Из чего состоит теодолит: Устройство теодолита, его принцип работы, основные виды.

Устройство современного теодолита

Теодолит – устройство, предназначенное для работ как с вертикальными, так и с горизонтальными системами (углами). Также им пользуются для получения значений расстояний и вычисления ориентирных присутствующих углов. Если прибор оснащен кругами (горизонталь/вертикаль), то приспособление относится к оптическим конструкциям.

Теодолит служит в топографических, геодезических съемках, в строительстве, для измерения углов.

Устройство теодолита имеет свою классификацию по точности:

• «Т1» – высокая точность;
• «Т2», «Т5» м – обыкновенная точность;
• «Т15», «Т30» – для технического использования;
• «Т60» – учебные.

Маркировка прибора, точнее, его цифровое обозначение, указывает, какова будет среднеквадратичная погрешность при работах с измерением углов.

Устройство прибора может быть прямым или обратным, иметь цилиндрический или компенсаторный уровень. Данное оснащение позволяет автоматически выравнивать ось по отвесному положению.

Из чего состоит теодолит?

Устройство теодолита .

Конструкция такого прибора имеет свои основные элементы, которые, в свою очередь, состоят еще из дополнительных деталей.

Наблюдательная труба.

Она состоит из следующих элементов:

• объектив;
• сетка;
• линза;
• окуляр.

Оптическая ось – та линия, которая проходит ровно через окулярный и объективный центры.

Визирная ось – эта та линия, которая идет через объективный центр и нитевую сетку.

При помощи наблюдательной трубы есть возможность приближать измеряемый объект. Всю площадь, которую можно пронаблюдать в объективе, называют полем зрения.

Горизонтальный круг.

Для изготовления данного элемента используют стекло повышенной прочности. Его поверхность имеет шкалу, где каждое деление обозначает градус. Вертикальной осью называют линию, которая идет через центр алидады или через ось вращения инструмента.

Вертикальный круг.

Данный элемент имеет:

• лимб;
• алидаду.

Основными осями теодолита являются:

Виды теодолитов.

• вертикальная, ее еще обозначают осью вращения;
• цилиндрическая;
• горизонтальная – ось, по которой происходит вращение наблюдательной трубы;
• визирная.

Компактность и удобство в эксплуатации помогли теодолиту приобрести популярность во многих сферах: астрономии, строительстве, геодезии.

Основными считаются четыре вида, два из которых работают на электричестве, один оптический, а другой механический.

Электронный теодолит имеет измерительный лазер.

Такой прибор незаменим в работах по прокладке туннелей, мостов или шахт. Сразу стоит отметить, что за счет наличия вспомогательного источника света становится возможным использование теодолита в слабоосвещенных помещениях.

Большое удобство использования прибора состоит в том, что даже если имеется лазерная модель, то ей не страшны низкие температуры.

Вернуться к оглавлению

Геометрические параметры теодолитов

Структурная схема теодолита.

Есть свои требования к геометрическим условиям инструмента, от которых напрямую будет зависеть точность измерений.

Во-первых, центральная линия цилиндрического уровня при градштоке горизонтального круга должна находиться строго в перпендикулярном соотношении с осью вращения градштока.

Во-вторых, линия вращения градштока должна иметь строго вертикальное расположение.

В-третьих, ось в визирной трубе должна находиться строго перпендикулярно относительно линии поворота трубы.

В-четвертых, ось вращения трубы и ось вращения градштока должны быть перпендикулярны относительно друг друга.

В-пятых, обязательное расположение нити сетки – коллимационная плоскость.

Чтобы правильно выровнять теодолит и настроить его для проведения вычислительных работ, следует сделать поверку инструмента.

Вернуться к оглавлению

Правильная эксплуатация

Принцип измерения теодолитом .

В любой сфере, будь то астрономия или строительство, предпочтения всегда отдают высокоточным приборам. От этого во многом зависит, как долго простоит здание или как точно будут соответствовать полученные цифры действительности.

Поэтому во время работы с теодолитом следует помнить о правильном с ним обращении. Во-первых, не мешало бы иметь представление о самом приборе и его конструктивных особенностях. Есть специальные обучающие курсы, которые затрагивают эти моменты. Почему это так важно? На самом деле, в основе теодолита лежит достаточно сложная система, которая и помогает получать точные вычисления. Любая ошибка может дорого стоить, особенно, что касается строительства.

