Зеркальное визирно-нивеллировочное приспособление

Зеркальное визирно-нивеллировочное приспособление

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ь;ЛХАСС 42С.

IIATEHT HA N30BP

О П И С А Н,И зеркального визирно-нивелировочного лриспособления.

К патенту П. И. ЙазаМова, заявленному 6 сентября 1927 года (заяв. свид. ¹ 19231), О выдаче патента опубликовано 31 марта .931 года. Действие патента распространяется ва 15 лет от З1 марта 1931 года.

Предлагаемое зеркальное визирнонивелировочное приспособление представляет зеркальный эккер-нивелир. В противоположность. эккерам существующих типов, применение которых ограничивается практически: 1) восстановлением перпендикуляров по преимуществу (простые эккеры), или 2) восстановлением и опусканием перпендикуляров, возможными лишь при работе в ровной местности (отражательные эккеры: однозеркальный

Винклера, двузеркальный Адамса и простые призматические †однопризменн), или 3) нанесением промежуточных точек (зеркальный крест), или 4) нанесением промежуточных точек и нахождением по1 дошвы перпендикуляра (эккер Баурчфельда), или 5) разбивкою кривых (эккео

Деера) и т. д., †предлагаем приспособление предназначено для: 1) решения любой из пеоечисленных задач, независимо от рельефа местности, 2) для производства различного рода работ, связанных с построением прямого угла внутри зданий, разбивки прямых углов, перпендикулярных и параллельных линий на потолке помещений, что может иметь

hMc To при установке трансмиссионных валов, прокладке балок, электропроводке и т. и. работах; разбивки прямых углов и проведения горизонтальных; отвесных ! и параллельных линий на стенах зданий; установки различных предметов (колонн, I балок и т. п.} в вертикальном или гори .: онтальном положении и проверки правильности соответствующих установок;

3) определения длины горизонтальных проекrë.ê наклонных предметов и предметов, находящихся выше уровня инструмента; 4) производства нивелировки местности. Паиспособление может быть использовано в нужных случаях, как простой уровень круглого типа.

Каждое из зеркал, образующих боковые грани приспособления, может быть использовано в качестве самостоятельного экRGoR„ äàëüíoìåðà, высотомера и, отчасти, нефоскопа, а также в качестве визирного и визирно - нивелировоччого приспособления.

На чертеже фиг. 1 изображает вид приспособления сбоку с разрезом по -4Л на фиг. 2; фиr. 2 — вид приспособления сверху; фнг. 3 †видоизмененн приспо, собление, вид сбоку с разрезом по СЗ на

I фиг. 4; фиг. 4 — видоизмененное приспо! собление, вид сверху.

Предлагаемое приспособление (фиг. 1

I и 2) представляет прямоугольную в основании четырехгранную усеченную пирамиду с зеркальными боковымц гранями, образованными зеркалами 1, обращенными отражательными поверхностями наружу. Зеркала укреплены на каркасе 2 соответстветствующей формы, имеющем. "сквозное отверстие 3 в центре верхней горизонтальной грани его для шурупа 4, скрепляющего каркас 2 с коробкою круглого уровня 5, имеющей снизу соответствующее нарезное отверстие для винтовой части шурупа 4.

В нижней части каркаса 2, с каждой из сторон его, имеются горизонтальные отгибы 6 со сквозными отверстиями для заклепок или шурупов 7, скрепляющих с,каркасом 2 упорную рамку 8, накладываемую на отгибы 6 сверху, и основную пластину 9, облегченную непоказанными на чертеже вырезами и имеющую в своей центральной, несколько утолщенной, части сквозное нарезное нли гладкое отверстие 10 для болта или нарезного шпинделя (на чертеже не показано), скрепляющего инструмент со штативом, подставкою, ручкой и т. и.

Укрепление зеркал 1 на боковых гранях каркаса " осуществляется упором их нижних краев, скошенных соответствующим образом, в отгибы 6 и упорную рамку 8 — с одной стороны, и, с другой, нажимом на верхний край их, производимым посредством упругих прокладок 11 закраинами нижней поверхности коробки уровня 5, несколько свешивающимися над боковыми гранями каркаса 2, и заплечиками 12 при ввинчивании шурупа 4.

