Care sunt principalele caracteristici ale diferitelor tipuri de niveluri? Dispozitive de nivelare din clasele III și IV

Nivelurile se disting în funcție de două criterii:

a) Prin acuratețe

1. Foarte precis (cu eroare pătratică medie = +-1 mm pe 1 km)

2. Moderat precis (cu eroare pătratică medie = +-3 mm la 1 km)

3. Tehnic (cu eroare pătratică medie = +-10 mm la 1 km)

b) Conform metodei de setare a axei de ochire în poziție orizontală:

1. Nivel orb cu o nivel atașată la un telescop.

Pentru aceste nivele, telescopul și nivelul cilindric sunt fixate împreună și pot fi înclinate la un unghi mic față de suportul instrumentului folosind șurub de ridicare. Axa de ochire este adusă în poziție orizontală de-a lungul unui nivel cilindric. Condiția principală necesar pentru nivelurile de orb este paralelism reciproc axa de ochire și axa de nivel cilindrică VV1||UU1.

Dacă această condiție este îndeplinită, axa de ochire va lua o poziție orizontală după setarea bulei la punctul zero.

2. Nivelare cu compensator N-3k, N-10k.

Pentru nivelele cu compensator, setarea aproximativă a axei de rotație a nivelului se face cu ajutorul unei nivele circulare, după care se pornește compensatorul, care aduce automat axa de ochire în poziție orizontală.

5. Dispozitiv de nivelare:

Un nivel cu un nivel atașat la o conductă este format din:

1. Lunetă

2. Nivel cilindric cu teava

3. Surub de ridicare

4. Setarea nivelului rotundei

5. Șuruburi de fixare și vizare micrometrică ale telescopului

6. Tribrach cu trei șuruburi de ridicare

Șurubul de ridicare servește la aducerea axei de ochire în poziție orizontală.

Nivel cilindric „contact”. Imaginea bulei este transmisă în câmpul vizual al țevii. Capetele bulei care nu sunt aliniate indică faptul că axa de ochire este înclinată, dar dacă bulele sunt aliniate, atunci axa este orizontală.

6. Verificarea nivelului rotund:

1. Instalați un nivel rotund paralel cu cele două șuruburi ale nivelului și, rotind toate cele 3 șuruburi, aduceți bula la punctul zero.

2. Rotiți nivelul la 180 de grade „bulea ar trebui să fie în punctul zero” dacă se abate, atunci reglarea se efectuează cu șuruburi reglate „de la partea de jos a nivelului rotund”.

7. Verificarea ochiurilor de fire:

Unul dintre firele de plasă trebuie să fie perpendicular pe axa de rotație a sculei. Personalul este instalat vertical la 30-40 de metri de nivel, telescopul este îndreptat astfel încât imaginea acestuia să fie obținută în diferite locuri din câmpul vizual. La cele două margini și la mijloc, citirile sunt luate pe toiag, dacă valorile lor sunt aceleași, atunci nu este necesară ajustarea, dar dacă valorile sunt diferite, atunci grila filetului este ajustată.

8. Condiția principală a nivelului:

Verificarea conditiei dominante. Pentru nivelele cu nivele cilindrice (N-3, N-10), axa nivelului cilindric trebuie să fie paralelă cu axa de ochire a telescopului. Pentru nivelele cu compensator (N-ZK, N-10K), axa de vizionare a telescopului trebuie să fie orizontală în limitele de funcționare a compensatorului. Verificarea nivelurilor cu nivele cilindrice se realizează prin nivelarea dublă „în față” a aceleiași benzi lungi de 40-60 m de la diferitele sale capete. Pentru a face acest lucru, capetele benzii AB (Fig. 101) sunt fixate cu țăruși. Nivelul este plasat deasupra punctului A (Fig. 101, a), se realizează o instalație pregătitoare a nivelului cu ajutorul unui nivel circular și se măsoară înălțimea dispozitivului cu o precizie de 1 mm. În punctul B, instalați toiagul pe verticală, utilizați un șurub de ridicare pentru a aduce balonul de nivel cilindric la punctul zero și efectuați o citire de-a lungul bastonului. Dacă axa de ochire și axa nivelului cilindric nu sunt paralele, atunci citirea care conține eroarea x va fi luată ca loc de citire corectă pe baston.

