ГЕОДЕЗИЯ-2005. С. И. Чекалин г е оде з и я москва 2005 ббк 26. 1 Удк геодезия Учебник
 Скачать 37.56 Mb.
|
|
§ 49. Нивелирные рейки В комплект нивелира входят две нивелирные рейки, представляющие собой (рис. 5.18) бруски или жесткие металлические профилированные полосы с нанесенными на них делениями (обычно сантиметровыми или пятимилли- метровыми. Для точного и технического нивелирования используют деревянные рейки РН-3 и РН-10 с сантиметровыми делениями, нанесенными с двух сторон, каждая из которых окрашена в свой цвет (черная и красная шкалы. Буква Св обозначении рейки говорит о том, что рейка складная. Для точного нивелирования используют нескладные, а цельные (с односторонней или двухсторонней шкалами. Высокоточное нивелирование выполняют только с использованием специальных реек типа РН-05 с инварной полосой, на которую нанесены две смещенные шкалы с делениями 5 мм. Инварная полоса имеет устройство для натяжения силой 20 кг. Длина любого интервала шкал такой рейки нанесена с погрешностью не более 0,05 мм. Рейка снабжена круглым уровнем сценой деления 10', служащим для установки рейки в вертикальное положение. Инвар – это сплав железа и никеля, имеющий весьма малый коэффициент линейного расширения в большом диапазоне температур окружающего воздуха Рейки для точного и высокоточного нивелирования могут иметь различную длину, от 1,5 дом, что позволяет расширить возможности их использования в различных условиях, в том числе и при работе внутри помещений при проведении специальных инженерно-геодезических работ. Концы реек окованы металическими пластинами, чем обеспечивается защита пятки реек от повреждений и сохранность начального отсчета На черной стороне рейки, используемой для технического или точного нивелирования, нулевой отсчет совпадает с ее пяткой. Наименьшее деление другой шкалы всегда больше наибольшего деления черной шкалы. Тем самым невозможно перепутать черный и красный отсчеты. Например, для реек длиной 3 м наименьший красный отсчет равен 4787 мм (4,787 м. Красные шкалы двухкомплектных реек смещены друг относительно друга на 100 мм, например 4787 и 4687. Это позволяет контролировать работу наблюдателя на станции. Контроль работы на станции часто обеспечивают и другим способом. Для точного нивелирования, например, изготавливают цельную рейку, деления красной стороны которой больше основных делений на 10%. Одному сантиметру деления черной шкалы соответствует деление 1,1 см красной. Таким образом, превышения, получающиеся по красным шкалам комплектных реек, должны в 1,1 раза отличаться от превышений, полученных по черным шкалам. При высокоточных и точных измерениях в горных условиях разработаны нивелирные рейки с термодатчиками, установленными на внутренней стороне инварной полосы (4 термодатчика). Для выполнения привязок к стенным маркам, а также при работе в стесненных условиях используют подвесные инварные рейки длиной 1,2 м. Для работы в шахтах, тоннелях, а также в условиях слабой освещенности шкалы реек Рис. 5.18. Нивелирные рейки выполняют светоотражающими. При этом шкалы могут освещаться как со стороны наблюдателя, таки непосредственно речником 50. Установка нивелира в рабочее положение Установка нивелира в рабочее положение заключается в установке для наблюдений зрительной трубы и горизонтировании прибора. Также, как и для зрительных труб теодолита, установка для наблюдения зрительных труб нивелиров заключается в получении четкого изображения 128 сетки нитей и изображения концов цилиндрического уровня, которое проецируется оптической системой в левую часть поля зрения (у нивелиров с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе). Рис. 5.19. Установка нивелира в рабочее положение Горизонтирование выполняется приведением пузырька установочного уровняв центр ампулы. Если установочный уровень цилиндрический, то