горизонтальному штриху сетки нитей. Отсчет по рейке берут от
меньшего к большему числу.
Первые две цифры отсчета,
обозначающие метры и дециметры на рейке подписаны (на рис. 2 эти цифры 06),
третья цифра считается по числу сантиметровых шашек от начала дециметрового
деления до среднего горизонтального штриха сетки нитей (на рис. 2 - их 5).
Следует отметить, что в каждом
дециметре первые пять шашек с сантиметровыми делениями объединены в виде буквы
Е. Четвертая цифра, обозначающая миллиметры, по рейке оценивается на глаз (на
рис. 2 - 2 мм, полный отсчет по рейке - 0652).
Геометрическими элементами
нивелира являются (рис.3): Ось вращения нивелира ВВ - это невидимая линия,
вокруг которой вращаются все части нивелира при его повороте в горизонтальной
плоскости. Визирная ось зрительной трубы В3- проходит через центр сетки нитей и
на точку визирования. Ось цилиндрического уровня УУ - это прямая, проходящая через
нуль-пункт уровня и касательная к дуге продольного сечения ампулы.
Ось круглого уровня Укр
- это нормаль к сферической поверхности ампулы, проходящей через нуль-пункт
круглого уровня.
Рисунок 3 - Геометрические
элементы нивелира
Задание 2. Порядок действий при проложении хода
технического нивелирования для определения высот точек теодолитного хода
Техническое нивелирование выполняют с целью
получения высот точек съемочного обоснования.
Теодолитным ходом называют построенную на
местности разомкнутую или замкнутую ломаную линию, в которой измерены все
стороны и горизонтальные углы между ними. Начальные и конечные точки хода
должны быть привязаны к реперам, планово-высотным пунктам или к условным
реперам.
Нивелирование пунктов съемочной основы
производят методом из середины. Неравенство расстояний от нивелира до реек не
должно превышать 5 метров.
Нивелирование на станции производят следующим
образом:
) Устанавливают нивелир на штативе и приводят
его в рабочее положение;
) Совместив концы пузырька контактного уровня,
снимают отчеты по рейкам в следующем порядке:
) Отсчет по рабочей (черной) стороне задней
рейки (зч);
) Отсчет по рабочей стороне передней рейки (пч);
) Отсчет по контрольной стороне задней рейки
(зк);
)Отсчеты беру с точностью до 1 мм
Высота визирного луча над поверхностью земли не
должна быть менее 0,2 м.
нивелир ось теодолитный ход
Результаты измерения заносим в журнал
нивелирования.
После снятия отсчетов, не уходя со станции,
производят следующие вычисления:
,
где hч , HК -
превышения по рабочей и контрольной сторонам реек.
Расхождение между ними не должно
быть более 5 мм.
Затем вычисляют среднее превышение hср:
ср округляют до целых миллиметров,
причем 0,5 мм округляют до четного числа.
Таким образом, нивелируют весь ход.
Когда нет возможности изменить превышение между
точками хода с одной станции, применяют сложное нивелирование. Между точками
хода закрепляют иксовые (х1, х2, ,,,) точки и нивелируют эту сторону по частям.
Нумерация иксовых точек единая по всему нивелирному ходу.
Задание 3. Условия поверок нивелира
Поверка 1. Ось круглого уровня должна быть
параллельна оси вращения нивелира.
После установки штатива и закрепления на нем
нивелира тремя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в центр
ампулы и поворачивают верхнюю часть нивелира на 180 градусов. Если пузырек
уровня останется в центре ампулы, то условие выполнено, если нет, то нужно
исправительными винтами круглого уровня переместить пузырек к центру на
половину дуги отклонения. Поверку повторяют до полного выполнения условия.
Поверка 2. Средний горизонтальный штрих сетки
нитей должен быть перпендикулярен оси вращения нивелира.