Un nivel este un instrument geodezic cu un telescop, a cărui axă de ochire servește la reproducerea unei linii orizontale.

Nivelele sunt echipate cu nivele sau compensatoare - dispozitive pentru realizarea axei optice orizontale. Astfel,

Există două tipuri de niveluri optice: niveluri cu un nivel și fără

ziration (cu compensator). În plus, tehnologiile electronice au făcut posibilă crearea unui digital multifuncțional modern

nivel (electronic) care combină funcțiile unui nivel de înaltă precizie

nivel optic, dispozitiv electronic de stocare

și încorporat software finalizat pentru prelucrare

măsurătorile finale.

Nivelele optice sunt cele mai comune dispozitive.

Unele mărci au o durată lungă de viață

(NV-1, N-3 etc.). Varietatea mărcilor de niveluri se datorează

gamă largă de aplicații: de la topografie, construcții

înainte de crearea reţelelor de nivelare de stat.

Numărul de dinaintea literei H din marca nivelului indică seria. Nali

care dintre următoarele litere din marcă înseamnă: K - conducta de nivel este echipată cu

compensator, P - telescop cu imagine directă,

JI - nivel cu un cadran orizontal.

Nivelurile variază, de asemenea, ca precizie, așa cum este indicat de marca lor. De exemplu, pentru nivelurile N-05, N-3, 3H5JI, N-10, eroarea de nivelare garantată la 1 km de parcurs este, respectiv, 0,5; 3; 5 și 10 mm.

Să luăm în considerare dispozitivul nivelului N-3

Telescopul și nivelul atașat acestuia sunt cele mai importante părți ale nivelului.

Șurubul de ridicare este utilizat pentru a aduce linia de vedere a țevii într-o poziție orizontală. Este folosit pentru ridicarea sau coborârea capătului ocular al tubului; în acest caz, bula de nivel se mișcă și când este exact în punctul zero, linia de vizibilitate ar trebui să fie setată orizontal.

Un nivel cilindric este de obicei un nivel de contact; imaginea contactelor cu bule este transmisă printr-un sistem de prisme în câmpul vizual al țevii, ceea ce este foarte convenabil, deoarece observatorul vede atât tija, cât și nivelul simultan.

1 - lunetă; 2 - nivel cilindric cu teava;

3 - șurub de ridicare; 4 - nivel rotund de instalare (nu este prezentat în figură);

5,6 - șuruburi de fixare și micrometrice de rotație azimutală;

8 - suport cu trei șuruburi de ridicare.

Pe lângă grila de fire, în câmpul vizual al țevii de nivel există o imagine a două jumătăți ale capetelor unui nivel cilindric, care trebuie aliniate în momentul efectuării unei citiri de-a lungul șipcilor (în figură , câmpul vizual al conductei)

Setul de orice nivel include și două șipci și „pantofi” sau cârje metalice. Pentru nivelarea tehnică se folosesc șipci din lemn cu două fețe, pe care se aplică diviziuni de 1 cm pe fiecare parte. Diviziunile laturii negre încep de la zero, iar diviziunile laturii roșii încep de la un număr arbitrar, adesea apropiat de 4684 sau 4784. Corectitudinea diviziunilor de pe lamele este verificată cu o riglă de control metalică specială, lungimea exactă. dintre care este cunoscut.

Cârjele și încălțămintea sunt folosite pentru a se asigura că șipcile de pe pichete stau constant, fără a se deplasa nici în plan, nici în înălțime. Cârjele sunt bătute cu ciocanul, iar pantofii sunt instalați pe sol, uneori după îndepărtarea gazonului. În timpul nivelării tehnice, ele sunt adesea înlocuite cu cârlige de lemn, care marchează pichetele și de-a lungul cărora se efectuează nivelarea.

