ТЕОДОЛИТ ДЛЯ ЗАДАНИЯ НАКЛОННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ Российский патент 2000 года по МПК G01C1/02 

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназначено для выноса в натуру плоскостей, для которых заданы проектом два уклона, т.е. отдельно по оси икс и отдельно по оси игрек.

Известно устройство для задания наклонных плоскостей, содержащее систему горизонтальной и вертикальной осей, а также дополнительный вертикальный круг, жестко закрепленный на подставках алидады и несущий внутри втулку, выполненную с возможностью вращения относительно дополнительного вертикального круга. На втулке в направлении ее диаметра закреплена ось со зрительной трубой. Поворотом втулки можно придать правый или левый уклон оси вращения зрительной трубы (авт. св. СССР N 1163144, кл. G 01 C 5/02, 1985).

Недостатком данного устройства является то, что им нельзя непосредственно задавать плоскости с учетом величин уклонов по двум осям, т.е. с учетом i_x и i_y, а именно эти два уклона чаще всего задаются проектом. При использовании в работе по выносу плоскости с двумя уклонами для данного устройства требуется предварительно вычислить один общий наибольший уклон, а затем еще установить на местности азимутальное направление этого общего уклона и лишь после этого начинать построения. Придать оси вращения зрительной трубы второй уклон, который учитывал бы заданные показатели и по оси игрек, в примененном устройстве не представляется возможным из-за конструктивных особенностей инструмента.

Наиболее близким к изобретению является теодолит для вынесения в натуру наклонных плоскостей и измерения углов в этой наклонной плоскости (авт. св. СССР 323654, кл. G 01 C 1/02).

Теодолит содержит горизонтальный круг, зрительную трубу, горизонтальную ось, несущую вертикальный круг, и дополнительную ось вращения зрительной трубы. Поворотом вертикального круга дополнительной оси придается один нужный уклон, а зрительная труба, вращаясь на этой дополнительной оси, описывает визирным лучом наклонную плоскость.

Это устройство и принято за прототип.

Недостатком известного устройства является то, что им нельзя непосредственно задавать на местности такие плоскости, для которых указан уклон по двум осям. Данный прибор может учитывать только один уклон, а поэтому на производстве по заданным в проектах i_x и i_y сперва определяют общий наибольший уклон и его азимутальное направление, а далее строят наклонную плоскость по вычисленному общему уклону. Все это отнимает много времени. Придать дополнительной оси вращения зрительной трубы суммирующий уклон, т.е. такой, который учитывал бы оба задаваемых проектом показателя (i_x и i_y), в примененном устройстве не представляется возможным из-за конструктивных особенностей инструмента. Дополнительная ось вращения зрительной трубы в примененном устройстве жестко скреплена с горизонтальной осью под прямым углом.

Задача изобретения - повышение производительности труда за счет исключения в работе предвычислений общего наибольшего уклона, а также отыскания на местности азимутального направления этого наибольшего уклона.

Указанный технический результат достигается тем, что в теодолите, содержащем горизонтальный и вертикальный круги, горизонтальную и вертикальную оси, а также дополнительную ось и зрительную трубу, размещенную на дополнительной оси вращения, введен узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, содержащий корпус, жестко скрепленный с горизонтальной осью, цилиндрический элемент, размещенный на корпусе с возможностью вращения вокруг оси, которая перпендикулярна горизонтальной, а дополнительная ось вращения зрительной трубы установлена на цилиндрическом элементе перпендикулярно осям горизонтальной и вращения цилиндрического элемента; сектор червячного колеса, который жестко скреплен с цилиндрическим элементом так, что его вершина находится на оси вращения цилиндрического элемента; червяк, установленный на корпусе с возможностью взаимодействия с сектором червячного колеса, содержит на одном конце рукоятку, а на другом - шестерню, посредством которой поддерживается кинематическая связь со счетным устройством; зрительная труба выполнена изогнутой в своей средней части, а внутри ее размещены две ромбические призмы.

