Niwelator libelowy


1. NIWELATOR I TEODOLIT

NIWELATOR

Elementy budowy:

Niwelator składa się ze spodarki ze śrubami poziomymi oraz alidady z luneta, libelą i śrubą elewacyjną. Częściami dodatkowymi są limbus, urządzenia odczytowe, libela pudełkowa, śruba zaciskowa, śruba mikrometryczna - leniwa i śruby rektyfikacyjne. Alidada niwelatora może się obracać względem spodarki, a do jej unieruchomienia służy śruba zaciskowa. Do drobnych ruchów w płaszczyźnie służy leniwka.

Luneta niwelatora ma taką sama konstrukcje jak luneta teodolitu. Libela rurkowa sprzęgnięta z lunetą jest znacznie bardziej czuła niż libela alidadowa w teodolicie. Aby jednocześnie moc obserwować libelę i wykonywać odczyt przez lunetę z jednego położenia, w niwelatorach starszych umieszczono nad libelą pochylone lusterko, a w niwelatorach nowszych zastosowano układ pryzmatów umieszczonych nad libelą.

Niwelatory dzielimy na budowlane, techniczne i precyzyjne

Niwelator składa się z trzech części zasadniczych; spodarki, lunety i libeli.

STATYW

Składa się z głowicy o kształcie trójkątnym lub okrągłym, trzech nóg przeważnie z możliwością regulacji . Nogi zakończone są ostrzem i piętką. Ostatnim elementem statywu jest jarzmo, na którym jest śruba sercowa.

SPODARKA

Jest to część niwelatora umieszczana w czasie pomiaru na statywie, z którym złączona jest śrubą sprzęgającą wkręconą w płytkę sprężynującą. Większość niwelatorów ma drugą płytkę, która leży na głowicy statywu. Spodarka wyposażona jest w 3 śruby poziomujące, za pomocą, których poziomuje się libelę. W tulejce spodarki obraca się oś alidady.

ALIDADA

Może być unieruchomiona za pomocą śruby zaciskowej Z. Alidada ma śrubę mikrometryczną(leniwkę). Alidada połączona jest z lunetą za pomocą dźwigarów. Niwelator może być wyposażony dodatkowo w limbus.

LIMBUS

Jest to szklane koło z naniesionym podziałem kątowym umożliwiającym odczyt kąta poziomego.

LUNETA

W przyrządach geodezyjnych stosuje się lunety astronomiczne. Luneta składa się z obiektywu, okularu i krzyża nitek. Nowsze niwelatory geodezyjne zaopatrzone są w lunety z wewnętrznym ogniskiem, mające stałą długość. W celu uzyskania ostrości obrazu wewnątrz lunety umieszczona jest soczewka dwuwklęsła. Soczewka ta może być przesuwana za pomocą kółka zębatego ruchem śruby tzw. kremolierą.

KRZYŻ NITEK (SIATKA KRESEK)

Wytworzony jest na szklanej płytce w oprawie, w lunecie umocowany jest za pomocą śrubek, śrubki te umożliwiają regulację osi celowej.

0x01 graphic

LIBELE

Wyróżnia się dwa rodzaje libel: libele podłużne i okrągłe. Są to szklane naczynia wypełnione rozgrzanym eterem lub alkoholem, który stygnąc wytwarza (wydziela) opory tworzące pęcherzyk. Pęcherzyk ten jako lżejszy od cieczy ustawia się zawsze w położeniu najwyższym naczynia.

W niwelatorze muszą być spełnione następujące warunki;

1) Oś libeli głównej (podłużnej) musi być prostopadła do osi obrotu instrumentu.

2) Płaszczyzna główna libeli okrągłej powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu.

3) Kreska pozioma krzyża nitek powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu.

4) Oś celowa lunety powinna być równoległa do osi libeli podłużnej.