На лицевой поверхности через середину каждого зеркала, перпендикулярно к его основанию, проходит по одному штриху 13 (основные штрихи инструмента), а параллельно основанию зеркал 1 нанесены по два дополнительных штриха 14 и 15. Основные штрихи 13 служат для визирования при решении задач, свойственных эккеру, как таковому (разбивка прямых углов, опускание и восстановление перпендикуляров, нанесение промежуточных точек, построение параллельных линий, разбивка закруглений). Дополнительные штрихи 14 и 15, нанесенные на лицевой поверхности зеркал (примерно на половине высоты их) на расстоянии 1 один от другого, равном расстоянию

1 между точками падения и выхода светового луча из зеркала, определяемому

Яп по формуле: L=2@ „, —.- —.где — расстояние между указанными точками, а— толщина зеркала, — данный угол падения светового луча и в в коэфициент преломления для стекла, из которого приготовлено зеркало, †служ для визирования при нивелировочных работах.

Для лучей, падающих на зеркало 1 в плоскости, параллельной основанию инструмента, l может быть определено по

Cos u формуле l=-2а „-, — — —,, в которой угол наклоназеркал к основной пластине инструмента, а значения для l, а и м— те же, что и в первой формуле.

При горизонтальной установке инструмента, осуществляемой по уровню 5 вручную или посредством какого-нибудь из существующих приспособлений, взаимно перпендикулярные плоскости основных штрихов инструмента (назовем их основными плоскостями визирования), перпендикулярные к отражательным поверхностям зеркал 1, расположатся в вертикальном направлении. Отсюда, согласно общеизвестным законам отражения света, в плоском зеркале 1 изображение основного штриха 13, если рассматривать его при установке глаза в основной плоскости визирования, сольется с самим штрихом (покроется им), в результате чего глаз будет видеть вместо двух линий (штрих и его изображение в зеркале) только одну †основн штрих. И обратно, при установке глаза в таком положении, при котором изображение основного штриха 13 сольется с самим штрихом (покроется им), глаз будет находиться в основной плоскости визирования. Таким образом, штрих 13, нанесенный на лицевой поверхно. сти зеркала 1, и его изображение в нем, определяют собою, в положении совмещения их друг с другом, только одну перпендикулярную к отражательной поBGpxHocTB зеркала, и вместе с тем вертикальную, при указанной выше установке инструмента, плоскость, что существенно важно еще в том отношении, что дает право рассматривать каждое из зеркал, образующих боковые грани инструмента, в качестве самостоятельной детали, могущей найти применение, например, в качестве приспособления для визирования в определенной ;плоскости, представля1 ющего простой способ фиксации коллимациоинык плоскостей.

Построение прямых углов производится следующим образом. Помещая,улав последовательно в двух соседних основных плоскостях визирования .под каким-нибудь aB углов от — а до+ (180 — а) к горизонту инстумента, установленного в рабочем положении, наблюдатель. будет видеть в зеркалах 1 изображения предмавтов,,расположенных, согласно вышесказанному, в двух взаимно перпендикулярных и вместе с тем, вертикальных плоскостях, .под одним из соответствующих данной установке глаза углов от+ (180 — ) до — а ж горизонту инструмента и обратно,:визируя последовательно через основные штрихи любой пары соседних зеркал 1, в положении совмещения их (жтрихоцу с их изображениями в зеркалах, наблюдатель будет иметь возможность размещения различнык:предметов

/ (иаир. вех) в двух взаимно перпендикулярных и вертикальных плоскостях, пеоесекающихся по оси симметрии инструмента. Иными словами, представляется возможность построения прямых углов.

При атом костроение прямых углов возможно будет, согласно вышесказанному, не только .s плоскости горизонта инструмента, но и в других плоскостях, лежащих как ниже инстоумента (в пределах угла От 0 до — а .к горизонту инструмента), так равно и выше aего (з пределах угла от О до+ (180 — а) к горизонту инструмента), что дает возможность:

