Устройство нивелира. Нивелирные рейки

Нивелир (от фр. Niveau – уровень, нивелир) – геодезический инструмент для определения разности высот между несколькими точками земной поверхности относительно условного уровня, т. е. определение превышения.

По точности нивелиры делятся на высокоточные, точные и технические, дающие на 1 км хода ошибки, не превышающие, соответственно, 0,5 – 1,0 мм, 4 - 8 мм и 15 мм. Цифры в шифре нивелира указывают среднюю квадратическую погрешность измерения превышения в миллиметрах на 1 км двойного нивелирного хода. Например, для нивелира Н-3 средняя квадратическая погрешность составляет 3 мм на 1 км хода.

По конструктивным особенностямразличают:

· Уровенные нивелиры (Н-3) - с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, у которых визирная ось приводится в горизонтальное положение вручную.

· Нивелиры с компенсатором (Н-3К) – с автоматическим приведением визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение.

· Некоторые нивелиры снабжены лимбом для измерения горизонтальных углов с невысокой точностью до 30′ (Н-10КЛ – технический нивелир с компенсатором и лимбом).

Технический нивелир Н-3 получил широкое распространение в инженерной практике (рис. 64).

  а)                                                   б)

                     Рис. 64. Нивелир Н-3:

а) вид нивелира со стороны цилиндрического уровня: 1 – закрепительный винт; 2 – коробка цилиндрического уровня; 3 – подставка; 4 – подъемный винт; 5 – пружинящая пластина с втулкой; 6 – винт.

б) вид нивелира со стороны кремальеры: 7 – окуляр; 8 – корпус трубы; 9 – механический визир; 10 – объектив; 11 – кремальера; 12 – наводящий винт; 13 – круглый уровень; 14 – юстировочный винт круглого уровня; 15 – элевационный винт.

В верхней части нивелира расположены зрительная труба (8) с объективом (10) и окуляром (7). На оправе объектива находится механический визир (9) для грубого наведения трубы на рейку. С правой стороны объектива расположены кремальера (11) для наведения резкости по предмету (рейке), наводящий винт трубы (12) для точного наведения сетки нитей на рейку, а также круглый уровень (13) с тремя юстировочными винтами (14). Круглый уровень служит для приведения вертикальной оси прибора в отвесное положение с помощью трех подъемных винтов (4). Элевационный винт (15) служит для приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение. Под объективом расположен закрепительный винт трубы (1). С левой стороны объектива расположен цилиндрический уровень (2) с системой призм, передающих изображение его концов в поле зрения трубы. Верхняя и нижняя части нивелира соединены винтом (6). В корпусе зрительной трубы в окулярной части имеются четыре исправительных винта для юстировки цилиндрического уровня.

В комплекте с нивелиром используют 2 однотипные нивелирные рейки (рис 65, а). Для технического нивелирования применяют двухсторонние складные деревянные рейки РН-3, представляющие собой бруски длиной 3 - 4 м, шириной 10 см и толщиной 2 – 3 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую окантовку, называемую пяткой рейки.

На бруски наносят шашечные сантиметровые деления. Каждый дециметр подписывается, а сантиметровые деления объединяют в группы по 5 см. На одной стороне рейки РН-3 нанесены черной краской (черная сторона) шашечные сантиметровые деления, которые чередуются с белыми сантиметровыми делениями; на другой стороне сантиметровые деления нанесены красной краской (красная сторона). На черной стороне нулевой отсчет совпадает с пяткой рейки, на красной стороне с пятками совпадают отсчеты 4682 мм, 4782 мм, 4700 мм или 4800 мм. Счет делений возрастает от пятки рейки.

Контролем нивелирования на станции являются разность отсчетов по разным сторонам рейки(разность шкал рейки). Разность шкал пары реек - пяточная разность для комплекта реек. Они должны быть величинами постоянными.

Рис. 65. Нивелирная рейка (а), рейка в поле зрения трубы (б).

Отсчеты по рейке берут по средней горизонтальной нити нивелира – по месту, где проекция горизонтальной нити пересекает рейку (рис. 65, б). Предварительно приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение при помощи элевационного винта. Перед взятием отсчета по рейке элевационным винтом осуществляют точное совмещение концов пузырька цилиндрического уровня, т. е. изображения половинок концов пузырька уровня должны быть равными по длине и образовывать в верхней части один овал.

Отсчет берут в миллиметрах, и он будет складываться из трех величин: вначале берут дециметры и сантиметры, а затем миллиметры на глаз. Так, на рис. 63, б) отсчет по рейке равен 11 дм + 3 см + 2 мм = 1132 мм.