Po umieszczeniu niwelatora na statywie ustawiamy libelę równolegle do kierunku linii łączącej dwie śruby poziomujące S1 i S­­­­2. Za pomocą tych śrub doprowadzamy libelę do poziomu, obracamy alidadę o 90o i za pomocą śruby S3 doprowadzamy libelę do poziomu. Następnie obracamy alidadę do położenia pierwotnego i jeżeli pęcherzyk przesunął się punktu głównego korygujemy jego położenie śrubami S1 i S2. Po dokładnym ustawieniu pęcherzyka libeli w punkcie głównym obracamy alidadę o 180o. Jeśli środek pęcherzyka przesunął się w stosunku do punktu głównego libeli o jakąś wartość to połowę tego wychylenia usuwamy obracając śrubami poziomującymi S1, S2 w przeciwnych kierunkach, a drugą połowę za pomocą śrubek rektyfikacyjnych libeli. Czynność tę powtarzamy wielokrotnie aż pęcherzyk będzie znajdował się w punkcie głównym w każdym położeniu libeli.

Po sprawdzeniu i rektyfikacji libeli głównej należy starannie spoziomować niwelator posługując się libelą rurkową i za pomocą śrubek rektyfikacyjnych libele okrągłej doprowadzić pęcherzyk tej libeli do punktu głównego.

W niwelatorze rozróżniamy następujące osie:

  1. oś obrotu alidady

  2. oś celową lunety

  3. oś libeli rurkowej

  4. płaszczyznę główną libeli sferycznej pudełkowej.

W instrumencie tym mamy dwa niezależne układy połączone ze sobą przegubowo:

Pokręcając śrubą elewacyjną możemy pochylić lunetę wraz z libelą rurkową w płaszczyźnie pionowej nie zmieniając wzajemnego położenia względem siebie i w ten sposób poziomować os celowa niezależnie od położenia osi obrotu alidady.

Jeżeli instrument stoi tak jak na początku, dokładnie w środku odcinka AB to skierowujemy lunetę na łatę, ustawioną pionowo w punkcie A. Sprawdzamy środek pęcherzyka libeli niwelacyjnej do jej punktu głównego za pomocą śruby elewacyjnej i notujemy odczyt Qw1 kreski poziomej, dokonany na łacie z dokładnością do 1mm. Z kolei obracamy lunetę o 180o, celujemy na łatę ustawioną pionowo w punkcie B , sprowadzamy

jak poprzednio libelę do poziomu i notujemy odczyt Opl na łacie. Różnica obu odczytów Qwl - Opl da różnicę wysokości hab. Punktów A i B nie obarczamy błędem nierównoległości osi Qwl i Opl otrzymujemy:

hAB = HB-HA = Qwl -Opl

Następnie ustawiamy niwelator na prostej Ab w punkcie S2 w możliwie jak najmniejszej odległości (około 2-5m) od łaty A i skierujemy lunetę na łatę w punkcie A oraz jak poprzednio, poziomujemy libelę, notując odczyt Qw2 na łacie. Ze względu na bliską odległość instrumentu od łaty A możemy uważać, że odczyt na łacie A jest obarczony błędem nierównoległości osi c i ln zatem po skierowaniu lunety na łatę w punkcie B i spoziomowaniu libeli powinniśmy otrzymać odczyt Op2 różny od poprzedniego odczytu Qw2 o różnicę odczytów otrzymaną na poprzednim stanowisku. Odczyt ten powinien więc wynosić

Op2 =Qw2-hab.

Sprawdzenie niwelatorów samopoziomujących.

Sprawność działania kompensatora sprawdza się w następujący sposób:

Niwelator ustawia się tak, aby obiektyw lunety znalazł się nad jedna ze śrub poziomujących spodarki. Na kierunku osi celowej ustawia się łatę w odległości 30-40m. Po spoziomowaniu niwelatora za pomocą libeli pudełkowej wykonuje się odczyt na łacie, po czym wolno obraca się śrubę poziomującą, znajdującą się pod obiektywem, obserwując jednocześnie łatę w lunecie. Odczyt ten nie powinien się zmieniać do momentu obrócenia śruby o około 1/8 obrotu, gdyż wahadło kompensatora oprze się zderzaki. Pęcherzyk libeli wychyli się o około 2mm. Poczynając od tego położenia zaczynamy obracać śrubę w odwrotnym kierunku, aż do momentu oparcia się wahadła o zderzak przeciwległy. Pęcherzyk wychyli się o około 2mm w odwrotnym kierunku.