последовательность горизон- тирования такая же, как и при гори- зонтировании теодолита (см. § 44). Если установочный уровень круглый, то для установки нивелира в рабочее положение вращают два подъемных винта в противоположные стороны (рис. 5.19), выводят пузырек уровня по направлению на третий винт подставки. После этого третьим подъемным винтом приводят пузырек на середину ампулы. Затем установку следует повторить на другом подъемном винте. Горизонтирование нивелиров, имеющих компенсатор наклона, выполняют аналогично. Высокоточные нивелиры с компенсаторами и нивелиры повышенной точности имеют обычно цилиндрический установочный уровень 51. Измерение превышений Превышение на станции геометрического нивелирования определяется как разность отсчетов, полученных по рейкам, установленным в определяемых точках (рис. 5.20). (О нивелировании, геометрическом нивелировании – см. гл. Рассмотрим последовательность определения превышения на станции пример записи и обработки результатов нивелирования приведен в табл. 5.5). 1. Установить нивелир в рабочее положение (§ 50). 2. Выполнить наведение зрительной трубы на заднюю точку – рейку А. Для этого получить ее четкое изображение и наводящим винтом переместить это изображение в положение, указанное на рис. 5.20, справа или слева от вертикальной нити сетки нитей, либо непосредственно по центру 3. Элевационным винтом привести пузырек цилиндрического уровня на середину. При этом изображения концов пузырька должны совместиться. Взять отсчеты по черной ( 2063 ) и красной ( 6748 ) сторонам рейки А. Отсчет по рейке формируется от младшего к старшему, независимо оттого, видим мы перевернутое или прямое изображение. На рейках с сантиметровыми делениями подписаны дециметровые штрихи 06, 13, 57 и т.п., значение которых занимают первые две позиции отсчета. Между дециметровыми штрихами выполнена шашечная разбивка через каждый сантиметр, в связи с чем третьей позиции отсчета соответствует полное число сантиметров между дециметровой оцифровкой и горизонтальной нитью сетки. Четвертая позиция в отсчете – это число миллиметров от последнего полного сантиметрового штриха до горизонтальной нити. Число миллиметров определяют на глаз. На рис. 5.20 отсчет равен 2063 5. Ослабить зажимной винт наводящего устройства и выполнить визирование на рейку В (передняя точка. Элевационным винтом привести пузырек цилиндрического уровня на середину и взять черный ( 0941 ) и красный ( 5628 ) отсчеты. Рис. 5.20. Измерение превышений нивелиром На каждой станции контролируют разности красного и черного отсчетов, взятых по соответствующей рейке (контролируют ноль красной пятки. Эти разности не должны отличаться для одной и той же рейки на установленную величину. Для технического нивелирования, например, допускаются колебания красной пятки рейки до 5 мм – 2063 = 4685 ; 5628 – 0941 = Если указанные разности в пределах допуска, то вычисляют отдельно по черной и красной сторонам реек превышение передней точки В над задней А по формуле h = Задний отсчет – Передний отсчет (В примере h ЧЕРН = 2063 – 0941 = + 1122 (мм), h КРАСН = 6748 – 5628 = + 1120 (мм). Разность полученных превышений не должна превышать установленной величины. Для технического нивелирования допускается разность черного и красного превышений на станции не более 5 мм. Если разность полученных превышений в пределах допуска, то вычисляют среднее превышение h СР = 0,5 (h ЧЕРН + h КРАСН ) (В примере h СР = 0,5 [ (+ 1122 ) + ( + 1120 ) ] = + 1121 (мм). В полевом журнале геометрического нивелирования записи отсчетов и превышений должны иметь четыре позиции. Например, превышение ( – 76 мм) должно быть записано как ( – 0076 ). Кроме того, у превышений обязательно указывают знак плюс или «минус». Таблица 5.5 № станции точек Отсчеты Превышения задний передний черное красное среднее 