Теодолиты

Высокоточные теодолиты

Высокоточные теодолиты используют при построении госу­дарственных геодезических сетей 1, 2, 3 классов, выполнении инженерно-геодезических работ особо высокой точности, при решении научных задач и т.п.

Современными высокоточными теодолитами являются Т05 и Т1 (б.СССР), Тhео-003 (б.ГДР), ТЗ,Т4 ("Вильд Хербругг", Швей­цария), КМ-3 ("Керн", Швейцария), ТРr ("Аскания", б. Западный Берлин) и др.

Теодолит Т05 выпускает ЭОМЗ ЦНИИГАиК с 1969г. , со­стоит из двух частей. Верхняя часть содержит зрительную трубу, горизонтальную ось и вертикальный круг; нижняя часть — под­ставку с подъемными винтами, горизонтальный круг, вертикаль­ную осевую систему» алидаду с колонками, имеющими лагеры, оптическую отсчетную систему горизонтального круга. При перевозке или длительном хранении обе части можно разъединить и поместить в разные упаковочные ящики.

Горизонтальная ось имеет стальные цилиндрические цапфы, которые ложатся на лагеры нижней части теодолита, Одна из лагер имеет исправительные винты для устранения неравенства подста­вок. Зрительная труба — центральная прямая астрономическая с увеличением 62, 50, 37^х, имеет окулярный микрометр с ценой де­ления 1". Горизонтальный круг может перемещаться для установки нужного отсчета. Отсчетная система основана на совмещении про­тивоположных штрихов лимба с помощью микрометра с оптиче­скими клиньями. Наименьшее деление кругов- 10`..

Отсчет по горизонтальному кругу состоит из (рис 58) граду­сов и минут, кратных пяти, плюс среднее из двух отсчетов по микрометру:

Теодолит имеет три уровня: накладной с ценой деления т=4", цилиндрический при алидаде горизонтального круга с т=6-7" цилиндрический контактный при алидаде вертикально­го круга с т =10-12". По заказу потребителя Т05 оснащают поверительной трубой для учета кручения сигнала.

Теодолит Т1 изготавливают серийно с 1976 г., он снабжен окулярным микрометром с ценой деления 1" для точного визи­рования на цель, изображение шкалы микрометра передается в поле зрения трубы. Имеется накладной уровень с ценой деления т =5", уровень при алидаде горизонтального круга с т=7" и при алидаде вертикального круга с т=12".

Зрительная труба прямая центральная астрономическая с увеличением 30 и 40^х, переводится через зенит окулярной частью. Отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам вы­полняются так же, как и в Т05. На рис. 59 отсчет равен:

На базе Т1 выпускают модификации прибора Т1А с автоколлимационной зрительной трубой.

Точные и технические теодолиты

Точными теодолитами являются Т5, Т5К, 2Т5К, Т2, 2Т2, ЗТ2КП, ЗТ2КА, ЗТ5КП. Теодолит Т5 имеет одностороннюю сис­тему отсчитывания при помощи шкалового микроскопа. За ос­новное положение в Т5 принят вертикальный круг справа. Угол наклона V вычисляют по формулам

V = П-МО=МО-Л-180°=(П-Л-180°)/2;

МО=(1/2)(П+Л-180°),

где П, Л — отсчеты по вертикальному кругу при его положении справа и слева; МО — место нуля вертикального круга. К отсче­там, меньшим 90°, предварительно прибавляют 360°. Перед от­счетом необходимо совмещать концы пузырька контактного уровня. Теодолит Т5 используют для измерения углов в геодези­ческих построениях 1 и 2 разряда, при выполнении инженерно-геодезических изысканий. В 1977 году теодолиты Т5 и Т5К за­менены приборами серии 2Т — 2Т5, 2Т5К. В теодолитах 2Т5, как и в других теодолитах унифицированной серии 2Т, за основное принято положение вертикального круга слева. Для вычисления углов наклона используют формулы

v=Л-МО=МО-П=(Л-П)/2; МО=(Л+П)/2.

В Т5К имеется оптический компенсатор, принцип действия которого состоит в том, что оптическая деталь или целая оптиче­ская система, закрепленная на пружине или проволоках, под действием собственной массы занимает отвесное положение компенсируя неточности установки теодолита.

Теодолит Т5К можно использовать вместо нивелира. Для приведения визирной оси в горизонтальное положение накло­ном трубы по отсчетному микроскопу устанавливают отсчет, равный МО. Высоту прибора измеряют до красной точки в цен­тре кремальеры. Теодолит Т2 имеет двустороннее отсчитывание по кругам. Его используют в триангуляции и полигонометрии 3 и 4 классов, а также для угловых измерений в прикладной геоде­зии, снят с производства в 1977г. Взамен Т2 с 1976г. выпускают теодолит 2Т2, который имеет две модификации: 2Т2А — с автоколлимационной зрительной трубой, 2Т2П — со зрительной тру­бой прямого изображения.