Ц провешивать прямые линии и,производить разбивку прямых углов в гористой местности, 2) производить разбивку прямых линий и прямых углов на потолке помещений, 3) провешивать вертикальные направления на том или ином предмете или сооружении, устанавливать отдельные предметы в вертикальной плоскости и проверять .правильность соответствую.щих установок, и 4) вследствие возможлости визирования в отвесной плоскости вверх (в пределах угла от 0 до + (180 — а) ж горизонту инструмента), инструмент может быть применен в военном деле — при определении момента прохождения летате дьиых аппаратов через данный пункт, линию обороны и т„п.,— с одной стороны, а с другой — позволяет, при .наличии двух инструментов, устанич щлых иа определенном расстоянии один от другого в положении совмещения любой пары. ссновных плоскостей визирования их, прОизвести определение абсолютной скорости движения этих аппаратов или проекции последней на плоскость совмещения, что Опять-таки приводит к решению вопроса об абсолютной скорости переме-щения их (по углу наклона вертикальной. плоскости траектории аппарата к плоскости совмещения и найденной величине проекцчи скорости его на эту плоскость).

Само собою разумеется, что подобным же образом инструмент может быть использован и в метеорологической. службе, при определении абсолютной: скорости движения облаков, а вместе с тем и скорости воздушных течений в более илн менее высоких слоях атмот сферы.

Визируя через основные штрихи 13 противоположных зеркал 1 на два диаметрально противоположных по отношению

K инструменту сигнала и отметив точку стояния инструмента в соответствующем пункте земной поверхности, наблюдатель

1 тем самым нанесет и нужную промежуточную точку. Визируя одновременно c этим в одной из основных плоскостей визирования промежуточных зеокал ча веху, сигнализирующую соборно вершину

1 перпендикуляра, который должен быть Опущен на прямую, отмеченную указан ными выше сигналами, наблюдатель най1 дет, в момент совмещения вехи с указаннОю плоскостью визирОвания прОмежу-! точного зеркала, подошву этого перпен дикуляра и тем самым Опустит его на данную прямую. И Обратно, поставив веху в Основной плоскости визирования промежуточного зеркала и О;щметив точку стояния инструмента, наблюдатель полу1 ! чит направление перпендикуляра, восо;ановленнего в этой точке к указанной выше прямой.

Восстанавливая вышеуказанным сносо-! бом ряд последовательных перпендикуляров из данных точек, взятых на данной прямой, получают ряд параллельных лижй, перпендикулярных к ней.

При разбивке закруглений, восстановив из точки стыка предполагаемого закоугления с прямою перпендикуляр внутрь закругления, отложив на нем зеличнну диаметра Окружности закругления, Отметнв концы диаметра сигналами и устанавливая инструмент пОсл.едовательно в точках, из которых обе вехи одновременно будут видимы отраженными в основньах плоскостях визирования двух соседних зеркал 1, получают, согласно теореме о величине вписанного угла, опирающегося zà диаметр, ряд точдк, расположенных по окружности искомого закругления, и тем самым производят разбивку его.

Подобным же образом можно произвести разбивку не только части окружности, но наметить и полную окружность любого, в пределах видимости вех в зеркало, диаметра.

Я(п i

Из формулы 1 = 2а .. следует, P n — 81пЧ что or.ðåäåëåííîûó значению градусной величины угла падения а светового лу а соответствует вполне определенное, при даннрях значениях величин а и Q, однозьачное по абсолютной величине и двузначное в отношении направления, в котором паДает ЛРрРч светар зчачение ДЯЯ расстояния между точкою падения луча и точкою выхода его из зеркала. M обратно, определенному значению величины расстояния l между двух точек, нанесенных согласно этой формуле на лицевой поверхностизеокала, соответствует BIIOAHc определенное, одкознач. -:oå со абсолютной величине z двуэначнос в отношении направления падения лу рар значение -р="дусной величины угла и;-д:.Иия а светового луча, вступающего в зеркало через одну из этих точек и выходящего из него при этом через другую точку. Определенным же, согласно законам отражения света в плоском зеркале„ будет в этом случае и значение градусной величины у суммы углом р. и :, где г — угол отражения. Таким образом, гредлагаемое приспособление может быть применено в качестве нивелиоа, допускающего осуществление соответствующих работ го всем четырем направлениям одновременно (при одноч и той же установке инструмента и съемщика), каждое же зеркало а может служить в качестве самостоятельной детали, реализующей в себе способ фиксации углов определенной градусной величины, и в частности углов падения и отражения светового луча в зеркале, посредством двух параллельных штрихов, нанесенных на лицевой гсверхности зерказа на указанном выше расстоянчи 1-, Sn1