Scopul lucrării: studiază dispozitivul nivelului și principiile de utilizare a acestuia .

Dispozitive, instrumente și materiale: nivel optic N-3, rigle, creioane, hârtie A4.

Informații generale

Nivelarea este unul dintre tipurile de măsurători geodezice de câmp pentru a determina cotele (diferențele de cote) între puncte. Folosind o nivelă și tije de nivelare, se realizează nivelarea geometrică. Nivelarea geometrică constă în determinarea directă a diferenței de înălțime a două puncte cu ajutorul unui fascicul de ochire orizontal produs de un dispozitiv - o nivelă.

Nivelarea este utilizată în studiul formelor de relief, construcția și funcționarea structurilor și alte lucrări geodezice. În funcție de acuratețea determinărilor înălțimii, nivelarea se împarte în clase: I, II, III, IV și nivelare tehnică.

Cel mai comun tip de niveluri sunt nivelele optice. Nivelurile sunt clasificate după precizie și design.

În ceea ce privește acuratețea, se produc niveluri:

De înaltă precizie - nivelul N-05 are o eroare de cel mult 0,5 mm pe 1 km de parcurs;

Niveluri precise - N-3, N-3L, N-3K, N-3KL - dau o eroare de cel mult 3 mm pe 1 km de parcurs;

Tehnic - niveluri N-5, N-10, N-10KL - nu mai mult de 10 mm pe 1 km de parcurs.

Prin proiectare, nivelele de toate tipurile sunt disponibile în două versiuni: cu nivel cilindric și cu compensator. Dacă nivelul este cu un compensator, litera „K” este adăugată la numele dispozitivului, de exemplu, N-3K.

Nivelele optice de înaltă precizie și precise (conform GOST) pot fi fabricate în două versiuni: cu nivel cilindric cu telescop și cu compensator; nivele optice tehnice cu compensator. În prezent, aproape toate nivelele optice de precizie au un compensator.

Nivelele optice de precizie și tehnice sunt fabricate cu un telescop cu imagine directă, de înaltă precizie - atât direct, cât și invers.

Sarcina 1. Studiați proiectarea nivelului optic N-3 și a lamelelor utilizate în clasa a IV-a și nivelarea tehnică

Dispozitiv de nivelare cu nivel cilindric

Să luăm în considerare proiectarea nivelurilor cu nivele cilindrice folosind exemplul nivelului N-3 (Fig. 15,a).

Figura 15 Proiectarea nivelului optic N-3

a) - părți principale ale nivelului N-3;

b) - câmpul vizual al telescopului de nivelul N-3

N-3 este o nivelă de precizie cu nivel cilindric și șurub de ridicare. Partea superioară rotativă este formată dintr-un telescop (1), un nivel cilindric atașat rigid de țeavă, un nivel rotund (5), șuruburi de fixare (3) și de direcție (4) ale țevii și un șurub de ridicare (6).

Partea inferioară este formată dintr-un suport cu trei șuruburi de ridicare (tribrach) și o placă de presiune. Dispozitivul este adus în poziția de lucru prin rotirea șuruburilor de ridicare a bazei de-a lungul unui nivel circular.

Un telescop este un sistem telescopic format dintr-o lentilă, o lentilă de focalizare (cremaller), un reticulul și un ocular. Imaginea capetelor bulei de nivel cilindric este transmisă în câmpul vizual al telescopului folosind un sistem de prisme (Fig. 1, b). Bula de nivel cilindrică este condusă spre mijloc de un șurub de ridicare (6). Claritatea imaginii suportului de nivelare se realizează prin rotirea șurubului (2) al lentilei de focalizare. Apoi se face o citire de-a lungul bastonului (în Figura 15, b, citirea 1250).

