Studiul teodolitului - Schema generala a teodolitului clasic - Parti componente ale teodolitului

Este instrumentul care permite masurarea directiilor la doua sau mai multe puncte din teren, precum si nclinarea acestor directii. Determinarile se raporteaza la un plan orizontal care trece prin punctul n care se stationeaza cu teodolitul, numit punct de statie.

Clasificarea teodolitelor se face dupa

modul de citire a directiilor;

precizia determinarilor;

gradele de libertate ale miscarilor cercului orizontal.

Dupa modul de citire a directiilor, se cunosc doua categorii de teodolite:

clasice, la care cercurile sunt gravate pe metal, citirile fac ndu-se cu ajutorul vernierului, microscopul cu scarita sau microscop cu tambur. Acest ultim tip de aparat nu se mai construieste

moderne, la care cercurile sunt gravate pe sticla, iar lecturile se fac centralizat pentru ambele cercuri, ntr-un singur microscop, fixat pe luneta

electronice, la care cercurile sunt digitale, valoarea indicatiei fata de un reper de pe cercul gradat fiind afisata pe un ecran cu cristale lichide.

Clasificarea dupa precizia de determinare a unghiurilor conduce la urmatoarele categorii:

teodolite de mare precizie, sau astronomice, la care lecturile se fac p na la zecime de secunda de arc(Theo 002,Wild T4,Kern DKM 3);

teodolite propriu-zise, la care determinarile se fac p na la o secunda de arc (Theo 010,Wild T2,Kern DKM2) ;

teodolitele tahimetrice la care determinarile se fac la minut de arc (Theo 020, Theo 030, Wild T1A, Wild T16, Kern DKM 1) precum si teodolite tahimetrice de santier, la care determinarile se fac la 10 minute de arc.

Clasificarea dupa gradele de libertate ale miscarii cercului orizontal gradat se face n:

teodolite simple, la care numai cercul alidad se poate misca n jurul axei verticale;

teodolitele repetitoare, la care at t cercul alidad c t si limbul au posibilitatea misca n jurul axei verticale;

teodolitele reiteratoare, la care miscarea limbului n jurul axei verticale se face prin intermediul unui surub exterior, numit reiterator,

Schema generala a teodolitului clasic.

ntregul aparat se compune din infrastructura si suprastructura. Infrastructura este cuprinsa ntre ambaza teodolitului si limb inclusiv, iar suprastructura este compusa din restul partilor componente, toate put ndu-se misca n jurul axei verticale V-V).

Partile componente, asa cum sunt prezentate n figura 5.1 sunt:

1 - luneta teodolitului; 2 - cercul vertical; 3 - axa de rotatie a lunetei; 4 - furcile lunetei; 5 - cercul alidad; 6 - cercul gradat orizontal (limbul); 7 - axul teodolitului; 8 - coloana tubulara a axului teodolitului; 9 - ambaza teodolitului; 10 - suruburi de calare; 11 - placa de tensiune a ambazei; 12 - placa ambazei; 13 - surub de prindere (surub pompa); 14 - dispozitiv de prindere a firului cu plumb; 15 - nivela torica a cercului orizontal; 16 - nivela sferica a cercului orizontal; 17 - dispozitiv de citire a cercului orizontal; 18 - surub de blocare a cercului alidad; 19 - surub de blocare a limbului; 20 - surub de blocare a miscarii lunetei; 21 - ambaza trepiedului; VV - axa principala a teodolitului (verticala); OO - axa secundara a lunetei; NN - directricea nivelei torice; VsVs - axa nivelei sferice; Cv - centrul de vizare al teodolitului.

La vizarea unui obiect ndepartat, teodolitul are posibilitate de miscare n jurul axei principale de rotatie, V-V si posibilitate de miscare a lunetei si cercului vertical ntr-un plan vertical n jurul axei orizontale secundare O-O.

Axele teodolitului.