1 А 2063 0941 + 1122 + ВВС В примере (табл. 5.5) рассмотрена обработка результатов нивелирования и наследующей походу станции превышение т. С относительно т. В 52. Поверки нивелиров В нивелирах поверяется выполнение следующих основных условий. Условие 1. Ось установочного круглого уровня должна быть параллельна вертикальной оси вращения нивелира. Либо, ось установочного цилиндрического уровня должна быть параллельна плоскости горизонта. Условие 2. Горизонтальная нить сетки нитей должна быть параллельна плоскости горизонта. Условие 3. Главное условие нивелира. Визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальной. Условие 1 проверяется перед каждой работой водной смене, либо перед циклом измерений. Условие 2 проверяется в тех случаях, когда требуется работа по крайним частям горизонтальной нити (например, при разбивке горизонтальной плоскости. Кроме того, это условие дополнительно проверяется после выполнения поверки по условию 3. В любом случае периодичность поверки этого условия должна быть не реже одного раза в неделю. Условие 3 проверяется в следующих случаях- перед каждым циклом измерений вначале рабочего дня- при необходимости измерений при неравных расстояниях от нивелира до реек- при обнаружении постоянных значительных расхождениий в превышениях на станциях нивелирования из середины- после транспортировки прибора - после механических ударов по прибору, его падении и др, что было замечено в процессе выполнения работ. При выполнении поверок нивелир должен быть установлен в рабочее положение (§ Поверки необходимо выполнять в последовательности указанных выше условий 1, 2, Поверка 1 . (Выполнение условия 1). 1. Расположить круглый уровень по направлению на один из подъемных винтов подставки и тщательно вывести его пузырек на середину ампулы. Повернуть корпус нивелира на о. Если пузырек уровня не вышел при этом за пределы двойного кольца сетки уровня, то условие считают выполненным. Если отклонение пузырька от середины ампулы больше допустимого, то половину этого отклонения устраняют подъемными винтами подставки (в соответствии с направлением отклонения, а другую половину – юстировочными винтами уровня. Поверку повторяют на другом винте подставки до тех пор, пока при любом положении корпуса нивелира пузырек уровня будет оставаться в допустимых пределах сетки ампулы. Поверка установочного цилиндрического уровня выполняется также, как и установочного уровня теодолита (§ 46 Поверка 2 . (Выполнение условия 2). 1. Навести последовательно крайний левый и крайний правый края центральной горизонтальной нити сетки нитей на рейку с миллиметровыми делениями, установленную на расстоянии 4 – 5 мот нивелира, и взять по ней отсчеты. Если отсчеты отличаются, то необходимо ослабить закрепительные винты сетки и провернуть ее до необходимого положения, контролируя по отсчетам на рейке. Здесь в качестве визирной цели можно использовать и рейку с сантиметровыми делениями, которую следует установить в 20 – 25 мот нивелира. Поскольку предприятие-изготовитель гарантирует перпендикулярность горизонтальной и вертикальной нитей сетки, то поверку 2 можно выполнить с использованием отвеса, на который следует навести вертикальную нить. Условие 2 выполнено при совпадении вертикальной нити сетки нитей зрительной трубы с ниткой отвеса. В противном случае сетку необходимо довернуть на необходимый угол. Для этого следует снять с сетки нитей защитный колпачок, ослабить соответствующие винты сетки и вручную провернуть сетку до соблюдения необходимого условия. После этого винты сетки последовательно в несколько приемов закрутить. После юстировки сетки поверку следует повторить (целесообразно другим способом). Поверка 3. (Поверка выполнения главного условия нивелира). Визирная ось зрительной трубы нивелира должна быть параллельна оси цилиндрического уровня