Нивелир

Нивелир, инструмент для геометрического нивелирования (смотрите). Н., разные но своей конструкции, предназначаются для работ различной точности. Н. с диоптрами и водяными уровнями применяются для грубой нивелировки. Н. с зрительной трубой—для технич. и точной нивелировки. Н. первого рода теперь не применяются, и нивелировки

Фигура 1.

^ iW· ⁰

Фигура 2.

настоящего времени производятся Н. с зрительной трубой. Последние по своему устройству разбиваются на несколько разновидностей, но все они сводятся к четырем основным системам: 1) г л у х и е (фигура 1)— уровень (смотрите) скреплен с зрительной трубой, и труба не перекладывается в л а г е р а х“; 2) системы Эго (фигура 2)—уровень скреплен с лагером, и труба перекладывается в лагерах; 3) типа 11 пенно-топографического управления (фигура 3)— уровень скреплен с трубой, и труба перекладывается в лагерах; 4) сконстр у и-р о в а н и ы и по идее А м с л е р а (фигура4); к этому последнему типу относятся Н. спет. В иль да, Цейса и др.,в которых уровень скреплен с трубой, труба перекладывается в лагерах и оборачивается вокруг своей геометрии. оси на 180°,окуляр с объективом могут меняться местами. Самими распространенными в настоящее время в СССР являются последние два типа. Точные нивелировки на ; территории Союза производились и произ-I водятся Н. типа Военно-топографич. упра-j вленир (ВТУ).

·. Все Н., к какой бы системе они ни при-; надлежали, имеют своими основными частя- j ми: зрительную трубу, уровень и штатив е ! тренофой. В II. резвых срстем различно СД9-i лано только сочетание этих трех основные

* .Лагером называется вырезка вертикальных сто-ек. приделанных к горизонтальной иодставне^к которой привинчена вертикальная конин; ось Н.

частей. На схематич. чертежах видно, что сочетание это касается главн. обр. уровня и зрительной трубы. Надо отметить,что наиболее правильное решение вопроса конструкции Н.—это скрепление уровня с зрительной трубой, потому что уровень служит для приведения оптич. оси зрительной трубы и горизонтальное положение. Если уровень скреплен с лагером и при перекладывании трубы на цапфы попадет пылинка диаметр, в 0.1 миллиметров, то это даст изменение наклонения оптической оси трубы к горизонтальной плоскости нацелую минуту—величину, недопустимую при точных работах. Наблюдатель

Фиг.

Фиг. этого не замечает, потому что наведение делается по установке уровня. Поэтому при пользовании Н., у которого уровень скреплен с лагером, наблюдатель должен особенно тщательно следить за цапфами своего инструмента, чтобы избежать подобных ошибок. В случае же скрепления уровня с трубой попавшая на цапфы пылинка одинаково изменяет положение трубы и уровня, и поэтому приведение пузырька уровня на середину приводит и оптическую ось трубы в строго горизонтальное положение, и т. о. ошибки не получается. Работнику, вполне знакомому с Н. типа ВТУ, нетрудно понять устройство Н. других систем, а потому здесь можно ограничиться разбором Н. первой системы (фигура 5). Зрительная труба Tt с увеличением около 40 является обыкновенной астрономии. трубой, в окуляре которой имеется сетка нитей н, состоящая из двух близки х одна к другой вертикальных и трех широки расставленных горизонтальных нитей. Вертикальные нити служат для точной уста

новки трубы по азимуту, а горизонтальные—для увеличения точности отсчетов по рейке, устранения грубых промахов при этом и попутного определения расстоянии (дальномер). Своими цапфами труба лежит в лагерах, вырезанных в стойках В и О: лагеры имеют но два горбика оно (фигура 6) с отшлифованными выпуклыми поверхностями, дающие трубе возможность лежать на них прочно, без шатания. Лагерные вырезы закрываются накладками п, п, не позволяющими трубе вывалиться при переносе инструмента. Лагерные стойки В и С привинчены к горизонтальной подставке АА, причем одна стойка В привинчена наглухо, а другую С можно при помощи исправительных винтов Р, Q и R поднимать или опускать. Если стойку С необходимо поднять, то винты Р и Q вывинчивают, а винт R ввинчивают; если же ее нужно опустить, то поступают наоборот. Стерженьки т, т служат для правильности движения. К средней части трубы между цапфами приделаны две обой-мицы и и и (фигура 5), на нижних частях которых держится стеклянная коробка, вмещающая в себе чувствительный уровень. Положение коробки с уровнем можно изменять вверх и вниз гайками справа, а вправо и влево по отношению к трубе—винтиками слева. Когда пузырек уровня приведен на середину трубки уровня, то оптическая ось зрительной трубы находится в горизонтальном положении. Для удобства приведения пузырька на середину трубки и отсчитывания показаний уровня во время наблюдений, к подставке АЛ приделана оправа с плоским зеркалом, к-рое составляет с направлением трубки уровня угол в 45°. Снизу к середине подставки перпендикулярно к ней наглухо прикреплена вертикальная конич. ось; ось вставлена в конич. втулку D штатива с тремя ножками, через к-рую пропущены подъемные винты М. Подъемными винтами ин--струмент ставится на медную головку К простой деревянной треноги Е. В головке треноги для подъемных винтов сделаны места, так что Н. может стоять прочно и устойчиво несмотря на изменение размеров частей в зависимости от перемены (°. Для каск до го подъемного винта имеется особый крючок N, закрепляемый после установки II. винтиком «. Т. о. весь инструмент представляет одно целое и м. б. безопасно переносим с одной точки стояния на другую. Зрительную трубу Н. можно вращать около ее геометрич. оси, то есть прямой, соединяющей центры цапф, и перекладывать в лагерах на 180°; вращая же подставку и всю верхнюю часть инструмента около вертикальной оси штатива, трубу легко навести на рейку, поставленную в любом направлении. Для точной установки трубы по азимуту к горизонтальному кругу штатива прикреплены клещи с зажимными и микрометрия. винтами.