Есть ряд положительных моментов, указывающих на рациональность использования такого прибора:

1. Угловые измерения отличаются высокой точностью и достоверностью, вне зависимости от физико-географических или климатических условий. Точность будет соблюдаться при наличии температурных колебаний в диапазоне от +50°С до -20°С, что очень даже удобно для наших широт.
2. Данный прибор можно использовать даже во время экспедиций, он легко выдерживает трудные условия работы.
3. Несмотря на то что теодолит достаточно-таки компактный и имеет маленький вес, это никак не сказывается на его устойчивости. Он все равно легко юстирует свои геометрические характеристики.

Чтобы максимально использовать возможности устройства и при этом быть уверенным в полученных результатах, следует выполнять следующие условия:

Чтобы максимально использовать возможности теодолита и быть уверенным в правильности полученных результатах, следует выполнять все тех.условия при работе с инструментом.

1. В первую очередь инструмент должен правильно храниться. Для этой цели лучше всего иметь кейс, в который прибор должен аккуратно складываться после каждого использования. Если инструмент новый, то перед тем как его доставать, рекомендуется внимательно осмотреть заводскую упаковку. Вся процедура выемки и укладки теодолита должна проводиться только за специальные рукоятки или подставки.
2. Перед тем как упаковывать прибор, отжимаются закрепительные винты, расположенные на алидаде и трубе, а потом в кейсе они возвращаются на свое место. Если крышка чемодана не закрывается, значит, теодолит уложен неправильно.
3. Установка штатива должна происходить на «мягких» ножках, для чего ослабляются винты. После его погружения в грунт и регулировки высоты «барашки» приводятся в первоначальное положение.
4. Как только теодолит устанавливается на штативе, его сразу же фиксируют становым винтом.
5. Подъемные и наводящие винты ни в коем случае не должны быть до упора вкрученными или выкрученными.
6. Если возникает необходимость передвинуть прибор, то его можно переносить в чемоданчике (на большие расстояния) или, не снимая со штатива, на плече (на короткие расстояния).
7. Если инструмент в хорошем рабочем состоянии, то наблюдающая труба и алидада будут спокойно и без заеданий вращаться после того, как зажимные винты будут в «свободном» состоянии.
8. Чтобы даже при случайном падении с прибором ничего не случилось, при укладке его в кейс необходимо использовать фиксирующие зажимы.

Так как высокочастотные приборы имеют электронные «внутренности», для них категорически противопоказан контакт с влагой. Имеется в виду не только дождь, но и туман. Если оставлять теодолит при такой погоде под открытым небом, то его требуется защитить пленкой. После того как дождь закончится, инструменту дают время просохнуть и обтирают сухой тряпочкой.

Данные требования абсолютно просты, но выполнение их поможет прибору прослужить намного дольше и убережет его от возможных поломок, которые могут серьезно повредить вычислительным работам.