Эта поверка является весьма ответственной. Она должна выполняться с большой частотой, поскольку нарушение главного условия происходит даже при сравнительно незначительных механических воздействиях, а также и при воздействии внешней температуры. Особенно это важно при выполнении высокоточных, точных и специальных работ повышенной точности, которые требуют выполнения данной поверки вначале каждого рабочего дня, а при необходимости ив течение рабочего дня. Нивелир с уровнем при зрительной трубе. Выбрать на местности на расстоянии 70 – 80 м друг от друга две точки Аи В и закрепить их деревянными колышками с гвоздями в их верхней части, либо металлическими штырями со сферической головкой, либо установить в этих точках специальные нивелирные башмаки. Установить нивелир посредине (рис. 5.21, станция 1) между точками так, чтобы расстояния до них были одинаковыми (с разностью плеч не болеем. При поверке высокоточных и точных нивелиров целесообразно разность плеч выдерживать не болеем. Это можно выполнить промером рулеткой или использовать для этого нитяный дальномер зрительной трубы нивелира. Число сантиметров между дальномерными нитями сетки нитей по рейке, установленной в точке А или В и видимой в зрительную трубу, соответствует числу метров от нивелира до рейки. Рис. 5.21. Поверка выполнения главного условия нивелира. Определить превышение Вот. В над точкой А по двум сторонам реек при двух горизонтах прибора Для изменения горизонта прибора (высоты визирного луча над поверхностью земли) необходимо нивелир переставить на том же месте с изменением его высоты примерно на 10 см и снова установить его в рабочее положение. Полученное превышение равно среднему превышению, определенному из двух горизонтов прибора. Переместиться с нивелиром к точке Аи установить егоза ней (в 3 – 4 мот нее) примерно в створена т. В (станция 2). Определить превышение Вт. В над т. А при двух горизонтах прибора. Сравнить полученные превышения. Превышение Во, полученное при нивелировании из середины (см. гл. 9), считается точным, не содержащим погрешностей. Если же ось цилиндрического уровня будет не параллельна визирной оси зрительной трубы нивелира, тов превышение h B будет входить погрешность из-за невыполнения главного условия (Δh = h B – Угол i между осью цилиндрического уровня и визирной осью зрительной трубы определится по формуле, (где l – расстояние от нивелира до рейки В ρ= Если значение угла i допустимо, то главное условие нивелира считают выполненным. Для технических нивелиров i < 45", для точных – i < 15", для высокоточных – i < Зная величину l, можно определить допустимое отклонение Δh в превышениях, полученных на станциях 1 и 2: ρ il h = ∆ . (Например, для точного нивелира, прим мм мм При тех же условиях поверки для высокоточного нивелира Δh = 4 мм, для технического Δh = 17 мм Если полученное значение i (или Δh) превышает допустимое, то выполняют юстировку. Вычисляют правильный отсчет на т. В по черной стороне рейки, соответствующий горизонтальному положению визирной оси зрительной трубы на последнем горизонте прибора, b ПР = а А(ЧЕРН. Ст. 2) - h Bo (5.14) 7. Элевационным винтом устанавливают по рейке В правильный отсчет ПР. В это время пузырек цилиндрического уровня уйдет из среднего положения. Юстировочными винтами цилиндрического уровня зрительной трубы привести его пузырек на середину (по изображению его концов в поле зрения трубы. Для этого немного ослабить боковые винты хвостовика уровня и вращением в противоположные стороны вертикальных юстировочных винтов перемещать хвостовик. Необходимо следить затем, чтобы хвостовик уровня был после каждого шага его подвижки зажат вертикальными 134 винтами. После установки пузырька уровня на середину боковые винты снова зажать. Поверка обязательно повторяется полностью по схеме, указанной в пп. 2 – Нивелир