Staje de nivelare

Lamele de nivelare sunt realizate dintr-un bloc de lemn de secțiune I, grosime de 2-3 cm, 4 m, 3 m, 1,5 m lungime. 1,2 m și mai scurt, pliabil și solid (Figura 16, a). Scara principală (partea neagră) constă din diviziuni alternante în centimetri alb-negru. Diviziunile sunt numărate de la zero, aliniate cu baza bastonului, numită „călcâi”. Pe scara suplimentară (partea roșie) numărul inițial este exprimat printr-un anumit număr. Diferența de citiri pe scara personalului principal și suplimentar trebuie să rămână întotdeauna constantă, ceea ce servește drept control pentru corectitudinea citirilor pe personalul de la stație. Setul de nivelare a țevii drepte include șipci cu inscripții directe.

Pentru confort și rapiditate de instalare, lamelele de nivelare sunt uneori echipate cu niveluri rotunde. Lamele sunt marcate astfel: de exemplu, RN-10P-3000S, ceea ce înseamnă că această șină se nivelează, cu o scară de gradare de 10 mm, inscripție directă a numerelor, lungime 3000 mm, pliabilă.

La nivelarea claselor I și II se folosesc șipci invar căptușite (Figura 16, b).

În timpul funcționării, șipcile sunt așezate pe pantofi (Figura 16, d), cârje (Figura 16, c) sau țăruși de lemn.

Figura 16 Stagii de nivelare

a – șină RN-10; b – Banda Invar RN-05 în câmpul vizual al conductei;

c – cârjă; g -- pantof

Conform GOST-urilor actuale, nivelurile sunt fabricate în trei tipuri: de înaltă precizie - N-05; precis - N-3; tehnic - N-10.

În numele nivelului, numărul din dreapta literei H indică eroarea pătratică medie admisă în măsurarea excesului la 1 km al unui parcurs de nivelare dublă.

În funcție de modul de instalare a fasciculului de vizor în poziție orizontală, nivelele se fabrică în două versiuni: - cu nivel cilindric la telescop, cu ajutorul căruia se nivelează fasciculul de vizor (Fig. 63); - cu un compensator - un sistem optic-mecanic suspendat liber care aduce fasciculul de ochire in pozitie orizontala. În numele nivelului, litera K desemnează un compensator (N-3K, N-3KL), unde L este un membru (Fig. 64). În fig. 65 prezintă un nivel tehnic de a doua generație cu un compensator și un cadran 2N-10KL

Orez. 63. Nivel de precizie N-3 cu nivel cilindric cu telescop: 1 – șuruburi de ridicare; 2 – nivel rotund; 3 – șurub de ridicare; 4 – ocular telescop cu inel de dioptrie; 5 – vedere; 6 – clichet; 7 – lentila telescopului; 8 – șurub de fixare; 9 – șurub de ghidare; 10 – nivel cilindric de contact; 11 – șuruburi cilindrice de reglare a nivelului

ZN-3KL

Orez. 64. Nivel de precizie ZN-3KL cu compensator si cadran: 1 – cadran; 2 – șurub de ghidare; 3 – clichet; 4 – vedere. ZN-3KL

2N-10KL

Orez. 65. Nivel tehnic 2N-10KL

Niveluri fabricate în străinătate

Nivel electronic Trimble

Nivel cu laser

7.4. Staje de nivelare

Lamele de nivelare pentru clasa III - IV și nivelare tehnică sunt realizate din grinzi de lemn de secțiune I cu o lățime de 8 - 10 și o grosime de 2 - 3 cm.

Șina RN-3 (Fig. 66) are o lungime de 3 m. Diviziunile sunt marcate la fiecare 1 cm. Partea inferioară a șinei este închisă într-un cadru metalic și se numește călcâi.