Введение в устройство узла крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы позволяет непосредственно задавать строящейся плоскости уклоны с учетом величин i_x и i_y. У известных аналогов непосредственно мог учитываться лишь один уклон. Обусловливается это тем, что в предложенном узле дополнительная ось вращения зрительной трубы может совершать поворот на учитываемую величину вокруг точки подвеса Гука в плоскости, проходящей через горизонтальную ось.

Придание зрительной трубе изогнутой формы в месте ее соединения с дополнительной осью вращения, а также размещение внутри трубы двух ромбических призм обеспечивает обход визирным лучом препятствия в виде подвеса Гука, являющегося точкой пересечения осей горизонтальной, вертикальной, вращения цилиндрического элемента, дополнительной оси вращения зрительной трубы и визирной оси.

Известно, что все существующие устройства для задания наклонных плоскостей не могут непосредственно задавать плоскости с учетом двух показателей, т. е. уклонов по двум осям. Это усложняет работы и вызывает дополнительные трудовые затраты. Изобретение позволяет избавиться от этого и повысить производительность труда.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сверху; на фиг. 2 дан его продольный разрез; на фиг. 3 - поперечный разрез и на фиг. 4 показан узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы в аксонометрии.

Теодолит содержит лимб 1 и алидаду 2, вращающиеся вокруг вертикальной оси, размещенные на алидаде подставки 3, горизонтальную ось 4, несущую вертикальный круг 5, а также узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы. Узел крепления и наклона дополнительной оси вращения содержит корпус 6, жестко скрепленный с горизонтальной осью 4, цилиндрический элемент 7, закрепленный на корпусе 6 с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной горизонтальной оси, дополнительную ось вращения зрительной трубы 8, установленную на цилиндрическом элементе перпендикулярно осям горизонтальной и вращения цилиндрического элемента. Сектор червячного колеса 9 жестко скреплен с цилиндрическим элементом 7 так, что его вершина находится на оси вращения цилиндрического элемента. Червяк 10, установленный на корпусе 6 с возможностью взаимодействия с шестерней сектора червячного колеса 9, содержит на одном конце рукоятку 11, а на противоположном - ведущую шестерню 12, находящуюся в зацеплении с шестерней 13. На валах шестерен 12 и 13 закреплены диски циферблатов: 14 - для чтения показания уклонов в градусах и 15 - фиксирующий показания оставшейся доли уклона в минутах. Причем оцифровка циферблатов предусматривается двойной. Например, по ходу часовой стрелки - для фиксации положительных уклонов, а против - для учета отрицательных уклонов. Зрительная труба 17, жестко скрепленная с дополнительной осью вращения 8, в своей средней части выполнена изогнутой, а внутри ее установлены две ромбические призмы 18 и 19, обеспечивающие поднятие луча над преградой - подвесом Гука. Оптические характеристики системы подобраны таким образом, что качество изображения не ухудшается.

Устройство работает следующим образом.

Пусть идет построение взлетно-посадочной полосы аэродрома. Территория полосы разбита на квадраты установленных размеров, а размещение квадратов увязывается с расположением осей: продольной (икс) и поперечной (игрек). Инструмент размещают над выбранной точкой с проектной отметкой на оси полосы, где центрируют и проводят в рабочее положение, после замеряют высоту и помечают ее на рейке. Пользуясь винтами 20 и 21, с помощью вертикального круга 5 придают дополнительной оси вращения зрительной трубы один продольный уклон (i_x), а далее, пользуясь рукояткой 11, посредством червячной передачи, придают дополнительной оси вращения 8 второй поперечный уклон (i_y). Величина уклона и его знак читаются на циферблатах 14 и 15 по риске отсчетного индекса 16. Перемещая по азимуту горизонтальный круг теодолита, направляют визирный луч на контрольную точку, взятую на вершине квадрата в некотором удалении на оси полосы. На контрольной точке установлен колышек, верхний срез которого имеет проектную отметку, вынесенную традиционными методами. Такая же контрольная группа установлена на периферии полосы, например, на вершине квадрата, примыкающей к будущему лотку полосы. Визирный луч инструмента, направленный вдоль оси полосы, попадает на рейку, установленную на контрольной точке. Средняя горизонтальная нить зрительной трубы должна совпадать с меткой "высоты инструмента". Далее горизонтальный круг закрепляют, а зрительную трубу переводят на очередную контрольную точку. Второе совпадение визирного луча с меткой на рейке подтверждает надежность решения. Для обозначения на местности всей наклонной площадки поступают так. Поочередно визирный луч направляют на каждую из вершин квадратов, обозначенных на площадке. Там в землю вбивается кол, а на кол устанавливается рейка. Погружение кола в землю продолжается до тех пор, пока горизонтальная нить зрительной трубы не сольется с меткой "высоты инструмента" на рейке. По завершении работ можно зрительно представить очертания наклонной площадки. Такая плоскость пройдет через верхние срезы выставленных кольев. Для выполнения разбивок на левой половине взлетно-посадочной полосы рукояткой 11 перенастраивают уклон на левый, пользуясь циферблатами 14 и 15.