с компенсатором Поверки 1 и 2 нивелиров с компенсатором аналогичны поверкам нивелиров с уровнем при зрительной трубе. Поверка выполнения главного условия выполняется также двойным нивелированием с определением превышений и вычислением i и Исправление главного условия (исправление положения визирной оси) выполняется вертикальным перемещением сетки нитей на полученное значение правильного отсчета. Для этого необходимо снять защитный колпачок с сетки нитей и боковыми юстировочными винтами (верхними нижним) переместить сетку нитей на вычисленный отсчет 53. Приборы для линейных измерений Приборы, используемые для линейных измерений, условно делят натри группы механические, оптические и физико-оптические. Здесь речь пойдет о первых двух группах. О третьей группе, физико-оптических приборах, будет рассказано в гл. Механические приборы используются для непосредственного измерения расстояний. К ним относятся землемерные ленты, рулетки, тросы, длино- меры, инварные проволоки и др. Землемерные ленты изготавливают длиной 20 мм им. Обозначают землемерные ленты буквами ЛЗ (лента землемерная) и ЛЗШ (лента землемерная штриховая. Изготавливают их из стальной полосы, которая наматывается на барабан. На обоих концах ленты имеются рукоятки, предназначенные для выравнивания полосы на поверхности земли и обеспечения необходимого натяжения при измерениях силой 10 кг. Таблица Длина рабочей части ленты, м Допустимые отклонения действительной длины от номинальной, мм класс класс класс 2,0 10 0,5 1,0 2,5 20 1,0 2,0 4,0 30 - 3,0 5,0 50 2,0 5,0 7,0 75 - 7,5 10,0 100 - 10,0 Отдельные дециметровые деления и метровые интервалы 0,3 Отдельные сантиметровые деления 0,2 Отдельные миллиметровые 0,05 0,1 0,2 135 деления Рулетки измерительные металлические выпускают нескольких типов РС – самосвертывающаяся; РЖ – желобчатая РЗ – в закрытом корпусе РК – на крестовине РВ – на вилке РЛ – с грузом. У рулеток типа А начало шкалы сдвинуто от торца ленты, ау рулеток типа В начало шкалы совпадает с торцом ленты. Поточности тип Аи класса, остальные – практически все класса 3 (табл. Из используемых в геодезических и маркшейдерских измерениях длиномеров рассмотрим схему АД1М (рис. Рис. 5.22. Схема длиномера АД1М. Длиномер состоит из эталонированного диска 1 диаметром приблизительно 300 мм с закрепленным соосно с ним счетным механизмом 2 емкостью 1000 ми точностью отсчета 1 мм. Проволока 5 диаметром 0,8 мм с натяжением 150 Н проходит через направляющие ролики 3. Для остановки движения проволоки служит тормозное устройство 4. Длина линии измеряется по предварительно протянутой между точками проволоке (рис. 5.23) прокаткой по ней длиномера. Измеряемая длина определяется по количеству оборотов мерного диска от шкал вначале и конце измеряемой линии. Шкалы закрепляются в соответствующих местах на мерной проволоке. Длина одной линии не должна превышать 500 м, поскольку при больших длинах образуется значительная стрелка провеса проволоки. После установки всей системы для измерений с помощью стремени 6 поднимают груз 5, чем обеспечивается необходимое натяжение проволоки 2. Длиномер переводят к шкале 3 в точке А, берут по ней и по счетному механизму отсчеты и затем прокатывают устройство 1 до шкалы 3 в точке В, где Рис. 5.23. Схема измерения расстояния длиномером. 