Устройство теодолита, разновидности, инструкция по измерениям

			Устройство теодолита не отличается сложностью с точки зрения комплектующих, но вот настройка этого прибора довольно тонкая и требует постоянной поверки, он незаменим в строительстве и проектировании. Каждый геодезист знает, как пользоваться этим приспособлением, а мы постараемся разобраться вместе с вами. Устройство теодолита – составные части и их назначение Это приспособление позволяет замерять углы в пространстве с высокой точностью, работает как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Обычно действует относительным методом, то есть за основу берется какой-то эталонный объект, а уже по нему ведется отсчет искомого угла. Способ такого измерения известен еще с XIX века, на сегодняшний день лишь усовершенствовано строение теодолита и разработано несколько его разновидностей. Шкала, по которой наблюдается результат, представлена в виде горизонтального и вертикального кругов. Находится вся конструкция на подставке, на которой имеются регулировочные винты для управления основными узлами. Человек производит измерение углов теодолитом через зрительную трубу, которая управляется винтами. Они позволяют правильно навести окуляр на объект и закрепить саму трубу в нужном положении, когда контрольная точка была найдена. Лимб и алидада – это функциональные части горизонтального круга, которые активно используются, когда мы делаем измерение горизонтальных углов теодолитом. Лимб – неподвижное стеклянное кольцо с делениями на 360 градусов, а алидада вращается вместе с примыкающей частью прибора и выставляет таким образом отсчет. Чтобы зафиксировать отсчет и дальше проводить измерения относительно него, следует закрепить специальный винт и отпустить лимб, тогда корпус будет статичен, а лимб и алидада – двигаться. Основные части теодолита нам уже известны, но нельзя игнорировать приспособления, с помощью которых мы можем быть уверены в надежности снимаемых показаний. Например, контролировать степень горизонтальности установки прибора помогает цилиндрический уровень, а оптический центрир не даст нам упустить точку отсчета и убедит нас в том, что мы центрированы ровно над ней. А сами отсчеты снимаются по микроскопу, это финальный этап работы замерщика. Теперь мы точно знаем, из чего состоит теодолит, пора приступить к обсуждению его видов. Измерение углов теодолитом – изучаем марки приборов В этом разделе мы хотим не только коснуться видов теодолита, но и его маркировки, ведь это в первую очередь бросается в глаза и вызывает некую растерянность при покупке прибора, а также при знакомстве с его работой. Итак, для начала разберемся, какими же приборами располагает промышленность с точки зрения их работы. Имеется механическое устройство, оптическое, лазерное и электронное. Первый тип – самый дешевый и простой, но имеет самую низкую точность, поэтому подойдет, скорее всего, только для изучения, а не для серьезных разработок. Электронный удобен тем, что имеет устройство для считывания и обработки результатов, то есть геодезист должен только правильно его выставить, а остальное сделает машина. Но самым распространенным считается оптический теодолит, в нем приятно сочетаются цена и качество измерения, хоть он и не обладает мозгом, как электронный. А вот самым дорогим, но и более совершенным является лазерный, это самый точный прибор и удобный в использовании, однако имеет смысл для постоянных работ с высокими требованиями к качеству результатов. Есть два принципиально отличающихся вида теодолитов по конструкции корпуса, а именно, подвижности лимба и алидады. В повторительных типах эти элементы можно закреплять поочередно и снимать показания методом последовательных повторений. А вот в простых этого делать нельзя, алидада и ось представляют там одно неподвижное целое, каждое измерение потребует отдельной настройки. Теперь напоследок рассмотрим маркировку инструмента, чтобы не путаться и не ожидать от измерений чего-то большего, чем они могут дать. Марка теодолита включает совокупность цифр и букв, которые будет легко прочитать после нашего небольшого пояснения. В каждом имеется связка буквы “Т” и цифры, это – основа основ и показывает нам, что это действительно Теодолит, а цифры показывают погрешность измерения в секундах, чем они выше, тем больше погрешность. 1 маркирует высокоточные приборы, 2 и 5 – точные, 15 и 30 – технические. Цифра точности стоит после буквы “Т”, а если какой-то номер стоит перед этой литерой, она обозначает поколение прибора, то есть его модификацию в заявленной категории предложенной марки. После точности идут еще несколько букв, они обозначают особенности конструкции и исполнения. (М – маркшейдерское назначение, Э – электронный, А – автоколлимация, П – дает прямое изображение, К – имеет компенсаторы). Строение теодолита – требования перед началом работы Измерение вертикальных углов теодолитом и горизонтальных нельзя делать на не проверенном приборе. Кроме специальной отметки или пломбы требуется периодически проверять геометрические параметры, ведь ошибка в пару градусов, а то и меньше, может со временем перерасти в катастрофу для многих людей. А раз работа геодезиста или замерщика другого рода настолько важна, приведем основные требования к инструменту перед началом изысканий. Важно соблюдать абсолютную вертикальность оси алидады, а также перпендикулярность ее относительно цилиндрического уровня. Далее обращаем внимание на зрительную трубу, визирная ось должна быть ей перпендикулярна, это коллимационное условие, без него вывести четкую систему отсчета будет невозможно. Ось трубы должна быть перпендикулярна оси алидады. Остается проверить насколько измерительная сетка расположена в вертикальной коллимационной плоскости. Как провести проверку этих условий, можно почитать в руководстве, хотя на крупных предприятиях этим занимаются отдельные специалисты. Как пользоваться теодолитом – осваиваем прибор Приведем основной принцип, как пользоваться теодолитом, однако приемов, которыми производится профессиональная разметка местности очень много, их надо осваивать на специальных курсах, понять новичку все нюансы со слов будет очень сложно. Как пользоваться теодолитом – пошаговая схема Шаг 1: Шаг 1. Установка теодолита Наверняка вы догадались, что нам нужна точка отсчета, именно это и будет нашей задачей на первом шаге. Находим на местности ровную поверхность, принимая ее за начальную точку, по ней и центрируем прибор с помощью уровней и зажимных винтов на подставке. В итоге нужно получить исключительно горизонтальное положение прибора. Шаг 2: Шаг 2. Ловим объект Визиром находим цель, а винтами наводим измерительную сетку более точно, чтобы установить центр объекта. На все это можно смотреть через зрительную трубу, если света вокруг недостаточно, то можно специальным зеркальцем немного улучшить ситуацию (кто хоть раз работал с микроскопом, должен владеть этим приемом). Когда центр выставлен, окуляром микроскопа фиксируем его значение. Шаг 3: Шаг 3. Обработка результатов Одним измерением лучше всего не обходиться, сделайте измерение несколько раз, причем брать нужно новый отсчет, например, сдвинув его на известную вам величину, допустим 90 градусов. Если новые измерения будут отличаться от предыдущих ровно на 90 градусов, то результат можно фиксировать окончательно, если нет, то следует сделать еще пару таких измерений с разным отсчетом и вычислить среднее значение.