W celu sprawdzenia, czy kompensator ustawia oś celową w poziomie, wykonuje się takie samie czynności jak przy sprawdzeniu warunków równoległości osi celowej do osi libeli w niwelatorze libelowym ze śrubą elewacyjną.

Sprawdzenie poziomowości osi celowej niwelatora.

1 Ustawiamy niwelator po środku między dwoma łatami i wykonujemy odczyty na łatach w dwóch położeniach lunety.

2. przesuwamy stanowisko niwelatora w pobliże jednej z łat i wykonujemy odczyty na obu łatach.

3. porównujemy różnice wysokości jeżeli przekracza ona 2mm musimy dokonać rektyfikacji niwelatora.

Niwelator libelowy;

0x01 graphic

Urządzenia odczytowe.

Urządzenia odczytowe to tzw. wskaźniki kreskowe. Są to najprostsze urządzenia odczytowe w postaci pojedynczej kreski względem, której odczytujemy całkowitą ilość i szacujemy pozostałe działki podziału głównego. Dokładność szacunku zwiększamy przez użycie lupy. Dla podziałek liniowych przykładem może być odczytywanie z dokładnością do 0,1 mm podziałki milimetrowej drutu. Indeks kreskowy występuje również w mikroskopie zwyczajnym przy teodolitach z dokładnością odczytu koło 11 i wyższą dzięki powiększeniu mikroskopu.

Mikroskop.

W dokładniejszych teodolitach zastąpiono noniusze urządzeniami odczytowymi z mikroskopami. Okular ich można przesuwać względem obiektywu przez wkręcanie lub wykręcanie. W nowoczesnych teodolitach konstrukcja mikroskopu jest łamana i okular jego znajduje się obok okularu lunety.

Rozróżniamy następujące rodzaje urządzeń odczytowych, stosowane w mikroskopach:

Siatka kresek;

0x01 graphic

Urządzenia odczytowe; 278g 20c

0x01 graphic

TEODOLIT

Teodolit służy do pomiaru kątów poziomych (pionowych) w terenie. Poszczególne elementy budowy teodolitu muszą spełniać odpowiednie warunki. Do podstawowych elementów konstrukcyjnych teodolitu należą; statyw, spodarka, limbus, alidada, luneta.

STATYW

Podczas pomiaru instrument ustawiamy na statywie. Statyw składa się z trzech nóg drewnianych lub metalowych połączonych u góry za pomocą odpowiednich śrub zaciskowych z płytą metalową. Jest to tzw. głowica statywu, na której ustawiamy instrument. W środku głowicy znajduje się otwór umożliwiający przesuwanie się instrumentu przy celowaniu go nad punktem. Instrument łączy się z głowicą za pomocą śruby sprzęgającej zaopatrzonej u dołu w haczyk do zawieszania pionu stanowiącego przedłużenie osi obrotu instrumentu.

SPODARKA

Stanowi podstawę teodolitu podobnie jak w niwelatorze. Jest zbudowana w postaci trójramiennej płytki wspierającej się na trzech śrubach ustawczych. Środkową część spodarki zajmuje tuleja, w której obraca się oś głowicy teodolitu. Śruby poziomujące spodarki spoczywają na podstawie, z która połączona jest płytka sprężająca.

LIMBUS

To krąg z podziałką kątową osadzony bezpośrednio nad spodarką, centrycznie względem osi obrotu instrumentu. Limbus może być na stałe połączony ze spodarką, częściej jednak może obracać się w raz z alidadą. Zależy to od systemu osiowego. Płaszczyzna limbusa musi w czasie pomiaru, w sposób precyzyjny zajmować położenie poziome. Podział kątowy limbusa jest opisany zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

W starszych typach teodolitów limbus zbudowany jest z metalu i ma zwykle kształt bardzo spłaszczonego stożka ściętego. Nowsze teodolity mają limbusy szklane, a podział na nich jest wytrawiany chemicznie. Limbus stanowi płaszczyznę na którą rzutujemy ramiona mierzonych kątów poziomych i dlatego nazywamy go kręgiem poziomym. Płaszczyzna limbusa podczas pomiaru powinna być pozioma. Do poziomowania limbusa służą śruby poziomujące (nastawcze) spodarki i libela alidadowa lub nasadowa.