1 – длинномер; 2 – проволока 3 – шкалы 4 – динамометр 5 – груз 6 – стремя 7 – штативы 8 – раздвижные стойки-упоры; 9 – оптический центрир. также берут отсчеты по шкале и счетному механизму Центрирование шкал в точках Аи В выполняется с помощью специальных оптических центриров 9, которые позволяют проектировать изображение точки с поверхности земли на шкалу. Таким способом можно измерять как горизонтальные линии, так наклонные и вертикальные расстояния (в наклонных и вертикальных горных выработках и тоннелях). Инварные проволоки используют для высокоточного измерения базисов сравнительно небольшой длины, а также для выполнения точных разбивок и компарирования землемерных лент и рулеток. При этом до использования сами инварные поволоки эталонируют (компарируют) на специальном оборудовании в лабораторных условиях. Жезлы представляют собой профилированные металлические линейки с делениями 0,1 мм и встроенным в корпус линейки термометром. В длину жезла вводят поправку за температуру, если она будет отличаться от температуры, при которой определялась длина жезла при компарировании. Номинальная длина жезлов стандартная – 2 им. Чаще всего применяются рейки Балла («Karl Zeiss») и жезл К (МОМ, Венгрия). Жезлы используют для компарирования рулеток, их шкала также шкал и интервалов нивелирных реек различной точности и назначения, для точных разбивок базисов на местности. Из оптических дальномеров наибольшее распространение получили нитяный дальномер и дальномеры с переменной базой и переменным параллактическим углом. Схемы определения расстояний указанными дальномерами представлены на рис. Нитяный дальномер имеется практически во всех геодезических приборах (теодолитах, нивелирах. Сетка нитей зрительной трубы содержит две дальномерные нити, проекция которых через зрительную трубу в пространство предмета образует параллактический угол f a arctg П 2 = β , (где а – расстояние между дальномерными нитями на сетке нитей f – фокусное расстояние объектива зрительной трубы. При определении расстояний нитяным дальномером используют рейки Мс сантиметровыми делениями, по которым берут отсчет l (число видимых в зрительную трубу сантиметров между проекциями дальномерных нитей. VV – вертикальная ось вращения прибора δ – расстояние от оси вращения прибора до центра объектива р – расстояние между дальномерными нитями Е – расстояние от переднего фокуса до рейки s – общее расстояние от оси вращения прибора до рейки. Дальномерное расстояние получают по формуле, (где K = 100 – коэффициент дальномера с =(δ + f ) – постоянная нитяного дальномера (для большинства приборов с близка к нулю. 137 Коэффициент дальномера зависит от величины параллактического угла и фокусного расстояния. В связи стем, что при фокусировании на различные расстояния значение фокусного расстояния у зрительных труб с внутренней Рис. 5.24. Схемы измерения расстояний оптическими дальномерами а – с постоянным параллактическим углом б – с переменным параллактическим углом в – с использованием нитяного дальномера фокусировкой несколько изменяется, то и коэффициент К может оказаться неравным. Кроме того, и значение сможет отличаться от нуля. Для повышения точности измерения расстояний выполняют поверку значения К с целью установления зависимости Для выполнения поверки на местности выполняют разбивку створной линии через 20 м (дом) и последовательно определяют значения D 20 , D 40 , . . . , D n по нитяному дальномеру для получения значений К, К , …, К n ) ( ) ( ИЗМЕРЕННОЕ i Е НОМИНАЛЬНО i i D D K = . (Составляют таблицу К, которую используют затем при измерениях интерполированием значений К для текущего расстояния. Точность нитяного дальномера примерно составляет 1 : 300 от измеренного расстояния. Длинные линии целесообразно измерять короткими отрезками длиной 50 – 100 м. Точность измерений в этом случае может достигать 1: 600 и даже Чаще всего нитяный дальномер используют при определении дальномерных расстояний до точек при тахеометрической съемке. Дальномер с постоянным параллактическим углом (ДНР-5) представляет собой насадку к теодолитам Т и Т. Он служит для измерения расстояния по вертикально установленной рейке, имеющей установочный уровень. Погрешность измерений составляет 1:2000. Диапазон измеряемых расстояний от 20 дом. Измерительная рейка снабжена шкалой с делениями 2 см. Длина рейки 1,5 м. Применяют ДНР-5 при