Оптичний висок

1. Оптичний висок, що містить корпус з рівнем, установлений на порожнистій осі обертання і закріплений у підставці з піднімальними гвинтами, оптичну систему візування, в якій об'єктив виконаний з негативної і позитивної лінзи, перша жорстко закріплена в корпусі приладу, а інша підвішена на карданному підвісі чи нитках, який відрізняється тим, що оптична система візування виконана двоканальною і може бути переключена поворотом пентапризми на 180° у напрямку візування вертикально нагору чи прямовисно вниз, негативні компоненти об'єктивів виконані з двоввігнутих лінз, закріплених у верхній і нижній частинах корпусу приладу, а позитивні компоненти виконані у вигляді двоопуклих лінз, установлених на торцях фізичного маятника, виконаного у вигляді порожнистого циліндра, вісь гойдання якого віддалена на відстань, що дорівнює радіусу кривизни сферичних поверхонь прилеглих позитивних і негативних лінз. 2. Оптичний висок за п.1, який відрізняється тим, що рухомі і нерухомі лінзові елементи складають ся з плосковвігнутих і плоскоопуклих лінз і виконані з надважких марок скла, показники переломлення яких дорівнюють двом. 3. Оптичний висок за п.1, який відрізняється тим, що оптична система оснащена автоколімаційним окуляром, а вісь обертання пентапризми - реверсійним рівнем, установленим перпендикулярно цій ОСІ. 4. Оптичний висок за п.1, який відрізняється тим, що верхня і нижня підставки корпусу приладу оснащені порожнистими осями обертання, пентапризма разом з реверсійним рівнем установлена жорстко в корпусі приладу, зміна напрямку візування здійснюється поворотом усього приладу на 180° з перестановкою його з однієї осі на іншу, оптична система візування в приладі виконана одноканальною, а саме маятник виконаний у вигляді порожнистого циліндра, додатково оснащеного циліндричними напрямними, на яких установлені перевантажувальні циліндри, що мають можливість зміщатися уздовж напрямних при зміні напрямку візування, зберігати тим самим необхідне положення позитивної лінзи в зоні спільної взаємодії її з негативною. 00 (О О) О) Корисна модель відноситься до геодезичного приладобудування і може бути використана при будівництві висотних будинків і споруджень, а також при монтажі великогабаритного устаткування в машинобудівній промисловості. Відомий прецизійний зеніт-прилад P2L, розроблений німецькою фірмою "Карл Цейс", описаний у книзі Я.А. Сундакова "Геодезичні роботи при зведенні великих промислових споруджень і висотних будинків". Москва. "Надра" 1980, стор.197,198. Вертикальна візирна лінія приладу стабілізується за допомогою маятникового механізму, на який установлена трикутна призма. Точність переносу координат по вертикалі цим приладом складає 1.2мм. на 100м висоти проектування, а погрішність систематичної складової стабілізації дорівнює 0.15" на 1 і кута нахилу приладу. Прилад використовується для проектування координат тільки нагору. Відомий також німецький лазерний прилад "Телемат" описаний у книзі Х.К. Ямбаева. Спеціальні прилади для інженерно-геодезичних робіт. М.Надра. 1990. Стор.216-218. Об'єктив приладу має позитивну лінзу жорстко закріплену в корпусі приладу і негативну лінзу, підвішену на паралельних нитках. Негативна лінза підвішена на нитках, довжина яких дорівнює фокусній відстані об'єктива. Систематична складова приладу визначається в 1" на V кута нахилу приладу, що в 5-6 разів перевищує систематичну складову першого аналога, приладу PZL. Зазначена систематична складова говорить про не адекватності впливу підвішеної на о> 9968 нитках негативної лінзи на минаючий через неї промінь. Прилад також дозволяє проектувати координати тільки нагору. Найбільш близьким по технічній суті можна прийняти оптичні схеми приладів вертикального проектування зазначені на мал. 68а, 70 у книзі Х.К. Ямбаева. Спеціальні прилади для інженерногеодезичних робіт. М. Надра. 1990. (Стор.161, 162, 163). У цих приладах стабілізатори візирної лінії виконані у вигляді, двох оптичних елементів - позитивної і негативної лінзи, одна з яких жорстко закріплена в корпусі приладу, а інша підвішена на нитках, чи карданному підвісі. У першому випадку (див мал.68а) застосовані позитивна двоопукла лінза і негативна двоввігнута, у другому варіанті (див. мал.70) застосовані позитивна плоскоопукла лінза і негативна плосковвігнута. У першому варіанті стабілізація візирної лінії' відбувається в напрямку нагору, за рахунок зсуву однієї лінзи стосовно іншої, у другому варіанті стабілізація відбувається за рахунок утворення оптичного клина між плоскими поверхнями обох лінз (див опис на стор.163). Для повної компенсації кута нахилу приладу в другій схемі вводиться додаткова телескопічна система, яка має збільшення в 