Din punct de vedere constructiv teodolitul are trei axe si anume:

axa V-V, numita si principala, care este axa de rotatie a suprastructurii aparatului. n timpul masuratorilor, aceasta trebuie sa fie verticala

axa O-O, numita si secundara, care este axa n jurul careia se roteste luneta mpreuna cu cercul vertical;

axa r-O (reticul-obiectiv) numita si de vizare, care este linia materializ nd directia spre care se efectueaza masuratoarea.

Toate cele trei axe trebuie sa se nt lneasca n acelasi punct, Cv, numit centrul de vizare al teodolitului.

Parti componente ale teodolitului.

Luneta topografica

Lunetele instrumentelor topografice sunt constituite ca un dispozitiv optic ce serveste la vizarea, la distanta, a obiectelor numite si semnale topografice, a caror imagine obtinuta prin luneta este clara si marita, imposibil de obtinut cu ochiul liber. n afara de aceasta, luneta poate servi si la determinarea distantelor (masurare) pe cale optica, procedeul numindu-se determinarea stadimetrica a distantelor.

Dupa modul de alcatuire, se disting lunete:

cu focusare exterioara, la care planul imaginii este fix iar planul reticulului este mobil. Au fost folosite la aparatele vechi, iar acum nu se mai construiesc.

cu focusare interioara, la care planul imaginii este mobil iar cel al reticulului este fix.

Luneta cu focusare exterioara (figura 5.2) se compune din:

1- tub obiectiv; 2 - tub ocular; 3 - obiectiv; 4 - ocular; 5 - reticul; 6 - lentila divergenta de focusare; 7 - surub de focusare; 8 - surub cremaliera; 9 - suruburi de rectificare a firelor reticulare; 10 - locul de formare al imaginii n absenta lentilei de focusare; O₁ - centrul optic al obiectivului; O₂ - centrul optic al ocularului; r - centrul reticulului; xx - axa geometrica a lunetei; O₁O₂ - axa optica a lunetei; a - distanta variabila ntre lentila de focusare si obiectivul fix ; p' - distanta variabila ntre obiectiv si imagine.

Figura 5.2 - Luneta topografica

Spre deosebire de luneta cu focusare exterioara, la cea cu focusare interioara, planul firelor reticulare este fix, iar claritatea imaginii se realizeaza prin deplasarea unei lentile numita de focusare. Lungimea lunetelor este variabila la cele cu focusare exterioara si constanta la cele cu focusare interioara

Pentru a nu se pierde timp cu cautarea obiectului ce se doreste a se viza, pe luneta se amplaseaza un dispozitiv, tip cui - catare sau mai nou un colimator, care odata suprapus peste obiectul vizat asigura existenta n c mpul vizual al lunetei a obiectului vizat.

Axele lunetei, care trebuie sa coincida ntre ele, sunt materializate de:

axa optica, determinata de centrele optice ale obiectivului si ocularului si nu este materializata

axa geometrica, sau de simetrie, este determinata de centrele celor doua sau trei tuburi concentrice si deasemeni nu este materializata

axa de vizare, determinata de centrul r al firelor reticulare si centrul optic al obiectivului, fiind singura axa materializata

Reticulul lunetei este format dintr-o placa de sticla pe care sunt gravate foarte fin trasaturi numite fire reticulare. n cazul n care se constata descentrarea centrului firelor reticulare de la axa geometrica a lunetei, aceasta este prevazuta cu suruburi de rectificare n plan orizontal, respectiv vertical, care prin actionare permit readucerea centrului pe axa geometrica. La lunetele moderne reticulul este fix si se afla n planul focal anterior al ocularului.

