Вертикальный круг теодолита

Вертикальный круг служит для измерения вертикальных углов наклона и зенитных расстояний. В инженерной практике измеряют преимущественно углы наклона.

Вертикальный круг теодолита состоит из лимба и алидады. Лимб вертикального круга жестко закреплен на оси вращения зрительной трубы и вращается вместе с ней; при этом нулевой диаметр лимба должен быть параллелен визирной оси трубы. Алидада вертикального круга при вращении трубы остается неподвижной.

На алидаде вертикального круга закреплен цилиндрический уровень, который предназначен для приведения линий нулей (отсчетных индексов) алидады при измерении углов наклона в горизонтальное положение. С этой целью перед взятием отсчетов по вертикальному кругу пузырек уровня должен быть приведен в нуль-пункт при помощи наводящего винта алидады.

Уровень укрепляется на алидаде таким образом, чтобы его ось П₂-П₂ была параллельна линии нулей (нулевому диаметру) алидады ОО (рис. 87 а). При соблюдении этого условия после установки на лимбе нулевого отсчета и приведения пузырька уровня в нуль-пункт визирная ось зрительной трубы будет горизонтальна.

В теодолите Т30 уровень при алидаде вертикального круга отсутствует; его функции выполняет цилиндрический уровень при алидаде горизонтального круга, пузырек которого устанавливается в нуль-пункте подъемными винтами теодолита. У некоторых оптических теодолитов (Т5К, Т15К) уровень при алидаде вертикального круга заменяет специальная оптическая система - компенсатор, который автоматически устанавливает указатель от-счетного микроскопа (индекс шкалы) в необходимое положение.

Рис. 87. Вертикальный круг

В современных теодолитах используются две основные системы оцифровки вертикальных кругов: 1) азимутальная (круговая), при которой деления круга подписаны от 0 до 360° по ходу часовой стрелки (теодолит Т5) либо против хода часовой стрелки (теодолит ТЗО); 2) секторная, при которой вертикальный круг разбит на четыре сектора, из которых два диаметрально противоположных сектора имеют положительную оцифровку, а два других - отрицательную (2ТЗО, Т15, 2Т5 и др.). Подобная система надписей более удобна, так как отсчеты градусов получаются одинаковыми по обеим сторонам вертикального угла, что упрощает вычисления углов наклона.

Угол наклона представляет собой угол между горизонтальной плоскостью и напрвлением визирной оси в данный момент..В случае совпадения нулевых диаметров лимба и алидады (отсчетного устройства) при горизонтальном положении визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня отсчет по вертикальному кругу должен равняться нулю. Тогда отсчет по вертикальному кругу при визировании на наблюдаемую цель дает значение угла наклона V. Однако на практике при горизонтальном положении визирной оси трубы УУ и оси цилиндрического уровня и₂и₂ отсчет по вертикальному кругу может оказаться равным не нулю, а некоторой величине, называемой местом нуля МО (рис. 87, б). Как следует из рис. 87, б, величина МО представляет собой угол. обусловленный не параллельностью нулевого диаметра алидады ОО и оси цилиндрического уровня, т. е. линии горизонта. Следовательно, местом нуля МО вертикального круга называется отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня.

Если место нуля заранее неизвестно, то угол наклона V и МО можно определить по результатам двух отсчетов полученных при визировании на наблюдаемую цель при двух положениях зрительной трубы: «круге право» (КП) и «круге лево» (КЛ). При этом вид формул, по которым вычисляют значения V и МО, зависит от системы оцифровки лимба вертикального круга.

1. При азимутальной оцифровке лимба вертикального круга по ходу часовой стрелки, т. е. для теодолита Т5 (рис. 54, б).

Как видно из рис. 54, в, при визировании на точку М при двух положениях трубы (КП и КЛ) угол наклона можно определить из отсчетов по вертикальному кругу и значения МО; при «круге право» V=КП - МО;

при «круге лево» V = 360° - КЛ + МО, (IX. 4)

или, отбросив полную окружность (360°), получим

V=МО - КЛ (1X5)

Решая уравнения (1Х.4) и (1Х.5) относительно V и МО, имеем

КП - КЛ

V=—2—; (1X6)

„ ^ КП + КЛ

МО =--------------. (1Х.7)

Следует иметь в виду, что формулы (IX.4)—(IX.6) справедливы в том случае, если отсчеты берутся по стороне лимба, ближайшей к окуляру. Если же при КП и КЛ отсчитывание производится по одной стороне лимба, то отсчеты при КЛ увеличиваются на. 180°, тогда значения МО и угла наклона V определятся по формулам

КП + (КЛ + 180⁰)

МО =---------------------------; (IX. 8)

КП - (КЛ + 180⁰)

V =-----------------------; (IX. 9)

V = МО - (КЛ + 180⁰) = КП - МО (К.10)

Нетрудно убедиться, что для теодолитов с круговой оцифровкой вертикального круга против часовой стрелки (теодолит Т30) значения МО и углов наклона могут быть рассчитаны по формулам

КП + КЛ + 180⁰

МО =-------------------------; (К.11)

КЛ - (КП + 180⁰)

V =--------------------------- Ь (IX.12)

V = КЛ - МО = МО - (КП + 180). (К.13)

При вычислениях по всем вышеприведенным формулам (IX.4) - (IX. 13) следует руководствоваться следующим правилом: к величинам КП, КЛ и МО, меньшим 90°, необходимо прибавлять 360°.

2. При секторной оцифровке лимба вертикального круга от нуля в обе стороны — по ходу и против хода часовой стрелки, т. е. для теодолитов 2Т30, Т15, 2Т5 и др.

Для указанных теодолитов вычисление МО и углов наклона можно выполнять по формулам (К.11)—(КЛ3), исключив из них значение 180°, т. е.

„ ^ КЛ + КП

мо=—2—; (гки)

КЛ - КП

V=—2—; (^к-15)

V = КЛ - МО = МО - КП. (К.16)

При этом добавлений 360° делать не нужно.

Таким образом, особенностью измерения углов наклона является необходимость определения места нуля вертикального круга. В принципе углы наклона могут быть вычислены по формулам (IX.6), (IX.9), (IX. 12), (IX. 15) без предварительного определения МО. Однако, на практике МО вычисляют на каждой станции, так как его постоянство (в пределах допустимых отклонений) служит надежным контролем правильности измерения углов наклона при КП и КЛ.