> Техника, страница 84 > Тахеометр
Тахеометр
Тахеометр, геодезический инструмент, применяемый при одновременной горизонтальной и вертикальной съемке и позволяющий одним визированием на рейку определить положение точки (пикета) относительно точки стояния инструмента, то есть определить направление (азимут), расстояние и превышение.Простейшие Т. по конструкции представляют собой усовершенствованные теодолиты (смотрите) с вертикальным кругом и уровнем на алидаде. Усложненные тахеометры имеют приспособления, дающие возможность получать механическим путем данные, необходимые для построения плана и для выражения рельефа. Конструкции существующих Т. практически можно разделить на 3 группы: Т.-автоматы, Т. круговые и Т. с оптич. дальномерами двойного изображения. Т.-автоматы широко применяются в Европе и при определенных условиях работы дают большой производственный эффект; вообще же они отличаются громоздкостью и малой жесткостью деталей. Т. круговые, наоборот, получили широкое применение в СССР и в Америке, где они значительно усовершенствованы. Тахеометры с оптическими дальномерами двойного изображения открыли новую эпоху в геодезическом инструментостроении и кардинально изменили существующие методы съемок.
Из Т.-а втоматов наибольшее распространение получил Т. Гаммера-Феннеля (фигура1). Он дает возможность без сложных вычислений и таблиц быстро получать горизонтальные углы, превышения точек и расстояния, при-
трубой с дальномером сист. Порро. В поле зрения этой трубы кроме изображения рейки видно изображение диаграммы с тремя кривыми, заменяющими сетку нитей. Кривые нанесены микро-фотографич. путем на стеклянную пластинку, расположенную на левой сто-
роне горизонтальной оси трубы. Одна кривая наводится на нуль рейки, а по двум другим отсчитывают непосредственно искомое горизонтальное расстояние и превышение. Изображение этой диаграммы (фигура 2) получается в левой части поля зрения трубы с помощью двух призм, из которых трехгранная призма тг расположена против диаграммы с кривыми, другая же, четырехгранная, призма т2 находится вблизи окуляра. Одна из граней призмы т2 совпадает с фокальной плоскостью объектива трубы, а ребро ее заменяет вертикальную нить и всегда наводится на левый край изображения рейки. Лучи света, пройдя диаграмму, падают на призму тг и, отразившись от нее под прямым углом, идут к двояковыпуклой линзе I, которая эти лучи собирает; затем они попадают на призму т2, где, отразившись дважды, дают изображение соответствующей части диаграммы в плоскости АВ. При вращении трубы в вертикальной плоскости изображение .диаграммы перемещается в поле зрения трубы. Вертикальный круг отсутствует. Построение диаграммы вытекает из 4 основных ф-л, даваемых теорией Т. Феннеля:
/о · cos2 а
| С+ Sin а | • COS a ’ | |
| /0 · COS2 а | ||
| С - | -Sina- | COS a |
| /о | • Si n a | > COS a |
| k +sin2 a | ||
| /о | • si П a | • COS a |
где а—угол наклона линии визирования, /0— эквивалентное фокусное расстояние двух собирательных линз дальномера Порро с фокусными расстояниями ft и /2.
€=cos2 a (ctg βι — tg α) 1 постоянный коэф. для с=cos2 a (ctg βϊ + tg а) расстояний, к=cos a sin a (ctg βζ — tg а) постоянный коэф. к=cos а Sxn а (ctg β4 + tg а) для превышений.
αι, а2» аз и а4—расстояния, соответствующие диастимометрич. углу (βΐ9 β2, βΖ9 β4), вершина
к-рого лежит в аналлактич. точке. Для Т. сист. Гаммера-Феннеля /0= 334,78 миллиметров, с= 100, к= 20. Пользуясь этими постоянными значениями, находим величины а для любого угла наклона а и по ним строим диаграмму. Для среднего (α= 0°) и крайнего (α= ± 30°) значений диаграммы имеем соответственно:
«i=а2=3,348 миллиметров а3== 0,000
α= 0°,
а1=2,500 а2=7,159 а9=2,522 а4=7,340
} α= ± 30°, I α= — 30°.