Н. подобно другим инструментам перед выходом на полевую работу должен быть поверен, то есть должны быть правильно установлены все его части и определены все ошибки инструмента, которые необходимо принять во внимание при обработке полевых наблюдений в целях исправления их. Поверка Н. заключается в поверке выполнения следующих условий: 1) оптическая ось зрительной трубы должна совпадать с геометрич. осью

Н.; 2) ось уровня должен быть установлена в одной плоскости с оптич. осью трубы параллельно ей; тогда при нахождении пузырька уровня на середине трубки оптич. ось трубы будет горизонтальна; 3) оптическая ось зрительной трубы должен быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения И.; 4) чувствительность уровня должна соответствовать увеличению зрительной трубы. Кроме этого должен быть произведены: 1) исследование цапф Н., 2) исследование оптич. качеств зрительной трубы. Каждый производитель нивелирных работ должен уметь поверять нивелир, поэтому ниже подробно излагается процесс поверки.

1) Оптич. ось зрительной трубы должна совпадать с геометрической осью II. Под оптич. осью зрительной трубы разумеют прямую, соединяющую оптич. центр объектива с серединой средней горизонтальной нити в окуляре, а под геометрической осью Н.—прямую, соединяющую центры цапф зрительной трубы. Правильное положение Н. будет при совпадении этих двух прямых. Поверка заключается в том, что в 50— 60 .и от И. ставят рейку отвесно и берут в трубу отсчет на рейке средней горизонтальной нитыо; затем, не вынимая зрительной трубы из лагеров, поворачивают ее на 180° и снова берут отсчет по рейке той же нитыо. Если отсчеты в обоих случаях одинаковы, то обе оси совпадают, что и требуется. Если же отсчеты разные, то нужно сделать передвижку вверх или вниз сетки нитей в окуляре посредством винтиков υ на половину разности отсчетов, добиваясь одинаковых отсчетов. Эти маниции обыкновенно приходится проделывать 2—3 раза, чтобы достигнуть полного совпадения оптических и геометрических осей.

2) Оптич. ось зрительной трубы (и совмещеппая с пей геометрич. ось) при положении пузырька уровня на середине трубки должен быть строго горизонтальна.Это достигается тем, что пузырек уровня приводится на середину трубки подъемными винтами, и поэтому надо заранее убедиться в том, что при таком положении пузырька уровня оптическая ось зрительной трубы горизонтальна. При этой поверке в зависимости от системы Н. возможны 3 случая. 1-й с л у ч а й—уровень скреплен непосредственно с зрительной трубой (фигура 1,3). В этом случае подъемными винтами II. пузырек уровня приводят на середину трубки уровня и замечают отсчеты концов уровня; затем зрительную трубу с уровнем перекладывают в лагерах на 180° и дают уровню успокоиться. Если отсчеты концов пузырька уровня не изменились, то уровень скреплен с трубкою правильно; если же они изменились, то в них вносят исправление, перегоняя пузырек уровпя па половину величины замеченного уклонения при помощи гайки коробки уровня. Полная поверкадостигается повторением этой маниции 2—3 раза. 2-й с л у-ч а и — уровень прикреплеп к лагерпой подставке (фигура 2). Поверка производится при помощи рейки. Рейку ставит отвесно на расстоянии в 50—60 .« от II.; приведя пузырек уровня на середину при помощи подъемных винтов Н., берут отсчет по рейке в трубу по средней горизонтальной нити окуляра. Затем зрительную трубу перекладывают в лагерах на 180°, а верхнюю часть инструмента поворачивают около вертикальной оси также на 180°. Повторяют отсчет той же нитыо, направив трубу на ту же рейку. Если оба отсчета одинаковы, то условие выполнено; если же они неодинаковы, то вводят исправления поднятием или опусканием подвижной лагерной стойки (с исправительными винтами) настолько, чтобы отсчет рейки по средней горизонтальной нити равнялся полусумме полученных двух отсчетов. З-й с л у ч а й—уровень накладной. Ставят накладной уровень на цапфы зрительной трубы Н. и приводят пузырек уровня па середину подъемными винтами Н., после чего перекладывают накладной уровень па 180° на те же цапфы. Вела уровень станет вто же первое положение, то условие выполнено; если нет, то исправление ведут перегонкой пузырька уровпя на половину замеченного уклонения, поднятием или опусканием одного из концов оправы уровня.