ALIDADA

To ta część instrumentu, która przy nieruchomej spodarce i limbusie może obracać się, co pozwala celować lunetą na poszczególne punkty i realizować pionowe płaszczyzny celowe. Powinna być osadzona centrycznie nad limbusem i obracać się wokół osi pionowej teodolitu. Wraz z obrotem alidady poruszają się po limbusie. Umieszczone na niej urządzenia odczytowe pozwalające wykonać odczyt podziałki kątowej, po naprowadzeniu jej śrubą zaciskową. Na alidadzie znajduje się libela pudełkowa, pozwalająca w przybliżeniu ustalić oś instrumentu w pionie oraz libela alidadowa (podłużna) do dokładanego poziomowania.

Przed przystąpieniem do pomiaru kątów należy scentrować, czyli ustawić jego pionową oś obrotu nad wierzchołkiem mierzonego kąta. Dokładność tego urządzenia rzutuje na dokładność pomiaru kąta. Można stosować zwykły pion sznurkowy lub pion drążkowy jednak powodują one zbyt wielkie błędy nawet kilku milimetrów. Stosuje się przeważnie piony optyczne, które są wydajniejsze w pracy i w których kierunek celowania uzyskuje się za pomocą układu optycznego. Dzięki zastosowaniu pionu optycznego dokładność centrowania to nawet 0,5 mm.

LIBELE

Ze względu na kształt i sposób działania rozróżniamy dwa typy libeli:

- pudełkowe

- rurkowe.

Libela pudełkowa, jest to szklany walec zamknięty u góry czaszką kulistą i osadzony w metalowej oprawie. Środek czaszy kulistej jest punktem głównym libeli, dookoła niego naniesiony jest na stronie zewnętrznej naczynia okrąg który obejmuje systematycznie pęcherzyk libeli. W tym położeniu libeli środek libeli zajmuje położenie pionowe.

Libela rurkowa jest to rurka szklana o wyszlifowanej wewnątrz powierzchni na kształt powierzchni obrotowej, powstałej przez obrót łuku kołowego o promieniu r dookoła cięciwy, stanowiącej oś rurki. Na górnej rurki szklanej naniesiony jest podział, w którego środku znajduje się punkt górny. Styczna do łuku koła w punkcie głównym rurkowej nazywa się osią libeli. Oś libeli jest pozioma gdy środek pęcherzyka znajduje się w punkcie głównym względem odpowiednich kresek podziału.

W teodolitach występują osie:

VV - oś pionowa, która stanowi oś obrotu alidady.

HH - oś obrotu lunety.

CC - oś celowa lunety.

LL - oś libeli podłużnej.

0x01 graphic

Aby instrument mógł działać prawidłowo jego układ osiowy powinien spełniać następujące warunki;

  1. Os libeli podłużnej powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu - warunek libeli.

  2. Os celowa lunety CC powinna być prostopadła do osi obrotu lunety HH - warunek osi celowej (niespełniony to błąd kolimacji).

  3. Oś obrotu lunety HH powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu VV (niespełniony to błąd kolimacji).

  4. Oś celowa lunety CC powinna przecinać się z osią obrotu instrumentu - warunek centryczności osi celowej.

Kolejność czynności przy centrowaniu instrumentu:

Chcąc wykonać pomiar teodolit musi być sprawny i odpowiadać następującym warunkom:

  1. oś libeli głównej musi być prostopadła do osi obrotu instrumentu. (błąd libeli)

  2. oś celowa powinna być prostopadła do osi obrotu lunety (błąd kolimacji)

  3. oś obrotu lunety powinna być prostopadła do osi głównej (błąd inklinacji)

  4. oś celowa powinna przecinać oś główną (mimośród osi celowej)