Американский теодолит – Американский геодезист

Джерри Пенри, PS08. 23.2013

PDF-файл этой статьи объемом 2,314 МБ в том виде, в котором она была опубликована в журнале, вместе с изображениями доступен по ссылке ЗДЕСЬ

В 1939 году Европейский континент был в эпицентре второго крупного конфликта после того, как прошло всего два десятилетия. . Не было никаких сомнений в том, что Соединенные Штаты будут втянуты в войну, несмотря на желание нации не участвовать в мировом конфликте. Подготовка к затяжной войне включала в себя множество различных аспектов, помимо производства пуль и бомб. Геодезические инструменты, такие как уровни и переходы, были немедленно и в изобилии необходимы для строительных проектов как дома, так и за рубежом. По большей части американские производители инструментов удовлетворяли эти потребности за счет увеличения производства, но самой большой слабостью была нехватка теодолитов, необходимых ближе всего к полю боя для картографирования и направления артиллерийского огня. Wild-Heerbrugg, ведущий мировой производитель оптических приборов, располагался в Швейцарии. Державы оси окружили Швейцарию и, таким образом, предотвратили экспорт этих инструментов в Соединенные Штаты, несмотря на нейтралитет Швейцарии.

Участвуя только в последние годы Первой мировой войны, американские приборостроительные компании не осознали необходимости изменять конструкцию приборов, потому что большинство модификаций в первую очередь будут использоваться военными, а не средней инженерной компанией. И производители приборов, и пользователи, казалось, были довольны существующим положением дел.

Теодолиты, использовавшиеся в Соединенных Штатах до Второй мировой войны, в основном использовались для точных сетей триангуляции Береговой и геодезической службой США или другими государственными учреждениями. Громоздкий инструмент, как правило, не считался обременительным, поскольку исследуемая местность обычно была доступна, а количество времени, необходимое для выполнения проекта, обычно не имело значения. Однако использование этого типа теодолита на непредсказуемом поле боя было бы обременительным из-за меняющегося ландшафта и необходимости в скорости.

Генрих Вильд, родившийся в 1877 году, считается вдохновителем изобретения теодолита. Этот швейцарский изобретатель боролся с высокогорной триангуляцией, используя громоздкую обычную конструкцию, поэтому в 1905 году он попытался разработать новый теодолит, чтобы заменить громоздкий, неудобно читаемый теодолит транзитного типа. Когда Уайлд запатентовал свой дизайн 5 января 1907 года (38603), началась новая эра в строительстве теодолитов.

В том же году Уайлд переехал в Германию, где он объединился с Carl Zeiss для разработки новых уровней и нового теодолита. Новая конструкция теодолита Уайлда позволяла пользователю одновременно наблюдать за обеими сторонами горизонтального круга с помощью оптического микрометра. Это был первый теодолит, оснащенный стеклянными кругами и механизмом параллельного совпадения. Уайлд подал заявку на американский патент на этот дизайн 13 мая 19 года.21 и пожалован 16 сентября 1924 г. (1508585). Этот теодолит стал известен как Th-1 и был впервые произведен компанией Carl Zeiss в 1924 году. Генрих Вильд вернулся в Хеербруг, Швейцария, в 1921 году и с помощью швейцарских финансистов основал компанию Heinrich Wild Werstätte für Feinmechanik und Optik, которая в конечном итоге стала называться Wild Heerbrugg. в 1937 году. В 1926 году знаменитый теодолит Wild T-2 стал доступен через компанию Wild.

Среди первых соратников Генриха Вильда был Альберт Эйнштейн, один из самых блестящих физиков мира. Эйнштейн и Вильд одновременно поступили в Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе (ETH Zürich) и имели много общих интересов, включая инженерию.

В преддверии Второй мировой войны в Соединенных Штатах практически не проводилось исследований и разработок радикально новых геодезических инструментов. Годы сохранения той же конструкции среди производителей инструментов, наконец, догнали Соединенные Штаты, когда впереди маячило участие во Второй мировой войне. Критическая потребность военного времени в передовых геодезических приборах достигла отчаянного положения. Производители утверждали, что геодезисты и инженеры не обращались к ним с дополнительными потребностями, поэтому не было необходимости срочно вносить изменения в конструкцию. Геодезисты адаптировались к любым инструментам, которые были доступны у производителей, вместо того, чтобы предлагать то, что лучше соответствовало бы их потребностям. Возникла ситуация реактивной реакции, а не активной, когда ни одна из сторон не брала на себя инициативу.