Scara principală are diviziuni alb-negru, zero este aliniat cu călcâiul bastonului. O scară suplimentară de pe cealaltă parte a personalului are divizii albe și roșii alternante. O citire de peste 4000 mm este combinată cu călcâiul bastonului. Adesea există seturi de șipci în care citirile de 4687 și 4787 mm coincid cu călcâiele părților roșii. Prin urmare, excesele măsurate pe laturile roșii ale lamelelor vor fi cu 100 mm mai mari sau mai mici decât cele măsurate pe laturile negre ale lamelelor.

Orez. 66. Tija de nivelare (a) și câmpul vizual al unui telescop de nivel cu nivel cilindric (b)

7.5. Influența curburii Pământului și a refracției asupra rezultatelor nivelării

Când se derivă formule pentru metodele de nivelare din mijloc și înainte, se presupune că suprafața de nivel este un plan, fasciculul de ochire este rectiliniu și orizontal, iar lamelele instalate în puncte sunt paralele între ele.

De fapt, suprafața de nivel nu este un plan și lamelele instalate în punctele A și B perpendiculare pe suprafață nu sunt paralele între ele (Fig. 67), prin urmare citirile ZŞi P exagerat de cantitatea de corecții pentru curbura Pământului CM = K 1 Şi DN = K 2 .

Orez. 67. Influența curburii Pământului și a refracției asupra rezultatelor nivelării geometrice

Corecțiile pentru curbura Pământului sunt egale cu:

,

Unde S 1 , S 2 - distanta de la nivel la lamele; R– raza Pământului.

În plus, se știe că un fascicul de lumină se propagă rectiliniu doar într-un mediu omogen. În atmosfera reală, a cărei densitate crește pe măsură ce se apropie de suprafața Pământului, o rază de lumină urmează o anumită curbă numită curbă de refracție. Ca urmare, fasciculul de ochire are forma unei curbe de refracție a razei R 1 și intersectează lamelele în punctele C" și D". Prin urmare, rapoartele de personal sunt reduse cu valoarea corecției pentru refracție: CC" = r 1 și DD"=r 2, care sunt determinate de formula

Raza curbei de refracție depinde de temperatură, densitate, umiditate a aerului etc. Raportul razei Pământului R la raza curbei de refracție R 1 se numește coeficientul de refracție terestră, a cărui valoare medie este luată

Să notăm

Unde f 1 și f 2 – corecțiile pentru curbura Pământului și refracția sunt egale

Prin urmare, excesul dintre punctele A și B, ținând cont de corecțiile pentru curbura Pământului și refracția, este egal cu

Necesitatea de a lua în considerare corecția depinde de precizia de măsurare necesară.

Din formula rezultă că dacă distanțele de la nivel la lamele sunt egale și condițiile sunt aproximativ aceleași, putem presupune că f 1 = f 2 și h = Z – P. Astfel, la nivelarea de la mijloc menținând egalitatea umerilor, influența curburii Pământului și a refracției este practic eliminată.

Curs 8. Rețele geodezice

Clasificarea nivelurilor se face:

În funcție de precizie, există trei tipuri - de înaltă precizie N - 05, precis N - 3 și tehnic N - 10. Numărul indică valoarea erorii pătratice medii în mm pentru determinarea exceselor la 1 km de cursă dublă, adică. 0,5 mm, 3 mm, 10 mm.

Prin proiectare (metoda de aducere a axei de vizionare în poziție orizontală) niveluri cu nivel la conductă și niveluri cu compensator. Dacă există un compensator, atunci se adaugă litera K la denumire, iar dacă există și un cadran, atunci L: N -10KL.

S-a stabilit că utilizarea dispozitivelor cu compensatoare crește productivitatea cu 10-15% și de aceea există tendința de a înlocui nivelurile cu nivelele cu nivelele cu compensatoare. Cu toate acestea, nivelurile de înaltă precizie sunt încă produse cu niveluri.

Părțile principale ale nivelurilor: telescop cu focalizare internă cu o mărire de 20-50 x; rack; șuruburi de fixare și ghidare; nivel rotund; fie un compensator, fie un nivel cilindric fixat strâns pe conductă. Apoi există un șurub de ridicare pentru a aduce bula de nivel la punctul zero. Imaginea jumătăților de bule este transmisă în câmpul vizual al țevii.