  5. przy spoziomowanym teodolicie poprzeczna kreska krzyża kresek powinna być pozioma i prostopadła do kreski pionowej (błąd ustawienia krzyża kresek)

  6. alidada powinna być osadzona centrycznie wobec limbusa (mimośród alidady)

  7. podział kątów limbusa musi być centryczny i dokładny (błąd podziału limbusa)

Sprawdzenie i rektyfikacja

Chcąc spoziomować instrument przy pomocy libeli musi być ona sprawna. Zachowany musi być warunek równoległości osi głównej libeli do podstawy, doprowadzone do tej równoległości nazywamy rektyfikacją libeli. Czynność tą wykonujemy przy pomocy śrubek rektyfikacyjnych libeli.

Sposób rektyfikacji libeli rurkowej;

  1. układamy libelę na liniale i ustawiamy pęcherzyk w taki sposób żeby środek pęcherzyka pokrył się z punktem głównym libeli

  2. obracamy libelę o 200g, jeżeli pęcherzyk libeli wychyli się wówczas należy dokonać rektyfikacji

  3. połowę przesunięcia pęcherzyka usuwamy śrubkami rektyfikacyjnymi libeli, a drugą połowę przez zmianę pochylenia liniału

Sposób rektyfikacji libeli pudełkowej

Na wypoziomowanej płaszczyźnie układamy libelę pudełkową i przy pomocy śrubek rektyfikacyjnych pęcherzyk libeli doprowadzamy do górowania.

Sprawdzenie zasadniczych warunków geometrycznych teodolitu:

  1. sprawdzenie warunku libeli wykonujemy w następujący sposób:

REKTYFIKACJA

  1. sprawdzenie warunku kolimacji wykonuje się następującymi sposobami:

I sposób:

Wyznaczenie podwójnej wartości błędu kolimacyjnego

REKTYFIKACJA

II sposób

REKTYFIKACJA

Sprawdzenie warunku inklinacji wykonujemy w następujący sposób;

REKTYFIKACJA

PARAMETRY INSTRUMENTÓW:

Producent-P20 Warszawa

Typ - T6

Nr.fabryczny- 15251

Libele alidadowe -pudełkowa i rurkowa

Urządzenia odczytowe - mikroskop skalarny

Urządzenia cenrujace - pion optyczny

Dokładność nominalna - 1 ``

Siatka kresek -

Producent- Zeiss

Typ- THEO 020B

Libele alidadowe- pudełkowa i rurkowa

Urządzenia odczytowe - mikroskop z mikrometrem optycznym

Urządzenia centrujące- pion optyczny

Dokładność nominalna- 1''

Siatka kresek-

Producent- zeiss

Typ- Ni 050

Nr. Fabryczny - 493463

Libele alidadowe: pudełkowa

Zakres kompensacji :+ - 30'

Urzadzenia odczytowe: koło poziome i mik skalowy

Producent- zeiss

Typ- Ni 025

Nr.fabryczny-543155

Libele alidadowe - pudełkowa

Urządzenia odczytowe-koło poziome i mik skalowy

Zakres kompensacji: +- 8'

II. WYNIKI POMIARÓW

Ćwiczenia 5.03.2003r.

1. POMIAR KĄTÓW POZIOMYCH

Pomiar kątów poziomych wykonujemy w następujący sposób:

  1. celujemy na punkt A i wykonujemy odczyt na kole poziomym O1;

  2. celujemy na punkt B i wykonujemy odczyt na kole poziomym O2

  3. odejmujemy odczyt pierwszy O1 od drugiego O2 i otrzymujemy wartość kąta pomiędzy punktami

stanowisko

Mierzący

Cel

Odczyt

Kąt

średnia

1 poł.lunety

2 poł.lunety

1 poł.lunety

2 poł.lunety

2. SPRAWDZENIE TEODOLITU

3. SPRAWDZENIE NIWELATORA

Stanowisko

cel

Długość

[m]

Pomiar1

Odczyt wstecz

Odczyt w przód

różnica

Pomiar2

Odczyt wstecz

Odczyt w przód

Różnica

h

średnie

Uwagi



Wyszukiwarka