Поэтому, описав дугу в 60° нек-рым радиусом, получим основную дугу ш1т2 диаграммы с главной точкой О. На продолжении радиуса ОО откладываем величину 3,348 миллиметров и полу чаем точку г. Правая часть диаграммы определяет углы повышения, а левая—углы понижения. Если на радиусах О А и ОАг, составляющих с радиусом ОО углы + а и — а, отло-
Фиг. жим соответственно расстояния аг, а3 и а2. а4 (фигура 3) и сделаем эти построения для различных ± а, получим кривую расстояний п1п2 и две ветви кривой превышений (:£:). Центр О основной дуги должен лежать на оси вращения трубы. Радиус ОО намечается так, чтобы при горизонтальном положении визирной оси трубы его изображение совпадало с ребром призмы т2. При инструменте прилагаются две специальные складные рейки 4 метров длины. Поверки тахеометров—обычные (смотрите Поверки геодезических приборов) для теодолита, нивелира и специальные: 1) изображение диаграммы должен быть в плоскости задней грани призмы т2; 2) диаграмма дол кна быть центрирована, то есть центр основной кривой должен лежать на горизонтальной оси трубы; 3) плоскость диаграммы должен быть перпендикулярна к горизонтальной оси трубы; 4)радиус диаграммы ОО должен быть параллельным оси вращения Т.; 5) плоскость. отражательной грани призмы тг должен быть расположена под углом 45° к геометрия, оси зрительной трубы; 6) изображение центра основной дуги диаграммы должно лежать на продолжении ребра окулярной призмы; 7) коэф-ты д.б.: к=100 и с= 20. Исправления и юстировки делают с помощью исправительных винтов.
Употребление Т. системы Фенне-л я. Установив Т. на станции, а рейку на пикете, наводят на рейку трубу так, чтобы изображение рейки совпало с ребром призмы т2, а горизонтальная нить сетки покрыла нуль рейки (фигура 4, 5, 6 и 7). Делаем отсчет по рейке, пользуясь кривой расстояний и превы
шений, и, умножив первый отсчет на 100, а второй на 20, получаем редуцированное расстояние от инструмента до пикета и превышение нуля рейки над горизонтальной осью вращения трубы.
Отсчет по кривой расстояний (фигура 4) 0,124x 100=12.4 метров » » » превышений » -ОДООх 20= -2,00 м
» » » расстояний (фигура 5) 0,135х 100=13,5 м
» » » превышений » ± 0,00
» » » расстояний (фигура 6) 0.115х 100=11,5 м
» » » превышений » 0.17зх 20= 3.16 „w
» » » расстояний (фигура 7) 0,215х 100=21,5 м
» » » превышений » 0,211х 20= +4,82 м
Т. сист. Феннеля отличается большой простотой и дает большую скорость в работе. Точность определения расстояний Т. сист. Гаммера-Феннеля V6оо (в среднем), а точность в определении превышений -5 сантиметров (на 100 м) в равнин-I ной местности и -Ί0 сантиметров в местности гористой.
Т.-автомат Вагнера (фигура 8), в к-ром вместо вертикального круга устроена система из трех металлич. счетных линеек I, II и III с миллиметров делениями, позволяющих при данном наклоне зрительной трубы и данном наклонном расстоянии отсчитывать непосредственно искомое горизонтальное расстояние и превышение. Отсчет по линейкам делается с помощью верньеров с точностью 0,1 миллиметров (верньер дхи а2) и 0,05 миллиметров (верньер а3 и а4). При горизонтальном положении трубы йерньеры а3 и а4 должны давать одинаковые отсчеты, а отсчет по верньеру аг должен быть больше отсчета по верньеру а3 на 0,6 миллиметров. Труба снабжена дальномером Рейхенбаха. Каждый миллиметров шкалы линейки соответствует 1 метров на местности, а 0,6 м—постоянное число дальномера. Линейки рассчитаны на расстояние в 200 метров.
