Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Приборы, используемые в геодезии

Приборы, используемые в геодезии

Когда люди проходят мимо геодезистов, работающих на улицах, стройках, на садовых участках, многие задаются вопросом- а что это за «тренога» такая, куда посмотреть в прибор, а что я там увижу? Как называется этот прибор, и зачем он здесь стоит? Часто-это праздное любопытство. Иногда просто пытаются вникнуть и понять, как это действует и что меряет. Некоторые просто работают в смежных отраслях и хотят расширить свой кругозор.

Существуют очень сложные системы и сверхточные приборы, которые редко используются, и в обычной жизни инженера Вы с ними не встретитесь. Попробуем вкратце рассказать про приборы, которые, в основном, используют геодезисты в прикладной геодезии. Про те штативы и «палочки», с которыми ходят геодезисты.

Известный российский профессор-геодезист, который жил и работал на рубеже XIX и XX столетий, генерал-лейтенант Василий Васильевич Витковский свою специальность называл одной из самых полезных областей знания. По его мнению, изучать форму и поверхность Земли человечеству необходимо настолько же, насколько каждому из нас — в подробностях узнать собственный дом.

Неудивительно, что геодезия всё время развивается и уже давно нацелилась не только на нашу отдельную планету, а и на всю Солнечную систему и даже галактику в перспективе. Вместе с развитием цивилизации эта наука очень усложнилась, разделилась на несколько дисциплин — и, естественно, начала ставить перед собой и решать всё более сложные задачи. Причём как теоретические по причине роста количества и масштабов исследований, так и практические — из-за увеличения числа уникальных инженерных конструкций и сооружений. Это не могло не привести, с одной стороны к повышению требований к точности измерений, а с другой — к усложнению оборудования. Особенно сильно это стало заметно в последние 10-20 лет в связи со стремительным развитием электроники и началом широкого применения лазеров.

Подробнее про зарождение геодезии, как науки, можно узнать в специальной статье, посвященной этой познавательной теме.

Что измеряют геодезические приборы:

  • Измерение расстояний

Самая простая геодезическая задача — это измерение длины линии. Ленты и рулетки, длинномеры и геометрического типа дальномеры — это приборы, с помощью которых измеряют короткие линии со сравнительно невысокой точностью. А вот если речь идёт об измерениях высокоточных или базисных, а также о значительных расстояниях, понадобится уже дальномер — световой, электромагнитный, радиоволновый или лазерный. Особенно распространены такие приборы в космической и морской геодезии.

  • Измерение превышений

Для измерения высот и их разницы используются нивелиры и профилографы. Нивелиры используют вместе со специальными нивелирными рейками. Существуют оптические, цифровые и лазерные нивелиры. Причём последние нельзя путать с просто лазерными уровнями, которые отличаются не только конструктивно, но и по обеспечению точности.

  • Измерение углов

Измерение углов очень долго обеспечивалось с помощью довольно простых инструментов — транспортиров, экеров и эклиметров. Более сложным прибором является буссоль — подвид компаса, которым можно измерить магнитный азимут, то есть угол, на который линия отклоняется от направления на север магнитного меридиана. Основной современный прибор для измерения углов — это теодолит, довольно сложный оптический прибор, позволяющий добиваться очень высокой точности измерений.

  • Определение местоположения

В стародавние времена определение местоположения больше всего волновало моряков — спросить не у кого, да и сухопутных ориентиров практически нет. Было создано много специфических приборов для навигации и определения широты своего местоположения -астролябия, секстант, квадрант и другие раритеты. В настоящее время никого не удивишь «навигаторами» на различных электронных устройствах. Это стало возможно с появлением специальных навигационных спутников, которые дают возможность определения непосредственно местоположения объекта на местности.