Punerea la punct a lunetei se executa n doua faze si anume:

a).punerea la punct a imaginii firelor reticulare se realizeaza prin ndreptarea lunetei spre o suprafata de culoare deschisa, iar prin rotirea ocularului se tinde la obtinerea unei imagini clare a firelor. Operatiunea se executa la nceputul unei zile de masuratori si ram ne valabila at t timp c t nu se schimba operatorul la aparat.

b).punerea la punct a imaginii obiectului vizat urmareste sa realizeze o claritate maxima a imaginii prin actionarea surubului de focusare. Acest lucru se realizeaza c nd planul imagine se suprapune cu cel al firelor reticulare. Operatiunea se numeste focusare si se executa la fiecare vizare cu luneta, deoarece depinde de distanta de la obiect la aparat.

Ordinea operatiilor este strict obligatorie n succesiunea n care este prezentata mai sus; inversarea ordinii conduce la alterarea claritatii imaginii obiectului vizat c nd se realizeaza claritatea firelor.

Punctarea obiectelor vizate este operatiunea prin care se aduce centrul firelor reticulare pe punctul matematic al obiectului vizat. Operatiunea se realizeaza n etape succesive:

se suprapune dispozitivul de vizare aproximativa (cui-catare sau colimator) peste imaginea obiectului vizat. n acest moment n c mpul vizual al lunetei apare imaginea neclara a obiectului. Se focuseaza imaginea cu ajutorul surubului de focusare.

se deplaseaza luneta n plan vertical p na ce firul reticular orizontal se suprapune peste punctul vizat, action nd din surubul de fina miscare n plan vertical.

se deplaseaza firul reticular vertical p na ce se ajunge pe punctul vizat, prin actionarea surubului de fina miscare n plan orizontal.

Nivelele teodolitului

Sunt dispozitivele care servesc la orizontalizarea sau verticalizarea unor drepte, precum si la masurarea unor unghiuri mici de panta. Se disting urmatoarele tipuri de nivele:

sferica, (figura 5.3) formata dintr-o fiola de forma cilindrica, av nd la partea superioara forma unei calote sferice. Interiorul este umplut cu eter sau alcool, las ndu-se un mic spatiu ce formeaza o bula de vapori saturati de lichid. Partea centrala a calotei reprezinta punctul central al nivelei prin care trece axa verticala V_s -V_s a acesteia. Pe calota fiolei se graveaza cercuri concentrice cu diametrul marit cu 2 mm. ntregul ansamblu se fixeaza ntr-o montura protectoare din material plastic dur sau metal.

Figura 5.3 - Nivela sferica

torica, (figura 5.4.) formata dintr-o fiola n forma de tor (cilindru curbat dupa un arc de cerc), umpluta cu aceleasi lichide ca si nivela sferica. La partea superioara a fiolei se graveaza trasaturi simetrice fata de mijlocul ei, la interval de 2 mm una de cealalta. Atunci c nd centrul bulei coincide cu centrul fiolei, tangenta la centrul fiolei devine orizontala. Tangenta poarta denumirea de directrice a nivelei.

Figura 5.4 - Nivela torica

Marimea ce caracterizeaza o nivela se numeste sensibilitate si reprezinta unghiul la centru de nclinare a fiolei pentru o deplasare a bulei de 2 mm. Cu c t unghiul este mai mic cu at t sensibilitatea este mai mare si invers. Acest lucru se obtine la nivelele cu raza de curbura c t mai mare.

Un caz particular al acestui tip de nivela este nivela cu coincidenta, (figura 5.5),la care semiimaginile capetelor bulei nivelei sunt aduse, printr-un sistem de prisme, ntr-un ocular sectionat n doua jumatati pe verticala. C nd capetele sunt n prelungire, centrul bulei coincide cu centrul nivelei. Procedeul prin coincidenta este de p na la 10 ori mai precis dec t cel cu repere gravate.

Figura 5.5 - Nivela cu coincidenta

Daca vom realiza o nivela compusa din doua toruri dispuse cu curburile opuse una fata de cealalta, deci ambele fete vor fi convexe, realizam o nivela butoias, care atasata unui dispozitiv ce-i va permite rotirea convenabila, va putea sa lucreze prin rasucire fie pe o fata fie pe cealalta