4.1 Горизонтальный круг. Отсчетные устройства

Горизонтальный круг теодолита предназначен для измерения горизонтальных углов и состоит из лимба и алидады. Лимб является основной частью угломерного прибора и в оптических теодолитах представляет собой стеклянное кольцо. На скошенном крае лимба с помощью делительной машины нанесены равные деления. Величина дуги лимба между двумя ближайшими штрихами называется ценой деления лимба.

Цена деления лимба определяется по оцифровке градусных (или градовых) штрихов. Оцифровка лимбов обычно производится по часовой стрелке от 0 до 360°. Лимб закрывается металлическим кожухом, предохраняющим его от механических повреждений, влаги и пыли.

Роль алидады в современных теодолитах выполняют специальные оптические системы, являющиеся отсчетными устройствами (отсчетными индексами). Алидада может вращаться вокруг своей оси совместно с верхней частью теодолита относительно неподвижного лимба; при этом отсчет по горизонтальному кругу изменяется. Если алидада вращается вокруг оси совместно с лимбом (зажимной винт алидады закреплен, а лимб -- откреплен), то отсчет по горизонтальному кругу остается неизменным.

Отсчетом по угломерному кругу называется угловая величина дуги между нулевым штрихом лимба и индексом алидады. Штрихи лимба, между которыми оказывается индекс, называются младшим и старшим штрихами. Для оценки интервала между младшим штрихом лимба и индексом служат отсчетные устройства.

В зависимости от типа и назначения приборов для взятия отсчетов по лимбу применяются верньеры, штриховые (микроскопы-оценщики) и шкаловые микроскопы, оптические микрометры и микроскопы-микрометры. В технических теодолитах старых конструкций с металлическими лимбами в качестве отсчетных устройств использовались верньеры, в оптических теодолитах применяются штриховые и шкаловые микроскопы и реже -- микрометры. Принцип действия указанных отсчетных устройств основан на способности глаза с высокой точностью воспринимать совпадение штрихов одной шкалы со штрихами другой, а также оценивать десятые доли промежутка между штрихами.

Микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп) -- это отсчетное устройство, в котором интервал между младшим штрихом и индексом оценивается «на глаз» до десятых долей делений лимба (рис. 2). Изображения шкал и индекс рассматривают через окуляр микроскопа, который располагается рядом с окуляром зрительной трубы.

Рис.3. Поле зрения отсчетного микроскопа-оценщика теодололита Т30. Отсчеты: по горизонтальному кругу 71?07; по вертикальному кругу 359?53

В теодолите ТЗО в поле зрения микроскопа-оценщика строятся одновременно изображения шкал горизонтального и вертикального кругов с общим индексом. Отсчеты берут по одной стороне кругов с точностью до 1.

Шкаловый микроскоп широко используется в современных технических и точных теодолитах с односторонним отсчитыванием по лимбу. В поле зрения такого микроскопа видны изображения лимба и шкалы, длина которой равна изображению наименьшего (обычно градусного) деления лимба. Индексом для отсчета служит штрих лимба, расположенный в пределах шкалы.

На рис. 4, а показано поле зрения шкалового микроскопа теодолитов Т5 и Т15, имеющих шкалы для горизонтального и вертикального кругов, каждая из которых разделена на 60 частей. Поскольку цена деления лимба 1°, одно деление шкалы соответствует 1. При отсчете по микроскопу десятые доли наименьшего деления шкалы оцениваются на глаз с точностью до 0,1.

Рис. 4. Поле зрения шкалового микроскопа теодолитов

Отсчеты:

а -- по горизонтальному кругу 124?42,1; по вертикальному кругу 358°15,5; б -- по горизонтальному кругу 241?46,7; по вертикальному кругу 0°02,6; в -- по горизонтальному кругу 124° 18,5; по вертикальному кругу -- 0?26,5; г -- по горизонтальному кругу 323?5528"; по вертикальному кругу 90°2157"

В теодолитах Т15К, 2Т5К, 2T30 и 4Т30П (рис. 4, б, в) отсчеты по горизонтальному кругу производятся по аналогии с предыдущим. Однако шкала вертикального круга имеет два ряда цифр со знаками « + » и « -- ». По нижнему ряду со знаком « -- » берут отсчеты в случаях, если в пределах шкалы находится штрих вертикального круга с тем же знаком.

У теодолитов 2Т30 и 4Т30П цена деления шкал отсчетного микроскопа (рис. 4, в) равна 5, отсчеты по угломерным кругам берутся с точностью 0,5. У теодолита 4Т30П в экспортном варианте горизонтальный (Н) и вертикальный (V) угломерные круги разделены на 360?, а цена деления шкал микроскопа составляет 1, т. е. аналогично теодолитам Т15 и Т5 (см. рис. 4,а).

У теодолита 4Т15П отсчеты по угломерным кругам берутся с помощью микрометра, обеспечивающего высокую точность отсчитывания (рис. 4, г). Для этого вращением рукоятки микрометра ближайший штрих лимба вводят в середину бифилярного индекса, после чего берут отсчет по шкале микрометра соответствующего угломерного крута с точностью до 1.

Результаты отсчитывания по угломерным кругам с помощью рассмотренных видов отсчетных устройств приведены на рис. 4.

На точность взятия отсчета по угломерным кругам оказывают влияние погрешности делений лимба, эксцентриситета алидады и некоторые другие.

Эксцентриситетом алидады называют несовпадение оси вращения теодолита (оси вращения алидады) с центром лимба. Это вызывает смещение отсчетного индекса или шкалы отсчетного микроскопа относительно делений лимба, что влечет за собой взятие ошибочных отсчетов по лимбу. У технических оптических теодолитов влияние эксцентриситета алидады на точность взятия отсчетов не учитывается из-за малого его значения по сравнению с погрешностью отсчитывания по лимбу. Кроме того, при взятии отсчетов по лимбу при положениях вертикального круга влево от зрительной трубы и вправо от нее среднее арифметическое из отсчетов будет свободным от эксцентриситета алидады.