Перед началом работы инструменты выверяют, основываясь на геометрия, связи отдельных его частей. Работа д
скую и ускоряет темп полевой работы (скорость 120 пикетов в час). Точность Т. 4 сантиметров при средних расстояниях 120—140 метров и среднем угле наклона линии визирования в 4°. При Т. имеется складная 4-м рейка с сантиметров делениями, нуль этой рейки находится на расстоянии
1,5 метров от ее пятки. Деления идут в обе стороны от нуля на одной ее стороне и от пятки рейки— на другой ее стороне. При работе рейка ставится не отвесно, а наклонно, и притом перпендикулярно к оптич. оси трубы; это достигается с помощью особых визирок рейки.
Круговые Т. получили широкое распространение в Америке и, сильно отличаясь между собой в конструктивном отношении, преследуют портативность, выносливость и рассчитаны на экспедиционные условия (бездорожье, влажность). Америк, и англ, круговые Т. (транзиты) отличаются монолитностью в соединении отдельных деталей и ребристостью· их сечений, что придает им особую жесткость; в качестве материала для них пользуются фосфористой или алюминиевой бронзой. Круговые Т. конкурируют с автоматами, давая 500—600 направлений в час. Из Т., изготовляемых в СССР, следует отметить модель 1925 г.
(фигура 9) завода «Геодезия» и модель 1927 г. завода «Геофизика»
Фигура 9.
Фигура 10.
(фигура 10). Характеристич. величины советских круговых тахеометров и американских тахеометров Buff a. Buff приводятся ниже.
«Геофизика» «Геодезия» Buff a. Buff
Горизонтальный круг
Закрытый Диам. 11,5 см; деления через 1/2° на конич. поверхности
Подпись де тений по ходу Часовой стрелки Точность верньера Г
Имей ген 2 лупы
Два уровня под прямым углом в одной плоскости
Уровень регулируется винтами сисг. Станлей. Закрепительные винты лимба и али-дадчого круга различны по форме
Закрытый Диам. (внутр.) 15,5 см; деления в А/Г на конич. ποι ерхности Подпись делений по ходу часовой стрелки Точность верньера 0,5
Имеются 2 лупы
Два уровня под прямым углом, одш прикреплен выше другого Урове ib регулируется гайками. Сходны по форме
Закрытый Диам. (внутр.) 11,о см; деления в а/2° на плоскости
Подпись лечений в обе стороны от 0° до 860° Точность ьернье-ра Г
Луп, прикрепленных к инструменту, нет Два у ровня под прямым углом, но в одной плоскости
Различны по форме
В е
Закрытый Покрышка ма-то а я темная ДиаМ. 9 см
Деления в ι/2° на цилипдрич. поверхности Подпись делений ВТУ
Цифры прямые
Деления верньера на цилиндр ич. поверхности Точность верньера Г
Уровень на крышке с зеркалом Имеются 2 лупы тикальный i
Закрытый Покрышка блестящая темная Диам. (внутр.)
9 см
Де тения в ‘/з° на конич. поверхности
Подпись делений от о° до зо° Цифры прямые
Деления верньера на кони{. по-Iерхности Точность iернье-ра 0,5
Уровень на крышке с зеркалом Имеются 2 лупы руг
Закрытый Покрышка матовая темная Диам. lo,js см
Дечения в l/2J на цилиндлич. поверхн. сги Подпись де ie~ ний от о° до 90° Цифры наклонные в сторону возрастания подписи
Деления гернье-ра на цили дрич-поверхности Точность верньера 1
Уроьня нет Луп нет
Подставка трубы
Составная Матовая темная
Углового сечения
Составная Блестящая темная
Ромбич. сечения
Цельная Матовая темная
Углового сечения
Зрительная труба
Астрономичес кая
Длина трубы 18 см
Обьектив 0 30 миллиметров Увеличение 23—25 Фокусировка внутренняя
Винты сетки закрытые
Астрономичес кая
Длина трубы 20 см
Объектив 0 20 миллиметров Увеличение 19 Фокусировка движением окуляра
Винты сетки закрытые
Земная
Длина трубы 22,5 см
Обьектив 0 20 миллиметров Увеличение 18 Фокусировка движением объектива, при этом у объектива труба двойная Винты сетки открытые
Труба переводится через зенит и объективом и окуляром
На концах оси вращения при-. винчены особые колпачки
Уровень на трубе 2,5 сантиметров Цена деления уровня 22,1 Размер деления уровня 2 миллиметров
На концах осп вращения трубы привинчены регулирующие винты с широкими головками
Уровень на трубе б сантиметров Цена деления уровня 0,7 Размер деления уровня 2 миллиметров
На концах оси вращения трубы навинчены особые колпачки
Уровень на трубе б сантиметров Цена деления уровня 0,7 Размер деления уровня 2,5 миллиметров
100
Дальномерный коэф.