Înainte de efectuarea citirilor, bula este adusă la punctul zero printr-un șurub de ridicare (Fig. 4.5). Când se lucrează cu o nivelă cu un compensator, dispozitivul trebuie mai întâi adus în poziție orizontală folosind o nivelă circulară verificată.

Orez. 4.5. Câmpul vizual al unei țevi de nivel cu un cilindric

nivelul de contact.

Înainte de a începe lucrul de producție cu nivelul, este necesar să se efectueze cercetare, verificare și, dacă este necesar, reglare. Procedura de efectuare a cercetării, verificării și ajustării este dată în pașapoartele instrument.

Staje de nivelare

Personalii de nivelare sunt blocuri de lemn până la 10 cm lățime, 2-3 cm grosime și 3-4 m înălțime (Fig. 4.6). De obicei, lamelele sunt pliabile pe balamale sau culisante. Dar există și șipci solide (pentru o nivelare precisă). Partea inferioară a toiagului se numește călcâi - de acolo începe numărarea diviziunii. Lamelele sunt realizate cu două fețe: pe o parte există diviziuni negre (partea neagră), pe cealaltă - cele roșii (partea roșie).

Orez. 4.6. Lamele de nivelare. a) – întreg; b) – pliere; V) -

alunecare

Pe partea neagră zeroul este aliniat cu călcâiul, pe partea roșie călcâiul are o anumită citire mai mare de 4 m (înălțimea maximă a lamelelor). De obicei este de 4687 sau 4787 mm. La nivelare, partea neagră este partea principală, iar partea roșie este partea de control. Diferența de citiri pe părțile negre și roșii ale toiagului ar trebui să fie egală cu diferența dintre tocuri. Discrepanța în diferența de citiri este permisă în limitele preciziei de nivelare (pentru 5 mm tehnice). Lamelele au mânere pentru ținere și uneori niveluri rotunde pentru a le aduce exact într-o poziție verticală.

Sunt disponibile următoarele tipuri de lamele:

RN-05 invar unilateral, de trei metri, diviziuni la fiecare 0,5 cm - pentru nivelare de înaltă precizie;

RN-3 din lemn cu două fețe, 1500, 3000, 4000 mm lungime pentru nivelare cu o eroare de 3 mm la 1 km de parcurs;

RN-10 din lemn cu două fețe cu lungimea de 4000 mm pentru nivelare cu o eroare de 10 mm la 1 km de cursă. La nivelare, lamelele sunt instalate pe partea superioară, chiar tăiată din țăruși de lemn înfipți în pământ, pantofi metalici, cârje sau pe punctele „dure” ale terenului (șine, borduri etc.).

Dispozitive cu laser și coduri pentru geometrie

Nivelare

Nivele cu laser - vizualizați fasciculul de ochire, formând un plan de rotație al nivelului (Fig. 4.7). Când planul de rotație intersectează o tijă specială verticală, pe ele este afișată o linie orizontală, din care se numără excesele. Se folosește indicația vizuală sau fotoelectrică. Un nivel servește mai multe șipci deodată. Disponibil: vizor laser LV5M, atașament laser PL-1, nivel laser cu fascicul rotativ Geoplan 300 (viteză 12 rpm).

Nivelurile codificate au un microcalculator încorporat și folosesc personal cu divizii codificate. După ce ați introdus în computer informații despre marcajele punctelor de referință inițiale și finale, indicați lamele și apăsați tasta „număr”, după care toate calculele sunt efectuate automat. Este utilizat nivelul de cod RENI 002A. Eroare 0,2 mm la 1 km de parcurs.

Orez. 4.7. Nivel cu laser. O) – vedere generală; b)– contarea pe personal; V)– pozitia nivelului pentru scanarea planului orizontal.