прокладке теодолитных ходов и при съемке на пересеченной местности. Насадка ДНР-5 автоматически приводит (редуцирует) наклонные до о расстояния к горизонту. Если наклон линий больше ото в измеренное 138 расстояние вводят дополнительно поправку, определяемую по специальной номограмме. Рис. 5.25. Схема дальномера ДН-8 Дальномерами с переменным параллактическим углом являются Д и ДН, которые изготавливаются, также, как и ДНР-5, в виде насадок на теодолит. В комплекте сними применяют горизонтальные рейки с базисом 2 мим (Дим им (ДН. Один из базисов образован визирными целями 1 и 7, второй – визирными целями 3 ирис. Рейка устанавливается на штатив и горизонтируется с помощью круглого уровня 5. Наведение на рейку выполняют по центральной марке 4. Указанные приборы выпускаются ив исполнении самостоятельных дальномеров, устанавливаемых на штатив. Диапазон измеряемых расстояний для Д составляет от 40 дома для ДН – от 50 дом. Гироскопические приборы Если массивному физическому телу задать вращение относительно оси Х (рис. 5.26), то направление этой оси в пространстве останется неизменным при любом последующем изменении направлений осей Y и Z при условии отсутствия сил трения в опорах подвесок. Такая система называется свободным гироскопом Если на ось Х при вращении ротора 1 воздействовать внешней силой, то эта ось будет поворачиваться (прецессировать) в плоскости, перпендикулярной приложенной силе. На риса показан трехстепенной гироскоп, стремя степенями свободы. Если одну степень свободы ограничить, например, создать вокруг оси чувствительности У дополнительную маятниковую нагрузку (рис. 5.26 б, то центр тяжести этой системы сместится вниз. Такая система называется маятниковым гирокомпасом В гирокомпасе груз Р заставляет ось Х принимать положение, параллельное плоскости горизонта Указанное явление (свободного гироскопа) происходит при вращении Земли вокруг своей оси. Как известно, ось Земли в мировом пространстве занимает весьма длительное время неизменное положение, в результате чего и происходит смена времен года, поскольку эта ось наклонена к плоскости, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Рис. 5.26. Схема гироскопа а – свободный гироскоп б – маятниковый гироскоп При вращении Земли вокруг своей оси в пространстве одновременно вращается (поворачивается) плоскость горизонта вокруг меридиана места и плоскость самого меридиана вокруг отвесной линии. Все эти вращения связаны с первичным, те. угловой скоростью вращения Земли ω, и широтой места φ: - для угловой скорости ω 1 вращения горизонта – ϕ ω ω cos 1 = ; (5.18) - для угловой скорости ω 2 вращения меридиана места – ϕ ω ω sin 2 = . (Составляющая ω 1 определяет изменение высоты Солнца и других небесных тел относительно горизонта, а составляющая ω 2 показывает изменение положения светил по азимуту. Предположим, что ось Х гирокомпаса установлена на широте φ под углом α к меридиану. При суточном вращении Земли положение оси Х по отношению к плоскости горизонта будет непрерывно изменяться – северный ее конец будет подниматься над горизонтом. В тоже время, на главную ось Х действует момент силы тяжести маятникового груза. Этот момент приложен в вертикальной плоскости, и его действие вызывает поворот этой плоскости к меридиану в горизонтальной плоскости. В результате непрерывных воздействий указанных сил главная ось гирокомпаса получает незатухающие гармонические колебания относительно направления меридиана места. Период Т незатухающих колебаний зависит от маятникового момента М гирокомпаса, кинетического момента Н ротора, угловой скорости ω суточного вращения Земли и широты φ стояния. (В действительности, из-за воздействия сил трения в опорах, в токо- проводящих устройствах и т.