В сентябре 1939 года в официальном отчете об испытаниях Военной картографической службы, проведенном в Южной Калифорнии, был сделан вывод о том, что стандартные американские инструменты для полевой съемки устарели, неуправляемы и тяжелы. Было рекомендовано заменить их современными, легкими инструментами с более тонкой градуировкой, которые позволили бы выполнять полевые работы быстрее.

Признавая необходимость решения проблемы американского теодолита в начале Второй мировой войны, инженеры армии США распространили среди американских производителей приборов предложение о разработке легкого и компактного, точного универсального теодолита, особенно подходящего для военных целей. 6 октября 1939 было рекомендовано разработать американский теодолит. После девяти месяцев продолжительных обсуждений проект СП321 был окончательно одобрен и передан 25 июля 1940 года. С самого начала проект столкнулся с трудностями и раздражающими задержками. Компания W. & L. E. Gurley (Gurley), имеющая долгую репутацию производителя качественных геодезических инструментов, начиная с 1840-х годов, приняла вызов разработать две экспериментальные модели в сентябре того же года.

Первоначальной целью был пятисекундный теодолит, но по мере продолжения разработки целью стал односекундный инструмент, подобный тому, который использовали европейцы. Проект был разбит на две части: (1) подготовка миниатюрных, точных, градуированных кругов и (2) фактический дизайн и изготовление моделей теодолитов. Аспект стеклянного круга был обработан Национальным бюро стандартов. Короткий проект телескопа был выполнен Национальным исследовательским комитетом обороны. Герли должен был изготовить остальную часть инструмента.

Разработка стеклянных кругов сразу же оказалась за пределами того, чего американцы могли легко достичь. Первый экспериментальный теодолит без стеклянных кругов не был завершен и отправлен только в ноябре 1941 года, когда война для Соединенных Штатов была неизбежна. После испытаний военные обнаружили, что этот прибор неудовлетворителен как по оптическим показаниям, так и по системам обзора, поэтому он был возвращен Герли. Вторая экспериментальная модель была оснащена стальными кругами вместо алюминиевых на первой модели. Эта вторая модель была осмотрена в июне 1942 и также оказался бракованным, поэтому его тоже вернули. На повторное представление второй модели ушло еще три месяца, а это целая вечность в условиях военного времени.

Когда в декабре 1941 года Национальное бюро стандартов приступило к работе над стеклянными кругами, они хотели, чтобы они работали точно так же, как на европейских теодолитах. Развитие этих кругов было остановлено в непростых условиях, и к середине 1942 г. сообщалось лишь о некоторых успехах. Из-за нарастающего разочарования в конце лета 1919 г.42, конструкция Gurley была реклассифицирована как замещающий стандарт, который можно было закупать только для удовлетворения самых неотложных требований. В то же время второй контракт был заключен с компанией Keuffel and Esser Company (K&E) на дополнительный источник для производства теодолита военного времени.

Наконец, к октябрю 1942 года у Gurley был размещен заказ на 25 инструментов, но производство было отложено до изготовления улучшенной экспериментальной модели. К этому времени Соединенные Штаты были полностью вовлечены в войну в Европе и на Тихом океане. Весь год 1943 столкнулись с дополнительными задержками, и в разработке теодолита было достигнуто лишь несколько этапов. Военные инженеры обходились теодолитами exi
из довоенных запасов. Приемлемая модель была окончательно завершена в марте 1944 года, всего за несколько месяцев до вторжения союзников на европейский континент в Нормандии. Легкий и современный теодолит был необходим, когда сухопутные войска наступали на Германию. Последняя модель включала недавно разработанный короткий телескоп, но по-прежнему была сделана из стали, а не из неуловимых стеклянных кругов. Несмотря на эту постоянную проблему с разработкой стеклянных кругов, производителям теодолитов было приказано продолжить производство.

28 ноября 1944 года Гарольд Р. Ларсен и Джон Б. Сондерман, правопреемники компании W. & LE Gurley Company из Трои, штат Нью-Йорк, получили патент США № 2 363 877 на свой теодолит. Дата подачи была почти на 22 месяца раньше, 11 февраля 1943 года.

К лету 1945 года война с Германией закончилась. Соединенные Штаты разработали множество высокотехнологичных инструментов, таких как бомбовый прицел Norden, шифровальные машины, достижения в области вооружения, самолетов и военно-морских кораблей. Даже когда атомная бомба находилась на завершающей стадии разработки, лучшие ученые и инженеры Америки все еще не могли изготовить стеклянные круги для теодолита, как это сделали европейцы много лет назад. В некотором смысле, это должно было быть простой проблемой обратного проектирования стеклянных кругов путем разборки теодолита Уайлда.