2 х , чи замість телескопічної системи можна використовувати додатковий компенсатор, аналогічний зазначеному. В основі корисної моделі поставлена задача, розширити функціональні можливості оптичного виска (застосовуючи для цього візування не тільки вертикальне нагору, але і прямовисно вниз), спростити конструкцію клинового стабілізатора в приладі І установку візирної лінії в прямовисне і вертикальне положення. Для виконання поставленої задачі в стабілізаторі дві негативні двоввігнуті лінзи жорстко закріплені у верхній і нижній частинах корпусу приладу, а позитивні компоненти у вигляді, двоопуклих лінз установлені на торцях порожнистої труби, що використовується як фізичний маятник, вісь гойдання якого віддалена на відстані, що дорівнює радіусу кривизни прилеглих поверхонь позитивних і негативних лінз, при цьому центр ваги маятника зміщений щодо осі гойдання до нижньої підставки корпусу приладу. По другому варіанту стабілізатор має рухомі і нерухомі лінзові елементи, виконані з надважких марок скла, показники переломлення яких рівні двом. Як рухомі і нерухомі оптичні компоненти застосовані плосковвігнуті і плоскоопуклі лінзи. Установлені на торцях фізичного маятника оптичні лінзи дозволяють стабілізувати одночасно два напрямки - вертикально нагору і прямовисно вниз, розширюючи тим самим функціональні можливості приладу. В другому варіанті, застосовуючи оптичні елементи з надважких марок скла, показники переломлення яких дорівнюють двом, ми спрощуємо конструкцію стабілізатора, виключаючи телескопічну систему, чи другий складний оптичний клин. З теорії клинових стабілізаторів відомо [див. И.В. Васильєв. Курс загальної фізики. Ч-З. Видавництво «Наука» Стор.15, Х.К. Ямбаева. Спеціальні прилади для інженерно-геодезичних робіт. М. Надра. 1990. Стор.204, 205, 206], що зміна напрямку візирного променя , що проходить через оптичний клин при нахилі приладу на кут визначається формулою =(п-1)- .Тут п-показник переломлення оптичного клина. Повна компенсація кута нахилу приладу ( = ) відбувається в тому випадку, коли показник переломлення дорівнює двом (п=2). Так, наприклад для повної компенсації в рідинних клинових стабілізаторів, необхідно мати дві ємності з рідиною, тому що показник переломлення рідини в кращому випадку може скласти п=1,5, а в оптичних клинових системах можна досить точно підібрати марку скла, наприклад з надважкого флінта, показник переломлення якого дорівнює двом п=2 [див. В.А. Панов і ін. Довідник конструктора оптико-механічних приладів. Видавництво «Машинобудування». 1980. Стор.657, табл.22. 19]. Продовжуючи спрощувати конструкцію приладу, можна виключити один з оптичних каналів, установивши на верхній і нижній підставці корпусу приладу підшипники ковзання, що мають порожнисті осі. Зміна напрямку візування (нагору, униз) здійснюється поворотом усього приладу на 180° з перестановкою його з однієї осі на іншу, оптична система візування в приладі виконана одноканальною, де негативна лінза об'єктива жорстко закріплена в корпусі приладу, а позитивна встановлена на торці фізичного маятника, на якому додатково установлені циліндричні напрямні з перевантажувальними вантажами-циліндрами, що мають можливість під дією сили ваги зміщатися уздовж напрямних при зміні напрямку візування, зберігаючи тим самим необхідне прямовисне положення маятника з позитивною лінзою в зоні спільної взаємодії її з негативною лінзою. По четвертому варіанту для спрощення установки візирної осі приладу у вертикальне положення замість звичайного окуляра оптична система забезпечується автоколимаційним окуляром Монченко, а вісь обертання пентапризми - реверсійним рівнем, установленим перпендикулярно осі. На практиці для установки візирної лінії в прямовисне положення використовується найчастіше польовий метод [див. Я.А. Сундаков. Геодезичні роботи при зведенні великих промислових споруджень і висотних будинків. М. "Надра" 1980. Стр. 196]. Суть методу полягає в тому, що обертаючи прилад навколо осі, визначають відхилення візирної лінії на марках, віддалених від приладу на різних відстанях. Коректуючи положення сітки ниток юстировочними гвинтами, доводять ці відхилення на марках до мінімуму. Польові методи трудомісткі і не точні, на них впливають умови зовнішнього середовища. Використовуються також лабораторні методи установки, де застосовуються спеціальні дорогі стенди з довгофокусними автоколиматорами [див. Х.К. Ямбаев. Спеціальні прилади для інженерногеодезичних робіт. Москва. "Надра". 