Читайте так же:
Зверюшки из резинок на рогатке

Давно не секрет — прогресс не стоит на месте. Время, когда измеряли все эти величины по отдельности, да еще и «дедовскими» приборами, ушло безвозвратно в прошлое. В рамках этой статьи не будем рассматривать буссоли, кипрегели и стальные рулетки- только актуальное и наиболее распространенное геодезическое оборудование.

Каждая уважающая себя геодезическая бригада, чтобы справиться практически с любыми инженерно-геодезическими изысканиями, должна иметь следующие приборы

Тахеометр

Тахеометр

Понятное дело, измерять углы, длины и высоты разными приборами — не слишком удобно и довольно долго к тому же. Поэтому для тех случаев, когда нужно проводить несколько типов измерений, существуют приборы комбинированные, такие как тахеометр. Это наиболее современный электронно-оптический прибор, который позволяет измерять любые длины, разницы высот и горизонтальные углы.

В большинстве случаев этого прибора достаточно для фиксации всех необходимых измерений на объекте, при условии, что точность прибора соответствует виду работ. Именно подобные приборы, в большинстве своем, Вы можете видеть на стройплощадках, на участках соседей и вдоль дорог нашей страны. Тахеометры на данном этапе развития технологий являются наиболее востребованными и универсальными приборами для проведения геодезических измерений. Топографические съемки, межевание и разбивка осей , например без тахеометра невозможна.

Нивелир

нивелир

Во многих случаях нет необходимости в более громоздких и намного более дорогих и сложных в использовании тахеометрах. В строительстве зданий, дорог и других сооружений после планового определения местоположения объекта нужно лишь контролировать высоту, уровень и вертикальность поверхностей. С этими функциями легко справляется нивелир. Его основная задача — измерять превышения между объектами. Бывают нивелиры электронные, оптические, лазерные, с автоустановкой и прочие. Во многих случаях нивелиры использовать удобнее и целесообразнее —например, при наблюдении за осадками зданий и сооружений используются высокоточные нивелиры с автоустановкой, нежели тахеометры- опять же из-за дороговизны последних. Подводя некую черту по использованию нивелиров, можно сказать, что чаще всего они используются непосредственно в процессе строительства из- за простоты использования и относительной дешевизны.

GPS оборудование

GPS приемник

GPS модули или приемники сопутствуют нам в повседневной жизни в наших телефонах, навигаторах, планшетах и т.д. Они призваны помочь нам сориентироваться на местности и не потеряться в городских джунглях. Однако они имеют мало общего с геодезическим GPS оборудованием.

Геодезистам эти приборы нужны не для ориентирования на местности, а для точного определения местоположения «тарелки» (обычно такой формы придерживаются производители GPS приемников). Погрешность обычно составляет 0,5-2 сантиметра относительно ближайшего пункта Государственной Геодезической Сети (ГГС). В то время, как обычные навигаторы дают ошибку местоположения около 10-20 метров, что в работе геодезиста недопустимо. Но есть множество факторов, которые весьма часто негативно влияют на величину погрешности геодезических измерений при помощи GPS оборудования. Поэтому недостаточно просто приобрести дорогостоящую «тарелку», и начать определять местоположение соседних заборов, например, как обычным навигатором. Без должной калибровки и последующей обработки измерений ничего не выйдет.

В общем, если увидите геодезиста с «тарелкой» на вешке, знайте- он определяет точное местоположение точки, над которой стоит приемник. В последнее время вынос границ участка на местность производится практически только GPS методом. Это гораздо быстрее и удобнее.

Штатив

Штатив геодезический

Очень простой инструмент геодезиста. Многие сталкивались со штативами при съемках фотографий или фильмов с использованием профессионального оборудования. Геодезисты также пользуются специальным оборудованием, которое без штативов обойтись не может. От остальных геодезические отличаются в основном простотой конструкции, неприхотливостью в использовании и «неубиваемостью». Ведь работать приходится совсем не в идеальных условиях. Основная задача геодезического штатива- неподвижно зафиксировать прибор, который на него устанавливается. На штатив сначала ставится трегер- специальное устройство для центрирования над определенной точкой при необходимости и горизонтирования прибора. Потом уже ставится прибор-тахеометр, нивелир и т.д. Различают деревянные, металлические и штативы из композитных материалов. В последнее время самыми «продвинутыми» являются штативы из фибергласса. Они очень легкие, прочные..но пока что неоправданно дорогие.