Ось вращения нивелира устанавливают в отвесное
положение. Наводят зрительную трубу на неподвижную рейку, установленную в 20
-30 м о т нивелира. Условие будет выполнено, если при плавном вращении трубы
горизонтальный штрих не будет сходить с точки наведения (то есть отсчет по
рейке будет оставаться неизменным). Если условие не выполняется, то отвинчивают
и снимают окулярную часть зрительной трубы и поворачивают диафрагму с сеткой
нитей, предварительно ослабив крепящие её винты.
Поверка 3. Ось цилиндрического уровня должна
быть параллельна визирной оси зрительной трубы.
Это главное условие нивелира поверяется двойным
нивелированием концевых точек линии 50-75 м (рис. 6).
Рисунок 6 - К поверке главного условия нивелира
На концевых точках забивают колышки. Нивелир устанавливают
на начальной точке линии, а рейку - на конечной. Приведя элевационным винтом
нивелира пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт, снимают отсчет по рейке
П1 и измеряют высоту нивелира і1 с точностью до 1мм.
Например: П1=14 26 мм, і1=1371 мм.
Затем меняют нивелир и рейку местами и, приведя
элевационным винтом пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт, снимают отсчет
по рейке П2 , измеряют высоту нивелира і2.
Например: П2=126 0 мм, і2=1337 мм.
Если ось цилиндрического уровня непараллельна визирной
оси трубы, то отсчеты по рейке будут ошибочны на величину
Х=1/2((П1+П2)-(і1+і2)).
Величина Х должна быть не более ±4 мм, если Х
превышает указанную величину, тогда, не снимая нивелира со второй станции,
элевационым винтом устанавливают средний горизонтальный штрих сетки нитей на
отсчет по рейке, равный П2-Х. При этом произойдет смещение изображений
половинок концов пузырька уровня в поле зрения трубы.
Сняв крышку коробки цилиндрического уровня,
вертикальными исправительными винтами производят точное совмещение половинок
концов пузырька уровня в поле зрения трубы. Затем поверку повторяют до
соблюдения условия.
Пример для вышеуказанных отсчетов:
Х=1/2((1426+1260)-(1371+1337))=1/2(-22)= -11
мм>4 мм
Поэтому необходимо выполнить юстировку уровня.
Для этого устанавливают элевационным винтом по рейке отсчет П2-Х=1260 мм - (-11
мм)=1271 мм и исправительными винтами совмещают концы пузырька уровня.
Поверка 4. При изменении фокусировки трубы
визирная ось должна сохранять неизменное положение.
Для проверки этого условия на местности по
окружности с радиусом в 50 м примерно через 20 м забивают десять колышков (рис.
7).
Рисунок 7 - К поверке фокусирования зрительной
трубы
Установив нивелир в точке А, не изменяя
фокусировки трубы снимают отсчёты на точки 1-10 и вычисляют превышения их над
первой точкой. Затем нивелир устанавливают в точке В и вновь нивелируют точки
1-10 и опять вычисляют превышения над первой точкой. Превышения, вычисленные на
точке В, должны отличаться от превышений, вычисленных на точке А не более чем
на ±2 мм. В противном случае ход фокусирующей линз неправильный. Исправление
поверки выполняют в мастерской.
Список используемой литературы
1. Дамдинова
Д.Ш. Полевая учебная практика по Инженерной геодезии: Учебное пособие /
Д.Ш.Дамдинова. - Улан-Удэ: ВСГТУ, 2005. - 94 с.
2. Михелев
Д.Ш. Инженерная геодезия / Д.Ш.Михелев. - М.: Академия, 2004. - 481 с.
3. Поклад
Г.Г. Геодезия: Учебник для вузов / Г.Г.Поклад. - М.: Недра, 1988. - 304 с.
4. Практикум
по инженерной геодезии: пособие по выполнению лабораторных работ и учебной
геодезической практики для студентов безотрывного обучения / Е.К.Атрошко,
М.М.Иванова, Г.М.Куновская и др. - Гомель: БелГУТ, 2004. - 107 с.
. Справочник
геодезиста (в двух книгах) / В.Д.Большаков, Г.П.Левчук, Г.В.Багратуни и др. -
М: Недра, 1975. - 1056 с.