1990. Стор.175]. Суть лабораторного методу полягає в порівнянні відхилень візирної лінії приладу з базовою, утвореною двома автоколиматорами на стенді, оптичні осі яких установлені прямовисно за допомогою природних і штучних горизонтів (поверхні ртуті, моторної олії, датчиків горизонтів див патент UА №2004010706, клас G01C15/08). У випадку не збігання візирної лінії приладу з базовою вертикаллю стенда, використовуючи юстировочні гвинти окуляра, вводять її в отвір з останньої. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де 9968 на Фіг.1 показаний розріз приладу по першому варіанту на Фіг.2 розріз приладу по А-А. На Фіг.З показаний розріз приладу з застосуванням оптичних клинів. На Фіг.4 - розріз приладу з застосуванням автоколімаційного окуляра і реверсивного рівня. На Фіг.5 - схема приладу з осями обертання, встановленими на верхній і нижній підставках корпусу і додатково встановленими усередині маятника напрямних з перевантажувальними циліндрами. На Фіг.6 розріз приладу по А-А. Оптичний висок по варіанту 1 і 2 складається (див. Фіг.1-Фіг.З) з корпусу 1 з рівнем 2, оптичною системою візування 3, пентапризми 4, установленої на осі 5 з ручкою 6, що дозволяє змінювати напрямок візування. Стабілізатор приладу виконаний у вигляді порожнистої труби 7, може бути підвішений на підшипниковій, ножовій, чи конічній опорі 8, що дозволяє стабілізувати візирний промінь у просторі, чи в одному напрямку. Торці підвішеної труби закриті рухомими оптичними компонентами 9, а отвори у верхній і нижній частині корпусу закриті нерухомими оптичними компонентами 10. Для збереження прямовисного напрямку порожниста труба 7 у нижній м частині завантажена додатковим вантажем 11 і балансуючими гвинтами 12. Корпус приладу 1 має вісь обертання 13, яка установлюється у втулку підставки 14 з піднімальними гвинтами 15. По третьому варіанту (див Фіг 4) оптична система візування забезпечується автоколімаційним окуляром Монченко 17, а вісь обертання пентапризми - реверсійним рівнем 18, мікрометричним гвинтом розвороту рівня 19 і закріпним 20. По четвертому варіанту (див. Фіг.5, Фіг.6) корпус приладу 1 додатково забезпечується віссю обертання 13', циліндричними напрямними 21, по якій можуть переміщатися перевантажувальні циліндри 22. Для зм'якшення удару перевантажувальних циліндрів при розвороті приладу на 180°, в підстави кріплення напрямних можуть бути установлені пружини, чи поролонові шайби 23. Прилад працює наступним чином. Переключенням пентапризми 4 у напрямку візирної' лінії" вниз прилад центрується над точкою, координати якої необхідно передати нагору. За допомогою рівня 2 і піднімальних гвинтів 15 підставки з втулкою 14 приводиться вісь обертання приладу 13 у робоче вертикальне положення. Переключенням пентапризми 4 у напрямку візування нагору, фіксують положення візирної лінії на координатній палетці що знаходиться на монтажному горизонті. На великих висотах фіксацію положення візирної лінії на палетці виконують через кожні 90° повороту корпусу приладу. Отримані чотири відліки в декартовій системі координат осереднюються, одержуючи таким чином результуючу координату. Сам компенсатор працює наступним способом. При невеликих нахилах приладу, що виникають у результаті коливань, чи вібрацій, неточної установки в робоче положення осі обертання приладу, візирна вісь його, завдяки зсуву оптичних лінз 9, 10 відносно один одного, зміщається в протилежну до нахилу приладу сторону, зберігаючи тим самим первісний його напрямок. Якщо цей напрямок споконвічно було виставлено суворо вертикально, то воно збереже своє значення. Установка візирної лінії у вертикальне положення здійснюється таким чином. Спочатку пентапризма 4 розвертається в прямовисний напрямок, під прилад установлюється, наприклад ємність з моторною олією і включається підсвічування авто кол і маці йного окуляра 17. Відбивши від масляної поверхні хрест сітки ниток, знову попадає в окуляр оптичної системи. Якщо немає сполучення двох сіток, то юстировочними гвинтами окуляра 17 і обертанням петапризми 4 їх сполучають, закріпивши вісь обертання пентапризми закріпним гвинтом 20. Після чого приводять юстировочними гвинтами реверсійного рівня 18 пухирець рівня на середину. Для перекладу осі візування нагору, відкріплюється гвинт 20 і пентапризма розвертається на 180°. За допомогою мікрометричного гвинта 19 приводиться пухирець реверсійного рівня 18 знову на середину, а візирна вісь у вертикальне положення. При розвороті пентапризми відхилення візирної лінії від вертикалі в основній площині (площині листа) не відбувається, а в перпендикулярній площині залежить від точності установки і погрішності виготовлення самого реверсійного рівня. 9968 4-А . 10 «lr.1 Фіг. З 10 9968 ,13 4-А •1Ъ sM —т. \k Ж± t «Иг. 5 Комп'ютерна верстка Л.Литви ненко Фіг. 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки Укра'їни Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. К и і в - 4 2 , 01601