Читайте так же:
Изобретатель никола сканворд 5 букв

Вешка

Геодезическая веха

Тоже достаточно простой геодезический инструмент. Выглядит как круглая палка высотой около 1.8м. Однако многие вешки раздвигаются и могут иметь высоту до 6 метров. Наверху может находиться как отражатель, так и GPS приемник. Отражатель может быть разной формы и конструкции. Главная его задача- отражать сигнал, посланный дальномером. Его особенностью является то, что луч/сигнал, приходящий с прибора-измерителя отражается точно обратно.

В конечном итоге-там где находится отражатель или приемник на геодезической вешке происходит определение местоположения измеряемой точки.

Лазерная рулетка

Лазерная рулетка

Появилась относительно недавно в геодезических бригадах, так как раньше была довольно дорога и сложна в использовании. И по сей день не является единственным прибором для измерения непосредственно расстояний на объекте. Удобно использовать на коротких расстояниях и в помещениях. В уличных условиях применяется не часто, так как необходимо иметь поверхность, на которую можно навести лазерный луч. Также минус многих моделей без оптического визира- плохая видимость лазерной точки на ярко освещенных поверхностях.

Ввиду этого, сейчас все еще достаточно часто приходится использовать стальные рулетки длиной до 50м. Большей длины не выпускают, поэтому расстояния более 50 метров являются источниками ошибок из-за нескольких этапов измерений. Измерения нужно проводить вдвоем, да и провис ленты доставляет некоторую ошибку в измерения.

В итоге лазерные рулетки используются повсеместно кадастровыми инженерами и геодезистами в тех случаях, когда это целесообразно и возможно. Практически все измерения помещений для экспертиз помещений или технических планов без нее не обходятся. В остальных случаях выручает старая-добрая стальная рулетка.

Трубо-кабелеискатель

Трубокабелеискатель

Прибор, сопутствующий инженерно-геодезическим изысканиям для нанесения подземных коммуникаций на план. Часто в комплект входит генератор, который устанавливается на коммуникацию в ее видимой части. Он генерирует вибрации, которые фиксирует приемник. После обнаружения поворотных точек коммуникации- их наносят на геоподоснову или топографический план. Кабелеискатель также может измерить глубину залегания коммуникации с точностью до 0.01 м.

Мы рассказали Вам вкратце о геодезических приборах и инструментах, необходимых в прикладной геодезии. Надеемся, что помогли разобраться в тонкостях штативов и «палочек» с которыми работают люди , именующие себя геодезистами.

Измерение расстояний рулетками, лентами, проволоками

Определение длин линий на местности может осуществляться при помощи различных приборов и различными способами. Выбор способа измерений зачастую зависит от того какой прибор у нас есть и от тех условий в которых придётся производить измерения. Одними из самых дешёвых приборов для измерения расстояний являются рулетки, мерные ленты и мерные проволоки.

Для измерения расстояния на местности могут использоваться измерительные рулетки, землемерные ленты или мерные проволоки. Все эти измерительные приборы снабжены штрихами или шкалами, которые позволяют определить необходимое расстояние на местности. Перед тем как начать измерения необходимо произвести проверку мерных приборов. Для этого необходимо установить истинную длину мерного прибора (во время измерений приборы могут деформироваться), сравнив его с эталоном (образцовым прибором), длина которого точно известна.