К концу войны Герли поставил только 15 теодолитов. K&E не поставила даже свою первую экспериментальную модель по контракту на разработку. Послевоенные проверки и испытания были проведены на теодолите Gurley и теодолите K&E, которые, наконец, были запущены в производство. Инструменты Gurley в целом оказались неудовлетворительными, но инструменты K&E соответствовали основным требованиям. Однако из-за множества возникших трудностей и связанных с этим расходов K&E больше не была заинтересована в производстве односекундного теодолита. Поэтому в 1947, компания Gurley получила контракт на производство дополнительной экспериментальной модели и пяти служебных тестовых моделей в соответствии с пересмотренными спецификациями. Национальное бюро стандартов снова попыталось произвести градуированные стеклянные круги.

И снова прогресс шел медленно и с трудностями, поэтому экспериментальные теодолиты не были завершены до сентября 1950 года. Еще один патент на теодолит Герли был выдан на цапфовый подшипник, от которого вращался телескоп. Этот патент пришел 8 июля 1952, после того как он был подан в Патентное ведомство США пятью годами ранее. Испытания американского односекундного теодолита в холодную погоду проводились с 1951 по 1953 год в Форт-Черчилль, Канада. Американский теодолит в конце концов был признан успешным, но стоимость производства в Соединенных Штатах не могла конкурировать со стоимостью производства европейских производителей, которая, по некоторым оценкам, составляла лишь одну шестую часть стоимости. Поэтому 2 июля 1954 года, спустя почти 14 лет от начала проекта до конца, проект американского односекундного теодолита был официально отменен Техническим комитетом инженерных войск.

Джерри Пенри — лицензированный геодезист из Небраски и Южной Дакоты. Он частый автор журнала.

Дэйв Инграм — лицензированный землемер из Вирджинии, Западной Вирджинии и Мэриленда, а также изучает историю геодезии.

Боковая панель
Теодолит Герли
Дэвид Ли Инграм
Как заядлый коллекционер антикварного геодезического оборудования, я всегда стремлюсь пополнить свою коллекцию. Когда я нахожу уникальный предмет, мой уровень любопытства повышается. Недавно я заметил теодолит Герли. Я даже никогда не видел его и не знал, что Герли когда-либо производил теодолит. Итак, вышла кредитная карта.

После получения теодолита экспертиза показала, что это был односекундный теодолит, во многом похожий на приборы Wild. Уровень моего интереса продолжал расти. Контакты с серьезными коллекционерами инструментов Gurley показали, что они ничего не знали об этом продукте линии Gurley.

Серьезное исследование началось с появления подробностей, рассказывающих очень интересную историю.

Этот конкретный инструмент особенный, потому что это первый инструмент, изготовленный Gurley во исполнение государственного контракта, выданного в 1942. Возможно, это единственный сохранившийся экземпляр из 15, выпущенных к концу Второй мировой войны.

Прибор в хорошем состоянии, без недостающих частей или внешних повреждений. Оптический путь для считывания углов может нуждаться в очистке, выравнивании и ремонте призмы, но это дело будущего. На данный момент здорово иметь малоизвестный фрагмент как геодезии, так и истории Второй мировой войны.

Боковая панель
Стеклянные круги
Как уже упоминалось, американским производителям было очень трудно изготовить горизонтальные и вертикальные стеклянные круги для оптического теодолита. Алюминиевые, латунные или стальные круги были изготовлены в первых американских прототипах теодолитов из-за сложности нанесения градуировки и цифр на стеклянной поверхности, что является строго охраняемым секретом. Стеклянные круги были покрыты восковым резистом. Затем делительная машина прорезала восковой резист, после чего кислотой (жидкостью или газом) травили стекло в том месте, где был вытравлен воск. Затем круг покрыли черным веществом, сульфидом свинца, которое заполнило травление. Затем воск был удален, чтобы обнажить градуировку и цифры черного цвета. Невооруженным глазом гравюры на стеклянном круге увидеть нельзя, только в микроскоп. Длина самой длинной линии деления на стеклянном круге составляет всего 0,3 мм, а ширину измерить практически невозможно. Продавцы инструментов, чистившие стеклянные круги оптических теодолитов, знали, что малейшее пятнышко, оставленное на стекле, будет выглядеть как валун, если его потом рассмотреть через окуляр микроскопа.