РаВном э а вЂ, --- р где Угол падения рр п2 па 1 может рассматриваться, применительно к данному случаю,в двояком смысле:или в качестве подлежащего закреплению в зеркале угла падения,как такового,илн в качестве угла„определяющего собою,. совместно с фиксируемым здесь HN углом отражения гь величйну заданного угла = — 2 + c = . В СВОРаО ОЧЕОЕДЬ .".ЯКРЕпляемого в зеркале, с вытекающей от:сюда Возможностью применения каждого йз зеркал в качестве самостоятельного„ или же подсобного при другом инструменте нивелировочного приспособления. э также В качестве самостоятельного инструмента для построения углов определеыигрй градусной величинь, в частности, 0,707 пр;.- 1=2а, ......., т.-е. Ири г =--45

y . --0,7072 (О,7О7 = — Sn 45 ),— в качестве одноз:=.ркальяого эккера, дальномера, высотомера и отчасти иефоскопа. Действительно, установив глаз в таком положении, при котором изображение одного штриха совпадает с другим штрчхом, получают возможность видеть всякий луч, вступающий в зеркало через одну из точек первого штриха, перпендикулярно к нему, выходящим через соответствующую точку второго штриха под угл.ом =-- -,- 1 =-i к направлению его падения на зеркало.

0,707

ПРи /: 2а,, как Указ"- ИО Рышер

n — 0,707"угол 7 === 45, отскада угол о = . +, = 2l, =

2.4 = р р р г.-e. çñÿKèé лучр принятый на зеркало, гри данном значении 1, таким образом, чтобы он, вступив в него через какую-нибудь точку одного штриха, вьпиел через соответствующую точку другого штриха, падает на зеркало под углом падения i = 45, во-первых, и выходит из о него (под углом отражения га — — 4 ) в направлении, перпендикулярном к направлению падения, во-вторых.

Отсюда следует, что при угле а наклона зеркал к основачию инструмента, равном 45; что имеет место в предлагаеMGM инструменте, как один из частных случаев наклона зеркал, всякий луч, вступаюший в условйях рабочей установки инструмента через нижний доголнительный йтрих 15 какого-нибудь из зеркал 1 по направлению перпендикулярному и этому штриху и вместе с тем выходя»ций из него через соответствующую т очку верхнего дополнительного штриха 14, будет лучем горизонтальным, отражающимся по вертикальному направлению.

И обращено, всякий луч, падающий на зеркало 1 через одну из точек верхнего дополнительного штриха 14 и выходящий из него при этом через соответствующую точку нижнего штриха, будет лучем вертикальным, отражающимся в плоскости горизонта нижнего дополнительного штриха 15 в направлении нормали к последнему. Таким образом, визируя через верхние дополнительные штрихи 14 зеркал инструмента, а положении совмещеиия кх с изображениями нижних. дополнительных штрихов 15 на окружающие предметы (рейки, вехи и т. и.), съемщик имеет возМожность отметить на них точки, расположенные в одной и той же

ГОризОнтальной плОскости (плоскость ГО оизонта нижних дополнительных штрихов). Иными словами, при помощи предлагаемого приспособления можно произвести нивелировку окружающей местности по всем четырем напраалечиям одновременно.

Визируя через нижний дополнительный штрих 15 в положении совмещения его с изображением верхнего дополнительного

ы»триха 14, получают "îçìîæíîñòü отметки на предме-.ах, находящихся выше инструмента, точек, лежащих в вертикальной плоскости, проходящей через верхний дополнительный штрих 14, а также и точек, расположенных, при условии визирования а плоскости основного штриха 13, на вертикали, проходящей через точку пересечения штриха 13 с верхним дополнительным штрихом 14.

И обратно, отметив основание атой вертикали на данной местности, можно определять горизонтальные проекции предметоа к точек, находяшихся выше ийструмента.