Для осуществления проверки необходимо разместить проверяемый прибор и эталон на горизонтальной поверхности, (например, на полу или на ровной поверхности пришкольного участка), укладывают образцовую ленту. Далее необходимо совместить нулевые деления, жёстко закрепив концы прибора и эталона, а затем натянуть ленту (рулетку, мерную проволоку) и проверить совпадение конечных штрихов. В случае несовпадения конечных штрихов необходимо вычислить значение на которое различаются длины измеряемого прибора и эталона, для того чтобы добавить (отнять) данную величину в результаты измерений.

Читайте так же:
Кофеварки обзор для дома

С помощью стальных лент и рулеток длины линий могут измеряться с относительной погрешностью 1:1000 — 1:5000 от измеряемой длины. Пред началом измерений отрезка на местности необходимо обозначить его крайние точки, установив две вешки (небольшой прямой кол или палка с заостренным нижним концом, которым она втыкается в вертикальном положении в почву при вешении линии) на концах.

Расстояния

Если территория, по которой производятся измерения, имеет углы наклона более 1 о необходимо их измерять (например, теодолитом) и учитывать. Для нанесения линий на план или чертёж, расчёта площадей используют проекцию линии на горизонтальную плоскость. В случае, когда измеряемый отрезок имеет неодинаковый угол наклона необходимо разделить его на части, которые имеют постоянный угол наклона и измерять их отдельно.

Проекция

Если длина отрезка более 100 м, отрезок на местности имеет разные углы наклона или на каких-то её участках не видны установленные вехи, то с целью удобства и повышения точности измерения её длины используют дополнительные вехи. Их располагают в отвесной плоскости, проходящей через заданные точки. Эту плоскость называют створом линии.

Измерение длин линий мерным прибором.

Измерения осуществляются при помощи 2-х человек. Измерительный прибор укладывают в створе линии, фиксируя её концы. Необходимо ориентироваться по вешкам, для того чтобы прибор укладывался ровно в створе. Для повышения точности измерений длину линии измеряют дважды – в прямом и обратном направлениях. Результатом измерений будет среднее арифметическое из результатов прямого и обратного измерения.

Как называется прибор для измерения расстояния

Прямые линии измеряют обычно линейкой. Извилистые и ломаные линии измеряют по частям, циркулем — измерителем. Для этого устанавливают по линейке или линейному масштабу раствор циркуля, соответствующий какому — нибудь целому числу километров или сотен метров, и таким "шагом" проходят вдоль измеряемой линии, ведя счёт перестановок ножек. Порядок измерений показан на рис. 2, где AF — измеряемая линия, A, B, C, D, E — места постановки ножек, EF — остаток, измеряемый по линейке (линейному масштабу). Стрелками показано направление перемещения ножек.

Рис.1 Измерение линий "шагом" циркуля.

Величину "шага" выбирают в зависимости от извилистости линий: от 4-5 см — при измерении кривых с плавными закруглениями до 1-2 см — при измерении линий с большим чис-лом резких поворотов.
Для измерения кривых и извилистых линий используют также специальный прибор — курвиметр (рис. 3). Механизм этого прибора состоит из измерительного колёсика, соединён-ного системой зубчатых передач со стрелкой, которая движется по циферблату. При движении колёсика вдоль измеряемой по карте линии стрелка передвигается по циферблату и ука-зывает пройденное колёсиком расстояние в см. Для измерения расстояния следует предварительно вращением колёсика установить стрелку курвиметра в начальное положение, т.е. на отсчёт "0", а затем прокатить его вдоль измеряемой линии, следя за тем, чтобы стрелка двигалась по циферблату в направлении чисел 10, 20, 30 и т.д. Умножив величину масштаба карты на показания стрелки курвиметра, получают расстояние на местности.

Рис.2 Курвиметр.

Для более точного измерения и откладывания расстояний по карте, например, при подготовке к ориентированию на местности с помощью навигационной аппаратуры или при определении исходных данных для стрельбы, применяют поперечный масштаб — специальный график, награвированный на металлической линейке (рис. 4) и выполненный под карту мас-штаба 1:50 000, т.к. цифры указывают непосредственно расстояния на местности в км, сот-нях и десятках м. соответственно.