На момент подачи заявки имелись лишь эскизные чертежи на предлагаемое устройство. В качестве примера конкретного выполнения вновь вводимого узла крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы можно, например, принять сектор червячного колеса с радиусом 30 мм. При модуле 0,3 шестерня всего червячного колеса будет иметь 180 зубьев. Это означает, что один оборот червяка обеспечит наклон дополнительной оси вращения зрительной трубы на 2^o. Для учета долей оборота в минутах на циферблате, что посажен на валу червяка, нанесено 120 делений. На втором циферблате фиксируются градусы. Посредством шестеренчатой передачи его скорость вращения снижена, например, в пять раз.

Предельные величины наклона по оси игрек (при размерах устройства, обозначенных на чертеже) могут доходить до 10^o как в правую, так и в левую сторону, что вполне достаточно для строительства взлетно-посадочных полос, автострад и пр.

Использование предложенного устройства повысит производительность труда, т. к. ликвидируются затраты усилий и времени на предвычисления общего наибольшего уклона, а затем еще отыскания и закрепления на местности этого общего уклона.

Теодолит используется в геодезическом приборостроении, предназначен для выноса в натуру таких плоскостей, где проектом предусмотрены уклоны по двум осям. Теодолит содержит лимб и алидаду, размещенные на алидаде подставки, горизонтальную ось, несущую вертикальный круг, а также узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы. Узел крепления и наклона дополнительной оси содержит корпус, жестко скрепленный с горизонтальной осью, цилиндрический элемент, дополнительную ось вращения зрительной трубы, установленную на цилиндрическом элементе, сектор червячного колеса, жестко скрепленный с цилиндрическим элементом, червяк, установленный на корпусе с возможностью взаимодействовать с шестерней червячного колеса и содержащий на одном конце рукоятку, а на противоположном шестерню, посредством которой обеспечивается кинематическая связь со счетным устройством. Зрительная труба, жестко скрепленная с дополнительной осью, в своей средней части выполнена изогнутой, а внутри нее установлены две ромбические призмы. Повышена производительность труда за счет исключения в работе предвычислений общего уклона, а также отыскания на местности азимутального направления этого наибольшего уклона. 4 ил.

Теодолит для задания наклонных плоскостей, содержащий горизонтальный круг, зрительную трубу, горизонтальную ось, несущую вертикальный круг, и дополнительную ось вращения зрительной трубы, отличающийся тем, что в нем дополнительно введен узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, содержащий корпус, жестко скрепленный с горизонтальной осью, цилиндрический элемент, закрепленный на корпусе с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной горизонтальной оси теодолита, дополнительную ось вращения зрительной трубы, установленную на цилиндрическом элементе перпендикулярно осям горизонтальной и вращения цилиндрического элемента, а также сектор червячного колеса, жестко скрепленный с цилиндрическим элементом, причем вершина сектора находится на оси вращения цилиндрического элемента, червяк, установленный на корпусе с возможностью взаимодействовать с сектором червячного колеса и содержащий на одном своем конце рукоятку, а на противоположном шестерню, посредством которой поддерживается кинематическая связь со счетным устройством, зрительная труба, жестко скрепленная с дополнительной осью вращения, в своей средней части имеет изогнутую форму, а внутри ее размещены две ромбические призмы.