Рис. 60. Поле зрения микроскопа теодолита 2Т2

При использовании Т2 для вычисления зенитных расстояний используют формулы

z=Л-Мz=Мz-П=(Л-П+360°)/2; Мz=(Л+П)/2

Технические теодолиты предназначены для угловых измере­ний при прокладке теодолитных и тахеометрических ходов, в съемочных сетях, при инженерных, геологических и линейных изысканиях, при переносе проектов в натуру, при геодезическом обеспечении строительства и т.п. Технические теодолиты обыч­но имеют небольшие размеры и массу, просты в использовании, снабжены простейшим отсчетным приспособлением — односто­ронними штриховыми и шкаловыми микроскопами. Этот класс состоит из оптических теодолитов Т15, ТЗО (рис. 61), Т60 (б.СССР), Тhео-020 (б.ГДР), ТЕ-D2 (б.ВНР).

Теодолит Т15 имеет одностороннюю систему отсчитывания по кругам с передачей изображения штрихов в поле зрения од­ного шкалового микроскопа (рис. 62). Имеется возможность ис­пользования Т15 по трехштативному методу. На базе Т15 создан теодолит Т15К со зрительной трубой прямого изображения и компенсатором при вертикальном круге, работающем в диапазо­не ±3′(Т15 и Т15К выпускались с 1973 по 1981г.).

Теодолиты ТЗО, 2Т30 имеют одностороннюю отсчетную систему, оценка доли деления круга выполняется на глаз по не­подвижному индексу.

Электронные теодолиты

В новых высокоточных теодолитах, выпуск которых начат несколько лет назад, используется система отсчета с оптико-электронным сканированием, позволяющая автоматизировать процесс угловых измерений и повысить приборную точность. К таким приборам относится теодолит Т2000S фирмы "Вильд Хер-бругг" (Швейцария). Зрительная труба в этом теодолите имеет прямое изображение и увеличение 26, 35, 43 и 59^х. Имеет­ся два режима работы: простой — для высокоточных угловых измерений, и следящий — для наблюдения за подвижной целью. Точность отсчета по кругам — 1, или 0,1" — по усмотрению на­блюдателя. Отсчеты выражаются в градусах или гонах (1/400 части окружности).

Теодолит имеет дисплейную панель управления и регистратор. Клавишами задают режим работы теодолита, на экран дис­плея выводятся значения измеренных углов. Регистратор хранит записанную информацию, ведет математическую обработку результатов измерений согласно с заданной программой. К регист­ратору можно подключить, компьютер. Т2000S прост в обраще­нии, надежен и обеспечивает высокую точность измерений (т = 0,5" без учета влияния внешней среды).

Гироскопический теодолит (гиротеодолит)

Гиротеодолит (рис. 64) используют для определе­ния истинных азимутов направлений, в нем угло­мерный прибор соединен с датчиком направления меридианов. В качестве датчика обычно исполь­зуют маятниковый гироскоп, который также на­зывают гирокомпасом, указателем меридиана, гиробуссолью. Внутри гирокамеры 4 на тонкой металлической ленточке — торсионе 8 подвешен чув­ствительный элемент 5 ги­роскопа. Гироскоп — трех­фазный асинхронный дви­гатель, питается током по двум ленточным токопроводам 2 и торсионам.

Чувствительный эле­мент 5 помещен в корпусе гироблока 7, который скреплен с алидадой угломерной части. При транспортировке прибора чувствительный элемент и корпус гироблока скреплен арретиром 6. При измерении наблюдают в окуляр автоколлиматора 1 на алидаде изображение штрихов его шкалы. Синхронно с движением по азимуту чувствительного элемента с помощью редуктора 3 поворачивается корпус гироб­лока, концы токопроводов и верхний зажим ленты, при этом исключается закручивание при движении чувствительного элемен­та. Для проектирования на горизонтальный круг 10 точек ревер­сии колебаний чувствительного элемента используют систему, состоящую из автоколлиматора 1 на алидаде и зеркала 11, укре­пленного на штанге 9 чувствительного элемента.

В противоположных точках реверсии движение чувстви­тельного элемента прекращается, в момент остановки произво­дят отсчеты по горизонтальному кругу через дополнительный окуляр, по отсчетам определяют значение 14, соответствующее положению динамического равновесия чувствительного элемен­та, при котором главная ось гироскопа совпадает с плоскостью истинного меридиана. После этого перекрестие нитей зритель­ной трубы наводят на визирную цель, азимут А направления на которую определяют.

Лазерный теодолит

В этом приборе визирная ось воспроизводится узконаправ­ленным пучком света. Лазерные теодолиты целесообразно ис­пользовать для разбивочных работ при строительстве дорог, мостов, зданий, сооружений и т.п. В отечественных лазерных теодолитах ЛТ-75 (для больших расстояний), ЛТ-56 (для разби­вочных работ на стройплощадках), созданных на базе лазеров ЛГ-75, ЛГ-56, излучатель перекладывается в лагерах.

8 настоящее время в нашей стране и за рубежом выпускают лазерные насадки к теодолитам, при этом ось светового пучка должна совпадать с визирной осью зрительной трубы. Достига­ется это с помощью призм, направляющих пучок лазерного из­лучения в окуляр трубы.

 

Куштин И.Ф.

"Инженерная геодезия", — Ростов-на-Дону, 2002