УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРОВ И НИВЕЛИРНЫХ РЕЕК

Общие сведения о нивелирах

Нивелиры предназначены для измерения превышений между точками на местности или строительными конструкциями горизонтальным лучом при отвесном положении нивелирных реек. В нашей стране, согласно ГОСТ 10528-76 «Нивелиры. Общие технические условия», выпускают три типа нивелиров: высокоточные, точные и технические. В зависимости от метода приведения визирной оси в горизонтальное положение они подразделяются на два типа:

Нивелиры с уровнем при зрительной трубе;

Нивелиры с компенсатором.

При выполнении геодезических работ на строительной площадке применяют в основном нивелиры точные и технической точности. Некоторые из них, выпускаемые Уральским оптико-механическим заводом, показаны на рис. 1.1.

Рис1.1. Нивелиры, выпускаемые Уральским оптико механическим заводом.

Буква «К» означает, что нивелир снабжен компенсатором, а буква «Л» означает, что у нивелира имеется лимб. Их краткие технические характеристики приведены в табл.1.1.

Технические характеристики нивелиров

Таблица 1.1

Устройство нивелиров с цилиндрическим уровнем

Наиболее распространенным и надежным прибором этого класса является точный нивелир Н-3 (рис.1.2), выпускаемый в настоящее время УОМЗ под маркой 2Н3Л. Он предназначен для нивелирования 3 и 4 класса, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и строительстве зданий и сооружений. На его примере рассмотрим устройство нивелиров с уровнем при трубе. Другие типы нивелиров аналогичной конструкции незначительно отличаются от Н-3.

Нивелир состоит из следующих основных частей: зрительной трубы; цилиндрического уровня 10; круглого уровня 7;подставки с тремя подъемными винтами 12.

а) б)

Рис.1.2. Точный нивелир Н-3

а) - вид со стороны круглого уровня, б) – вид со стороны цилиндр. уровня

1.Окуляр. 2.Корпус зрительной трубы. 3.Мушка. 4.Объектив.

5.Кремальера (головка трибки). 6. Наводящий винт зрительной трубы. 7.Круглый уровень. 8.Исправительный винт круглого уровня. 9.Элевационный винт. 10.Цилиндрический уровень. 11.Коробка цилиндрического уровня. 12.Подставка. 13.Подъемный винт. 14.Пружинящая пластина с резьбовой втулкой. 15.Винт. 16.Закрепительный винт зрительной трубы.

Зрительная труба (рис.1.3) состоит из объектива 1, окуляра 2 плосковогнутой фокусирующей линзы 3, которая перемещается в зрительной трубе с помощью кремальеры 5. Изменение положения этой линзы изменяет фокусное расстояние объектива, что позволяет видеть резкое изображение визирной цели (рейки) на каком бы расстоянии от прибора она не находилась. Наименьшее расстояние фокусировки составляет 2м.

Рис.1.3. Зрительная труба

В ок улярной части зрительной трубы установлена сетка нитей (рис.1.4.). Верхняя и нижняя нити 3 называются дальномерными, а по средней нити 2 снимают отсчет по рейке при нивелировании. Перед работой сетку нитей устанавливают «по глазу», вращая окулярную трубочку до резкого ее изображения. С левой стороны имеется окошко 4 , куда передается изображение концов пузырька цилиндрического уровня.

Мнимая линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей называется визирной осью зрительной трубы.

К зрительной трубе жестко прикреплен цилиндрический уровень (рис.1.5.), который предназначен для приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение.

Рис.1.5.Цилиндрический уровень

Цилиндрический уровень состоит из стеклянной ампулы, внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге окружности. Радиус кривизны у различных уровней может принимать значения от 3 до 200м в зависимости от требуемой точности приведения оси цилиндрического уровня в горизонтальное положение. Чем больше радиус тем меньше цена деления, а следовательно выше чувствительность уровня. Это, в свою очередь, позволяет с более высокой точностью приводить визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Связь радиуса кривизны и цены деления уровня имеет вид

λ=ρ×l/R, (1.1)

где l - линейная величина одного деления уровня (2мм);

R - радиус кривизны;

=206265 - число секунд в радиане.

Ампула уровня заполнена легко подвижной жидкостью в нагретом состоянии. После охлаждения жидкости в трубке образуется небольшое пространство, заполненное парами этой жидкости, которое называется пузырьком уровня. Под действием силы тяжести жидкость в ампуле опускается вниз, а пузырек стремится занять наивысшее положение.

Мнимая линия uu₁, касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль–пункте, называется осью цилиндрического уровня.

Когда концы пузырька уровня расположены симметрично относительно нуль пункта, ось уровня занимает горизонтальное положение. А если визирная ось зрительной трубы параллельна оси цилиндрического уровня, то и она займет горизонтальное положение, обеспечив тем самым выполнение основного требования геометрического нивелирования-горизонтальность визирного луча.

Для более точной установки пузырька уровня в нуль-пункт в нивелирах данного класса применяют контактные уровни. В них с помощью системы призм изображение концов пузырька уровня передается в поле зрения зрительной трубы. Когда пузырек уровня находится в нуль пункте, то изображения его концов совместятся (рис.1.6).

а) б) в)

Рис.1.6. Изображение концов пузырька уровня в поле зрения зрительной трубы

В положениях а и б пузырек уровня не в нуль пункте. В положении в пузырек цилиндрического уровня находится в нуль- пункте и в это время производят отсчет по рейке. Отклонение пузырька уровня от нуль - пункта приводит к погрешности в отсчете по рейке, а, следовательно, к погрешности в измеряемом превышении.

Для предварительного приведения нивелира в рабочее положение служит круглый уровень (рис.1.7).

Рис.1.7. Круглый уровень

Он представляет собой стеклянную ампулу с отшлифованной внутренней сферической поверхностью. Ампула помещена в оправу. За нуль-пункт принят центр окружности, выгравированной в середине верхней поверхности ампулы.