В 1950-х годах Национальное бюро стандартов наконец получило от швейцарцев делительную машину для травления стеклянных кругов. Для того, чтобы двигатель был полностью свободен от серьезных вибраций, его установили на толстый бетонный блок площадью один квадратный метр с верхней поверхностью на одном уровне с полом помещения, но отдельно от него. Блок был изолирован от окружающего грунта и бетона 2-дюймовым слоем пробковой доски. Температура должна была быть между 68° и 77° при линейке кругов и не могла изменяться более чем на 0,5° после начала процесса. Режущие точки были изготовлены из высококачественных коммерческих алмазов, закрепленных на кончике стального стержня. Стеклянные круги времен Второй мировой войны обычно имели размеры 3,5 дюйма по горизонтали и 2,7 дюйма по вертикали.

PDF-файл этой статьи объемом 2,314 МБ в том виде, в котором она была опубликована в журнале, вместе с изображениями доступен по ссылке ЗДЕСЬ

Об авторе

Джерри Пенри, PS

Джерри Пенри занимается геодезией 34 года, имеет лицензию в штатах Небраска и Южная Дакота и 21 год работает в Lancaster County Engineering. Он также отбывает свой второй срок в Совете Ассоциации профессиональных геодезистов штата Небраска.

Метки: Американский теодолит

Теодолит – гражданское строительство X

Широко используемый прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Он используется для удлинения линии, нивелирования и даже для косвенного измерения расстояний (техометрия). С помощью нониуса можно точно считывать углы до 20³. Доступны точные теодолиты, которые могут считывать углы с точностью даже до 1³ . Они используют оптический принцип для более точных приборов. В настоящее время также доступны электронные теодолиты , которые отображают углы.
В этой статье объясняется конструкция и использование нониусного теодолита.

Части нониусного теодолита
На рис. 16.1 показан вид в разрезе типичного нониусного теодолита, а на табличке 16.1 показана фотография такого теодолита. Основные части такого теодолита:
1. Телескоп: Телескоп установлен на горизонтальной оси (оси труниана), поэтому он может вращаться в вертикальной плоскости. Его длина варьируется от 100 мм до 175 мм, а диаметр на конце объектива составляет 38 мм. В его функции входит обеспечение прямой видимости.

Вертикальный круг : Вертикальный круг, отградуированный с точностью до 20², жестко соединен с телескопом и, следовательно, движется вместе с ним, когда телескоп вращается в вертикальной плоскости. Градуировка находится в квадрантной системе, линия 0-0 горизонтальна (см. рис. 16.2).

Нониусная рама : Т-образная рама (рис. 16.3), состоящая из вертикального и горизонтального рычагов. С помощью зажимных винтов вертикальная рама и, следовательно, телескоп могут быть зажаты под нужным углом. Вертикальный кадр также известен как Т-кадр или индексный кадр.
Рычаг нониуса известен как указательный рычаг. На концах он несет нониусы C и D, чтобы считывать градуировку на вертикальном круге. Они снабжены стеклянными лупами. Пузырьковая трубка высоты устанавливается над горизонтальным рычагом.

Стандарты или А-образная рама : Рамы, поддерживающие телескоп, имеют форму английской буквы А. Эта рама позволяет телескопу вращаться вокруг своей оси в вертикальной раме. Т-образная рама и зажимы также крепятся к этой раме.

5. Верхняя пластина [Рис. 16.4]: Верхняя пластина поддерживает стандарты на своей верхней поверхности. С нижней стороны он прикреплен к внутреннему шпинделю, который вращается во внешнем шпинделе нижней пластины. Используя верхний зажим, верхнюю пластину можно прижать к нижней пластине. Используя тангенциальные винты, можно придать небольшое относительное движение между двумя пластинами даже после зажима. Два диаметрально противоположных верньера А и В, закрепленные на верхней пластине, помогают считывать градуировку горизонтальных кругов. Они снабжены увеличительными стеклами.

Нижняя пластина : Нижняя пластина, прикрепленная к внешнему шпинделю, имеет градуированный круг на скошенной кромке. Градуировка с точностью до 20². Его можно зажать в любом желаемом положении с помощью нижних зажимов. Если верхний зажим заблокирован, а нижний ослаб, две пластины вращаются вместе. Если верхний зажим ослаблен, а нижний заблокирован, вращается только верхняя пластина. Этот механизм используется для измерения горизонтального угла.