Читайте так же:
Как из холодильного компрессора сделать воздушный компрессор

Рис.3 Поперечный масштаб.

Пользование поперечным масштабом показано на рис. 4а. Пусть требуется определить расстояние на местности, соответствующее отрезку de на карте масштаба 1:25 000. Раствор циркуля, равный этому отрезку, устанавливают на поперечном масштабе так, чтобы, во-первых, обе ножки оказались на одной горизонтальной линии и, во — вторых, правая ножка находилась на одном из перпендикуляров к основанию (точка e), а левая — на одной из наклонных линий (точка d). Для 1:25 000 карты основание масштаба соответствует 500 м, десятая доля основания — 50 м, сотая — 5 м. По цифровым обозначениям линий видно, что этот от-резок равен:

500*1 + 50*3 + 5*6 = 680 м.

Опытным путём установлено, что с помощью циркуля измерение прямолинейных отрезков на карте и других чертежах не могут быть выполнены точнее, чем 0,2 мм. Расстояние на местности, соответствующее 0,2 мм на карте, называется предельной точностью масштаба карты. Однако точность определения расстояний по карте зависит не только от точности измерений, но и от погрешностей самой карты, неизбежных при её составлении и печатании, которые могут достигать 0,5 мм, а на картах горных районов — 0,75 мм. Источниками ошибок измерений являются также помятость и деформация бумаги. С учётом этого фактическая точность измерения прямых линий на карте, как показывает практика, колеблется в пределах 0,5 — 1,0 мм, что в масштабе 1:25 000 на местности составляет: 12-25 м, в масштабе 1:50 000 — 25-50 м, 1:100 000 — 50-100 м.

Измеренное по карте расстояние получается всегда несколько короче действительного. Одна из причин этого состоит в том, что по карте измеряются горизонтальные проложения, в то время как соответствующие им линии на местности наклонные, т.е. длиннее своих гори-зонтальных проложений.

Длина маршрута, измеренная по карте, бывает короче действительной не только вследствие влияния рассмотренной выше причины, но и потому, что в масштабе карты не всегда возможно изобразить все извилины дорог. При составлении карт дороги, как правило, спрямляются, и тем больше, чем мельче масштаб карты. Это особенно заметно на картах горной и холмистой местности.

ILoveDiving.ru

Cайт посвящен дайвингу и погружениям в России. Наша цель — создание интересного и полезного ресурса про подводный мир и его исследование.

Приборы ориентации, определения расстояний и скоростей

Точное определение направления и скоростей, отсчет пройденных расстояний возможны под водой лишь при использовании специальных приборов. Комплект таких приборов состоит обычно из компаса, измерителя расстояний— лага, глубиномера, часов или секундомера. Могут быть применены и другие приборы. Для удобства применения все приборы монтируются на специальном стабилизирующем приспособлении. Такое приспособление с установленными на нем приборами часто называют аквапланом. Конструкции, формы и размеры аквапланов разнообразны; промышленностью аквапланы пока не изготовляются.

Простейшее приспособление для ориентации под водой выполнено в виде специальною каркаса с установленными на нем компасом, глубиномером и часами (рис. 60). Компас приспособления имеет удобную для наблюдения вертикальную шкалу. Такую шкалу имеют, в частности, легкие малогабаритные магнитные компасы типов КИ-11 и КИ-13, чем и объясняется их широкое применение. Наличие визирного устройства позволяет точно определять направление на цель. Приспособление при плавании без особых усилий удерживается в руках (рис. 60,6). Наличие двух скоб 5, охватывающих предплечье, обеспечивает стабильность положения, удобство и надежность визирования. Большим недостатком приспособления является отсутствие лага, что не дает возможности непосредственно определять пройденное расстояние.

Читайте так же:
Как проверить напряжение зарядного устройства мультиметром

Лаг — прибор для измерения пройденного расстояния под водой — состоит из крыльчатки (вертушки), передающего механизма и счетчика (рис. 61).