Укрепляя любое кз зеркал 1 или весь инструмент в целом (взамен диоптров) и визируя через основной штрих 13 и изображение его а зеркале, в положении совмещения их друг с другом, и через верхний дополнительный штрих 14 и изображение нижнего штриха 15 в положении совмещения их доуг с другом, получают ВОзыОжность прОыззести уГЛОмерную съема{< ы одновременно с нею ниаелк{ вовку окружающей местности. ! Г,ак сказано выше, луч, падающий на ! зеркало а какай-нибудь точке одного из параллельных штрихов 14, 15 образует со своим продолжением при условии выхода его кз зеокала через соответствующую точку другого штриха, находящуюся от первого на расстоянии l =

0.,707

=2{» i — „— -- =- - угол{ =2» = 90 ивместе i r i ë | Î

y. n-" — 0,70Р с тем падает на зеркало и выходит».з

1 него под углами 2 и г», каждый, из которых равен 45 . Благодаря атому, можно, установка зеркало в вертикальном положении, соответствующем -.àêîâîìó же для дополнительных штрихов 14 и 15 над ! данной точкой, соответствующей вершине предполагаемого к гостроению прямого угла, и визируя через один из штрихов, а положении совмещения его с другим, на какой-нибудь предмет (напр.,, веху), находящийся перед зеркалом к у

Поимеиеи»»{ зерка g»»»»стръ<мен {а а „- а честае высотомера состоит а следующем.

Визиоуя прк ГОризонтальной уютаноаке заохала на агр»пин< уаи»»ого про <{мета и (напр., дерева, здания...) через ближай»пии к глазу штрих H poA02..еиип совме, щения его с изобрах-:гнием другого штриха после измерения расстояния от точки стояния зеркала, из которой ае.. шина измеряемого предмета видима соC . ападаюы.e i " одной из точек блкжаи»чего штриха, ",{<лучают высоту предмета, как

< с-ла:,»у. Измеренное расстояние до него„ плюс высота зеркала над горизонтом -=-- - ° =: <

Применение зеркал инструмента F качестве дальыомера состоит в следующем.

Восстановив вышеописанным способом перпендикуляр к прямой, соединяющей точку стояния и предмет, до которого требуется определить расстояние, перемещаются в направлении перпендикуляра до тех пор, пока в зеркале, располагаемом перпендикулярно или параллельно этому направлению и поддерживаемом в вертикальном положении, соответствующем таковому же для штрихов его, не будет видно изображение данного предмета на линии ближайшего к глазу штриха, в положении совмещения его с изображением другого штриха. Тогда расстояние, пройденное от исходной точки, будет равно искомому расстоянию ее до предмета. При определении угловой скорости облаков и других предметов, равномерно перемещающихся над инструментом, устанавливают зеркало в горизонтальном пофженни таким образом, чтобы изображение наблюдаемого облака перемен;алось в нем перпендикулярно к обоим штрихам, и, отметив по часам моменты последовательного пересечения изображением обоих штрихов, и соответствующих положениях совмешения каждого из них с изображением другого, определяют угловую скорость облака или другого равномерно перемещающегося над инструментом предмета по времени, протекшему между указанными выше моментами и по абсолютной величине углового перемещения, равного в данном случае 90 .

Видоизменение предлагаемого зеркального визирно-нивелировочного приспособления имеет все особенности вышеописанного и отличается от него лишь тем, что вместо четырехгранной примеиена восьмигранная правильная усеченная пирамида с соответствующим количеством зеркал, образующих боковые грани ее, что дает возможность строить углы ие только в 90, но и в 45 и тем самым использовать инструмент в целом в качестве дальномера.

Другое видоизменение предлагаемого приспособления представляет полый зеокальный усеченный конус 1 (фиг. 3 и 41». скрепленный посредством алебастра, замазки и т. п. с круглым уровнем 2, снаб-, женным кольцевым заплечиком 3 и вставляемым хвостовым отростком 4 дна коробки его в верхнее отверстие конуса 1, и с основною пластиной 5, облегченной неизображенными на чертеже вырезамк и снабженной сквозным нарезным илм гладким отверстием 6 в центральной, несколько утолщенной, части ее для скрепления инструмента с подставкою, ручкой, . и т. п.. и кольцевым заплечиком 7в верхней части ее, предохраняющим зеркальный конус от боковых перемещений.

На лицевой цоверхности зеркального коиуса нанесены десять прямолинейных штрихов 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16и 17 (фиг. 4), нанесенных сверху вниз по направлению образующей конуса. Угловые расстояния между штрихами 8, 9, 10„

12, 13, 14 и 15 определяются тем, что плоскости симметрии инструмента, соответствующие этим штрихам, отстоят одна от другой на угол в 45О, угловое же расстояние для штриха 11 определяется тем, что соответствующая ему плоскость симметрии инструмента отстоит от таковой же штриха 10 на 30, а для шоихов

16 и 17 — тем, что соответствующие им плоскости симметрии инструмента образуют с плоскостью симметрии, соответствующей штриху 12, углы а и а„опре1 ! деляемые соотношениями: tg а = — =—

= 002 — для штриха 16 и tg а = - о = О,для штриха 17. Кроме того, на лицевой . поверхности конуса 1 нанесены два кольцевых штриха 18 и 19 (фиг. 3 и 4), расположенные, примерно, на половине высоты его, параллельно основанию,на расстоянии l один от другого, равном

Cos а

2и °,,=-, где а — толщина зери- — Cos " u кальной стенки конуса, в=коэфициент преломления для стекла, из которогоизготовлен конус, и а — угол наклона образующей конуса к его основанию, Первые десять штрихов служат для производства различных угломерных ра" бот; кольцевые же штрихи — для проиэводства работ нивелировочных. Теория инструмента и способ употребления еь э при угломерных и нивелировочных работах, основного и дополнительного (по

"типу однозеркального эккера) типов, те же, что и у основного вышеописанного типа. Что же касается построений, осуществляемых посредством видоизмененного инструмента, то, кроме описанных выше построений, связанных с построением прямого и развернутого углов (восстановление и опускание перпендикуляра, нахождение подошвы перпендикуляра, раз.бивка кривых и окружностей, продолжение прямых и нанесение промежуточных точек, проведение парраллельных линий и др.)и нивелировочных работ, видоизмененный инструмент дает возможность добавочного построения углов кратных 15 (от 15 до 330 ), а также и указанных выше углов: а и а1 градусной величины, определяемой соотно шением: tg а = 0,02— . для первого угла, и tg a =0,1 †д вто" рого угла. Отсюда вытекает возможность определения расстояний до недоступных предметов несколькими способами, из которых для землемерных работ наиболее удобными практически будут общеизвестные способы, связанные с построением углов в 45 и в 30О, а для военных целей по способу построения линий tg углов аиа .

Применение приспособления с конусом в качестве дальномера таково: пусть требуется определить расстояние Ь от данной точки -А. до некоторого недоступного предмета В. По уровню 2 устанавливают инструмент в горизонтальном положении и, визируя через штрих 16 в положении совмещения его c его изображением в зеркале, поворачива от ин,струмент в ту или иную сторону1до тех пор, пока изображение предмета В в зеркале не совпадет с плоскостью визирования. Одновременно с этим отыскивают какие-либо два предмета С и D, расположенных по ту и другую сторону инструмента в плоскостях визирования, соответствующих штрихам 15 и 10, поворачивают инструмент вокруг оси симметрии его на 180, и, следя за правильностью его горизонтальной установки и неизменностью положения предметов С и В в плоскостях визирования, соответствующих штрихам 10 и 15, перемещаются в направлении предмета С до тех пор, пока наблюдаемый предмет Л не окажется отображенным в плоскости визирования, соответствующей штриху 12. Пройденное расстояние 1 составит / о долю измеряемого расстояния.

Предмет патента.

1. Зеркальное визирно-нивелировочное приспособление, характеризующееся применением четырех плоско-параллельных, укрепляемых на каркасе С в форме четырехгранной усеченной пирамиды с круглым уровнем на верхнем основании, зеркал 1, на каждом из которых проведено по одному штриху 13 в направлении перпендикуляра, восстановленного из середины основания грани, и по два штриха 14 и 15 на лицевоч стороне зеркала в направлении, параллельном, основанию в таком расстоянии друг от друга, чтобы при определенном угле падения луча отражение одного из штрихов от зеркала сливалось с другим штрихом.

2. Видоизменение приспособления, ozaрактеризованного в и. 1, отличающееся тем, что вместо четырехгранной пирамиды применена восьмигранная.

3. Видоизменение приспособления, охарактеризованного в п. 1, отличающееся применением, вместо пирамиды, усеченного конуса (фиг. 3 и 4) со штрихами, проведенными в направлении образующей и в направлениях, параллельных окружности основании.

Х; 0