Круглая диам.
7,5 сантиметров Магнитная стрелка в виде плоской поставленной на ребро пластинки Крышка снимается
Буссоль
Круглая диам. (внутр.) 9,8 сантиметров Магнитная стрелка в виде плоской поставленной на ребро пластинки Крышка легко снимается
Круглая диам. 5,5 см
Тб же, но с приподнятыми концами
Крышка не снимается
Помещена на алидадном круге между подставками трубы
Подъемные винты
3 винта 3 винта 4 винта
Закрытые Закрытые Открытые
Винты допускают передвижение инструмента на головке штатива
Инструмент при- Инструмент при- Инструмент накрепляегся к шга- креп те гея к шта- винчивается на тиву становым тиву становым головку штатива винтом винтом
Высота инструмента от головы штатива д о о с и вращения трубы
22 сантиметров 22 сантиметров 25 см
В е с (в гм)
Инструмента 4,5 6 3,3
Штатива 1,5 4,5 5,8
Ящика 3,64 Ящика с при- Ящика 2,9
надл. 6
Р а з м е р ы я щ и к а (в см)
22x21x35 41X23,5X27 34x18,5x21,5
Новые америк. инструменты снабжаются преимущественно закрытыми подъемными винтами.
Т. с оптическими дальномерам pi двойного и тройного изображения получили широкое применение в Швейцарии и Германии. Принцип работы дальномеров двойного изображения основан на измерении параллактич. угла (смотрите Дальномеры). Наиболее распространенными Т. с оптич. дальномерами двойного изображения являются Т. Вильда и Керн (Швейцария), Цейсс, Брейтгаупт (Германия). Универсальный теодолит Вильда с оптич. дальномером двойного изображения (фигура 11)
позволяет с помощью оптич. микрометра (смотрите) измерять горизонтальный и вертикальный угол до 1", а оптич. даль- > номер дает расстояние
С ТОЧНОСТЬЮ "V4000 V5000*
Центрировка инструмента делается с помощью оптического отвеса. Отсчет делается по специально изготовленной горизонтальной рейке (смотрите). Большую роль в конструкции этих инструментов играет оптика. Деления на обоих кругах нанесены на стекле, и их изображения передаются при по-мо!Ци системы призм и линз в специальный микроскоп, общий для обоих кругов; окуляр микроскопа помещен вблизи окуляра зрительной трубы, т. ч. после визирования для производства отсчетов обоих кругов наблюдатель, не сходя с места, должен только немного передвинуть голову в сторону. Особая оптическ. система позволяет наблюдать в поле зрения микроскопа изображения диаметрально противоположных частей каждого круга и читать сразу среднее арифметическое (603339" на фигуре 12) из отсчетов, которые в других инструментах получаются раздельным обсчитыванием противоположных частей круга. Отсчеты в Т. этой системы производятся просто и с высокой точностью.
Лит.: С м и р н о в К., Исследование и полевые работы редукционным Т. Боссхардт-Цзйсса. М., 1931; е г о ж е. Универсальный теодолит Вильда, Л., 1931; е г о ж е. Оптический дальномер двойного изображения Вильда и полевые работы с ним, Ленинград, 1931 (смотрите также Тахеометрия). К. Смирнов.