3) Оптич. ось зрительпой трубы должен быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения Н. Это положение диктуется при нивелировании требованием неизменяемости горизонтального положения оптической оси зрительной трубы при повороте верхней части инструмента около 180° с задней на переднюю рейку. Для поверки пузырек уровня приводят на середине подъемными винтами II. и производят отсчет концов пузырька. Затем верхнюю часть инструмента поворачивают на 180° около вертикальной оси. Если кон-

Фигура 6.

Т. Э. m. XIV.

цы пузырька имеют тот же отсчет, то условие выполнено; если же нет, то вносит исправление, изменяя высоту подвижной лагерной стойки при помощи исправительных винтов, пока пузырек уровня не передвинется назад на половину своего уклонения от середины трубки.

4) Чувствительность уровня должна соответствовать увеличению зрительной трубы; чем увеличение трубы больше, тем цена деления должен быть меньше, и наоборот. Уровень не должен быть как излишне чувствительным, так и мало чувствительным. Если увеличение трубы равно 15, то при трех горизонтальных нитях в окуляре цена деления уровня должен быть 15—20"; если увеличение трубы равно 40, то при том же числе нитей цена деления уровня должен быть 5—6" и тому подобное. Цена деления уровня обыкновенно определяется на испытателе, или э к з ам и нато ре (смотрите Уровень). Если нет последнего, можно чувствительность уровпя для Н. определить иначе. Для этого ставят рейку отвесно в 50—60 метров от Н., приводят пузырек уровня на середину трубки и записывают отсчеты рейки по всем трем горизонтальным нитям; затем наклоняют инструмент подъемным винтом и, глядя только на уровень, приводят его пузырен опять на середину трубки. Если получится другой отсчет по рейке, то уровень недостаточно чувствителен и должен быть заменен более чувствительным; если же отсчеты те же, то уровень чувствителен. Но здесь нужно убедиться, не чрезмерно ли оп чувствителен. Для этого снова, наклонив инструмент, устанавливают его подъемным винтом в прежнее положение, следя по трубе, чтобы совпали отсчеты по рейке, а затем смотрят на уровень: если пузырек остановился по середине трубки или па половине деления в сторону, то уровепь соответствует данной зрительной трубе; если же пузырек остановился дальше от середины, то уровень слишком чувствителен и должеп быть заменен.

Исследование цапф Н. производится в мастерской точных приборов мастерами этого дела. Цапфы должны представлять в разрезе почти круги равных диаметров. Однако производители нивелировочных работ должны сами уметь исследовать цапфы, т. к. не всем приходится работать новыми инструментами. Способов исследования цапф существует несколько, но здесь укажем только два наиболее употребительные. 1-й способ. Исследование производится небольшой изогнутой медной пластинкой с шишечками а и Ь на концах (фигура 7). Пластинку эту сгибают так, чтобы при подвешении за середину на нитку с она свободно проходила вверх и вниз по цапфе, при вращепии самой трубы, лежащей на особой подставке. Если обе цапфы одинаковые, то пластинка одинаково свободно проходит во всех местах цапф; если же пет—значит цапфы неравны. 2-й способ. Исследование цапф при помощи чувствительного накладного уровня. II. ставят на прочное основание, кладут на цапфы трубы накладной уровень и, приведя его пузырек на середину трубки вращением подъемных винтов инструмента, поворачивают трубу около оси и наблюдают за уровнем. Если пузырек уровня остался на месте, значит поперечное сечение цапф—точные круги; в противном случае пузырек отклонится от своего положения. Для последующего исследования обеих цапф пузырек снова приводят на середину и перекладывают трубу в лагерах, ставя уровень в прежнем направлении. Если пузырек остановится на середине, то обе цапфы равны; в противном же случае они нс равны, и геометрическое место прямых, соединяющих соответствующие точки обеих цапф, представляет не цилиндр, а конус, образующая которого наклонена к оси под углом, равным четверти угла, измеряемого передвижением пузырька уровня. Неправильности и неравенство цапф могут быть устранены только механиком посредством точения на станке.

Лит.: И и т к о в с к и и В. В., Топография. 3 изд., М., 1928; его ж е, Практическая геодезия, 2 изд., 51., 1911; Красовский Ф. Н., Руководство по высшей геодезии, ч. 1, М. 1926; Цингер Η. Я., Курс высшей геодезии. СПБ. 1898; Орлов II. М., Курс геодезии, 2 изд., II., 1929; Д и т ц О. Г., Нивелир Цейса, СПБ, 1914. А. Нлабе.