7. Тарелка Уровень : На верхней пластине установлены одна или две трубки уровня пластины. Если предусмотрены две трубки уровня, они будут расположены под прямым углом друг к другу, одна из них будет параллельна оси цапфы. Эти уровни помогают сделать вертикальную ось инструмента истинно вертикальной.
8. Выравнивающая головка : Состоит из двух параллельных треугольных пластин, известных как треугольные пластины. Верхняя пластина трегера снабжена тремя регулировочными винтами, каждый из которых закреплен на плече пластины трегера. С помощью винтов можно обеспечить выравнивание верхней пластины и, следовательно, телескопа. Нижний трегер можно установить на головку штатива.
9. Штатив : Теодолит всегда используется путем установки его на штатив. Ножки штатива могут быть сплошными или каркасными. На нижнем конце ножки снабжены стальными башмаками для хорошего сцепления с землей. Верхняя часть штатива снабжена внешним винтом, к которому можно привинтить нижнюю пластину трегера. Когда головка штатива не используется, ее можно защитить стальным колпачком, предназначенным для этой цели.
10. Отвес : В середине нижней пластины трегера предусмотрен крюк, на который можно подвесить отвес. Это облегчает точное центрирование теодолита на станции.
11. Переключающая головка : Расположена под нижней пластиной. При этом одна пластина скользит по другой на небольшой площади радиусом около 10 мм. Две пластины можно затянуть в желаемом положении. Это облегчает точное центрирование инструментов.
12. Магнитный компас : В некоторых теодолитах магнитный компас закреплен на одной из нитей. Это полезно, если показания должны быть записаны с магнитным севером в качестве меридиана.

Использование теодолита
Теодолит используется для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Для этого необходимо центрировать теодолит на нужной точке станции, нивелировать и сфокусировать зрительную трубу. Этот процесс центрирования, нивелирования и фокусировки называется временной настройкой инструмента.

Измерение горизонтального угла
Объясняется процедура измерения горизонтального угла θ = PQR на станции Q (см. рис. 16.5)
1. Установите теодолит на точку Q с вертикальной окружностью слева от линии визирования. и выполните все временные корректировки.
2. Освободите верхний и нижний зажимы и поверните верхнюю пластину, чтобы установить 0° на основной шкале. Затем зажмите основной винт и с помощью тангенциального винта добейтесь точного нуля. На этом этапе нониус А показывает 0°, а нониус В показывает 180°.
3. Через подзорную трубу проследите за сигналом в точке P и зафиксируйте нижний фиксатор. Используйте тангенциальный винт
для точного деления пополам.
4. Отпустите верхний зажим и поверните зрительную трубу, чтобы разделить сигнал пополам в точке R. Зафиксируйте верхний зажим и используйте тангенциальный экран, чтобы получить точное деление R пополам. в то время как 180 ° нужно вычесть из показаний нониуса B, чтобы получить угол PQR.
6. Переместите (переместите на 180° в вертикальной плоскости) зрительную трубу, чтобы сделать вертикальный круг справа от зрительной трубы. Повторите шаги со 2 по 5, чтобы получить еще два значения угла.
7. Среднее из 4 значений, найденных для θ, дает горизонтальный угол. Два значения, полученные лицом влево, и два значения, полученные лицом вправо в вертикальном положении круга, называются одним набором показаний.
8. Если требуется большая точность, угол можно измерить повторно. т. е. после шага 5 отпустите нижний зажим, наведите сигнал на P, затем заблокируйте нижний зажим, отпустите верхний зажим и поверните зрительную трубу, чтобы подать сигнал на Q. Показания нониуса A удваиваются. Угол, измеряемый нониусом В, также удваивается. Можно сделать любое количество повторений и взять среднее значение. Подобные показания затем также снимаются лицом вправо. Наконец находится средний угол, который принимается за искомый угол Q. Это называется методом повторения.
9. Есть еще один способ получения точных горизонтальных углов. Это называется методом повторения.
Если необходимо измерить несколько углов от станции, используется этот метод (рис. 16.6).
При нулевом отсчете нониуса Сигнал в точке P виден точно, а нижний зажим и его касательный винт заблокированы. Затем измеряют θ1 по прицельной Q и отмечают. Затем измеряют θ2, θ3 и θ4, разблокировав верхний зажим и разделив сигналы пополам на R, S и P. Углы рассчитываются и проверяются, чтобы убедиться, что сумма составляет 360º. В каждом случае считываются оба верньера, и аналогичный процесс выполняется путем изменения лица (лицо слева и лицо справа).

Измерение вертикального угла
Горизонтальный прицел принимается за нулевой вертикальный угол. Угол возвышения обозначен как угол +ve, а угол наклона как угол ve.
Для измерения вертикального угла можно выполнить следующую процедуру:
1. Выполните все временные настройки на нужной станции.
2. Выполните выравнивание прибора относительно уровня высоты, указанного на рамке А.