п., колебания главной оси гирокомпаса постепенно затухают, ось Х при этом движется не по замкнутому эллипсу, а по эллипсовидной спирали, что вызывает погрешность в определении направления. Эту погрешность, как систематическую, определяют специальными приемами в процессе измерений и вводят в виде поправки в измеренную величину. Здесь следует заметить, что гироскопические геодезические приборы не являются чисто оптическими приборами, рассмотренными выше, поскольку они включают в себя весьма сложные электрические и электронные системы, обеспечивающие работу гирокомпаса и управление им. Гирокомпасы широко используют для ориентирования линий на поверхности земли ив подземных горных выработках, поскольку, как указывалось выше, главная их ось сохраняет свое направление по меридиану места (как на поверхности, таки под землей. Использование гирокомпасов в подземных условиях значительно сокращает объем работ по ориентированию подземных маркшейдерских сетей. Рис. 5.27. Гиробуссоль МВБ4М. 1 – крышка гироблока; 2 – батарея 3 – торсионный подвес 4 – преобразователь 5 – ловитель; 6 – токопровод; 7 – арретир 8 – блокировочное устройство 9 – экран на ЧЭ; 10 – гиромотор; 11 – зеркало (многогранное 12 – корпус измерительного блока 13 – зеркало наведения зрительной трубы по вертикали 14 – призма 15 – рукоятка наведения по вертикали 16 – объектив (телескопический 17 – пентапризма; 18 – зеркало 19 – объектив 20 – зеркало переключения каналов зрительной трубы 21 – сетка-шкала отсчетной системы 22 – окуляр 23 – светофильтр 24 – призма подсветки 25 – лампа подсветки 26 – батарея системы подсветки 27 – шкала корпусного зеркала 28 – магнитный экран (расположен на корпусе гироблока); 29 – зубчатое колесо арретира 30 и 31 – нижняя и верхняя втулки арретира 32 – чувствительный элемент (ЧЭ); 33 и 35 – 141 нижний и верхний зажимы подвеса 34 – шпилька с балансировочными грузами 36 – защитный колпачок верхнего зажима подвеса. В настоящее время на службе у маркшейдеров находятся различные гирокомпасы трех основных групп. Некоторые гирокомпасы уже устарели, сведения о них приводятся как историческая справка. В 1951-1959 гг. выпускались гирокомпасы ММ, МУГ-2 с жидкостным подвесом чувствительного элемента (ЧЭ) и электромагнитным центрированием. Подобные конструкции, ново взрывобезопасном исполнении (что важно для подземных условий, имеют гирокомпасы МВ, МВ, МВ2М, МВШ3, в обычном исполнении – МГ. Эти гирокомпасы использовались до 1969 г. Сейчас наибольшее распространение получают гирокомпасы с торсионным подвесом ЧЭ. К ним относятся марки МВТ, МВТ, а также гиро- буссоль МВГ4М. На рис. 5.27 показана конструкция и описание частей гиро- буссоли МВБ4М. Погрешность единичного определения азимута прибором МВТ составляет, МВБ4М - 40", но время определения азимута гиробуссолью составляет мин, в то время как для гирокомпаса оно равно 20 мин. Существенным является и то, что вес гиробуссоли (19 кг) в два раза меньше, чем вес гирокомпаса. Кроме указанных выше приборов имеются и другие марки (гиротеодолиты, точность измерения азимутов которыми составляет от 5" до 20": Ги-Б1 (15" - 20"); Ги-Б2 (10" - 15"); Ги-Б3 (5" - 8") и др. При измерениях (ориентировании) с помощью гирокомпаса отсчет N o , соответствующий среднему (равновесному) положению главной оси, определяют по наблюдению четырех последовательных реверсий: n 1 , n 2 , n 3 и Точки реверсии – это крайние точки азимутальных колебаний ЧЭ, в которых происходит смена направления его видимого движения. Отсчет N o вычисляют как средний из разности 2 1 N N N O − = , (где 2 5 , 0 3 2 2 1 1 n n n n N , + + + = 2 2 5 , 0 4 3 3 2 Полученное значение N o соответствует отсчету по горизонтальному кругу теодолита вместе пересечения с плоскостью меридиана. В шахте и на поверхности гироскопические азимуты исходных сторон геодезической или маркшейдерской сети определяют дважды независимо. Погрешность в двух определениях не должна превышать 2'. |