Рис. 60. Прибор для ориентации: в’ обший вид; б-схема положения при использовании под водой.

Крыльчатка (вертушка) лага имеет обычно две, три или четыре лопасти, закрепленные на общей оси по винтовой линии с определенным углом подъема. По этому принципу строятся корабельные винты и авиационные пропеллеры. При осевом перемещении в воде крыльчатка вращается. Принцип работы ее будет понятен, если представить крыльчатку в виде отрезка винта, движущегося в неподвижной гайке, роль которой в данном случае выполняет вода.

Рис. 61. Схема устройства лага:
1 — крыльчатка (вертушка); 2 — червячная пара; 3 — счетчик.

Следовательно, чтобы измерить пройденное под водой расстояние, надо сосчитать число оборотов, сделанное крыльчаткой. Этот подсчет осуществляется счетчиком или определяется лимбом, соединенным с крыльчаткой соответствующей передачей.

Можно решить и обратную задачу: по углу а и числу оборотов п определить требуемый диаметр крыльчатки D.

Вращение от крыльчатки на счетчик или лимб передается обычно с помощью червячной пары, передаточное отношение которой выбирается в зависимости от устанавливаемой цены деления счетчика или лимба.

Акваплан конструкции В. Меншикова имеет хорошие эксплуатационные данные. Корпус акваплана выполнен из тонких алюминиевых листов и имеет П-образную форму (рис. 62). Боковые стенки корпуса заканчиваются ручками, за которые акваплан удерживается при плавании под водой. На горизонтальной пластине корпуса закреплены магнитный компас 5 типа КИ-11 и указатель курсовых углов. Между боковыми стенками корпуса акваплана установлены лаг и глубиномер.

Прибор «подводный лоцман» (рис. 63) имеет небольшие размеры (200X150X40 мм) и вес 0,6 кГ. На корпусе прибора ) с рукояткой установлены магнитный компас типа КИ-13 с кронштейном, водонепроницаемый бокс для часов, крышка которого одновременно является глубиномером, уклономер и крыльчатка-вертушка 9 лага. Элементы лага — червяк, червячная шестерня, передающие шестерни и лимб — смонтированы в расточке корпуса между двумя боковыми крышками.

При движении пловца под водой вращение крыльчатки лага, жестко связанной с валом червяка, передается на лимб. Лимб лага выполнен в виде цилиндрического диска, имеющего на ободе 100 делений и установленного на ступице выходной шестерни 10. За 400 оборотов крыльчатки, диаметр которой равен 56 мм, лимб совершает 1 оборот.

Рис. 62. Акваплан конструкции В. Меншикова.

Каждое деление шкалы лимба соответствует 1 м пройденного пути. Прибор имеет устройство для установки лимба на нуль.

Прибор «подводный лоцман» обеспечивает надежную ориентацию под водой, позволяя выходить в намеченную точку и осуществлять подводный поиск. Прибор может быть полезен подводным исследователям для гидрографических обследований дна, составления грунтовых карт, определения параметров течения, для измерения глубины, разметки участков дна и т. д. Прибор сравнительно легко может быть изготовлен самостоятельно.

Рис. 63. Прибор .подводный лоцман

Приборы ориентации и поиска под водой более сложной конструкции предусматривают Применение портативного гидролокатора. Смонтированный совместно с другими узлами (компас, глубиномер, часы, лаг, уклономер и т. д.) в едином корпусе, гидролокатор значительно расширяет возможности действий под водой в условиях плохой видимости.

При работе гидролокатора образуется узкий, остро направленный звуковой луч, который, отражаясь от подводного препятствия, возвращается обратно и обеспечивает индикацию поиска с помощью электронно-лучевой трубки. Помимо режима активного поиска гидролокатор может работать в режиме пассивного прослушивания, что позволяет производить прием ультразвуковых сигналов от подводного гидролокационного буя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector