Базисные приборы

Базисные приборы в геодезии

БАЗИСНЫЕ ПРИБОРЫ служат для измерения в полевой обстановке базисов тригонометрических сетей; они д. б. очень точны и удобны для полевых работ. Каждый базисный прибор (линейная мера) прежде всего д. б. сличен с «нормальной мерой», длина которой служит основой всех измерений. Базисный прибор должен быть снабжен нормальной мерой, компаратором, и термометрами для наблюдения и точного учета изменений температуры жезлов; металлические жезлы при измерении не должны прикасаться друг к другу, так как при таких прикосновениях возможны толчки; поэтому при жезлах д. б. приспособления для измерения промежутков между ними; жезлы помещаются на подставках, при помощи которых они перемещаются в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В настоящее время базисные приборы подразделяются на приборы с жезлами и приборы с инварными проволоками.

В свою очередь приборы с жезлами делятся на виды по роду жезлов: концевые, штриховые, простые, биметаллические и компенсационные. 1) В концевом жезле его длина определяется между крайними точками (концами); для правильного применения, таких жезлов нужно иметь четыре. 2) В штриховых жезлах длина их считается между штрихами, которые поставлены вблизи их концов. 3) Простые жезлы изготовляются из одного какого-нибудь металла: железа, стали, инвара, стекла и т. д. (приборы Теннера, Струве, Порро и Ибаньеса). 4) Биметаллические жезлы состоят из двух полос разных металлов, скрепленных в одном конце, а другие два конца могут свободно перемещаться при удлинении от изменения температуры; если известны коэффициенты расширения металлов, их относительное удлинение от температуры, то можно узнать абсолютную их длину, не зная температуры жезлов, по формулам:

bazis pribor 1

где l1 и l2 - искомая длина жезлов, l0 — начальная длина жезла при эталонной температуре, k1 и k2 - коэффициенты расширения жезлов. Чем больше разность этих коэффициентов, тем точнее определяются k1 и k2, и поэтому в биметаллических приборах подбирают металлы с очень различными коэффициентами расширения. Например, жезлы Репсольда сделаны из стали и цинка, жезлы Бесселя - из железа и цинка, в приборе Борда - из платины и меди, в приборе Порро - из стали и меди и т. д. 5) При устройстве компенсационных жезлов также применяют разные металлы, с таким расчетом, чтобы их удлинение взаимно уравновешивалось и расстояние между конечными штрихами все время, при разных температурах, сохранялось неизменным.

В России, преимущественно, применялся прибор Струве, а в настоящее время в СССР, помимо прибора Струве, применяется прибор Иедерина. Прибор Струве состоит из нормального жезла и четырех рабочих жезлов, все из кованого железа длиной по два туаза (старая французская мера, равная 1,949 м). Эти жезлы, обложенные ватой, обернутые полотняными лентами, помещены в деревянные, окрашенные в белый цвет ящики с целью предохранения их от резких колебаний температуры; жезлы имеют концевую меру и оба конца жезлов во время работ выдаются наружу из ящиков. На одном из концов каждого жезла прикреплена на горизонтальной оси, перпендикулярно к жезлу, стрелка с рычажком, которая от прикосновения соседнего жезла меняет свое положение; такое устройство носит название «фюльгебеля» (чувствительный рычаг). Показания стрелки отсчитываются по делениям дуги и указывают на перемещение конца жезла с точностью до 0,001 дм. Во время работ жезлы в ящиках укладываются на табуреты. В каждом жезле сделано по два углубления, в которые вставлены термометры для определения температуры жезлов во время измерения базисов. Длина каждого рабочего жезла определяется по нормальному жезлу на особом компараторе Струве. Перед работами базисный прибор Струве всесторонне исследуется, чтобы при измерении базиса можно было учесть все обстоятельства, влияющие на точность результатов. Исследования начинаются с компаратора, на котором изучаются передвижения микрометра и устанавливается точность определения длины рабочих жезлов. Из многократных наблюдений установлено, что длина жезлов м. б. определена с относительной ошибкой 1 : 2500000. Далее исследуются термометры жезлов, по показаниям которых вводится температурная поправка. Потом исследуются деления прикрепленных к жезлам уровней, по которым жезлы, во время измерения базиса, приводятся в горизонтальное положение; это исследование можно производить на особом испытателе уровней или на трубе универсального инструмента. В последнем случае уровень снимают с жезла, ставят на трубу универсала и делают отсчет по делениям уровня и по вертикальному кругу универсала; затем слегка меняют положение трубы: разность отсчетов по уровню будет соответствовать разности отсчетов по вертикальному кругу, а отсюда легко определить цену одного деления уровня в угловой мере (в секундах).

Истинные значения показаний стрелки фюльгебеля определяют при помощи микрометра компаратора. Базисный прибор Иедерина состоит из нескольких инварных проволок (2—6), длиной около 24 м, диаметром - 1,7 мм, весом - 0,4 кг, двух гирь по 10 кг каждая, нескольких термометров-пращей, 30—40 штативов с целиками и двух треног с блоками. Проволоки изготовлены из сплава 64% стали и 36% никеля; на такой сплав перемена температуры мало влияет, и он называется «неизменный», или «инвар»; коэффициент расширения инвара доходит до 1 : 3000000 на 1°.

Базисный прибор Иедерина

Однако для комнарирования проволок, при измерении базиса, в промежутках времени между этими работами следует измерять температуру проволок, чтобы следить за их длиной. Инварные проволоки имеют по концам хорошо напаянные шкалы с сантиметровыми и миллиметровыми делениями; шкалы кончаются ушками, к которым можно пристегивать добавочную тонкую стальную проволоку, движущуюся по блоку треножника и натягивающую при помощи гири большую проволоку. При эталонировании и при измерении базиса проволоки должны иметь совершенно одинаковое натяжение, при котором определяется на компараторе длина прямой линии - хорды, соединяющей нули шкал проволоки при температуре наблюдения. При хранении и перевозке, проволоки наматываются свободно на барабаны диаметром около 0,5 м. Нужно внимательно следить за тем, чтобы при перевозке и во время работ проволоки не подвергались никаким ударам. Для отсчитывания по шкалам вытянутой вдоль базиса проволоки применяются штативы с целиками. Металлические целики штатива устроены так, что они могут передвигаться при помощи микрометрического винта, поперек базиса, и точка целика точно может быть подведена к шкале проволоки. Вместо штативов иногда применяют прочные деревянные колья, в верхнюю поверхность которых вместо целиков забивают граммофонные иглы. Для нивелирования штативов или кольев нужны нивелир и рейки, а для точной установки штативов и кольев по линии базиса - теодолит. Базисным прибором Струве с бечевой производится измерение базиса деревянным жезлом по бечеве, натянутой на колья. Прибор весь состоит из нормальной меры, деревянного, из ели, жезла размерами 3x0,04x0,06 м, по краям которого имеются оковки со штрихами, а через метр - пластинки, тоже со штрихами, и из линейки-компаратора, при помощи которой длина деревянного жезла сличается с нормальной мерой. Линейка, размером около 1 м, на одном конце имеет неподвижный индекс, а на другом - подвижный индекс с микрометром. При помощи этой линейки длину одной из трех секций жезла сличают с нормальной мерой. Бечева должна быть хорошо вытянутой, просмоленной, диаметром около 10—12 мм, длиной 500— 600 м. Колья для вешения бечевы должны иметь размеры: 2 м высоты и 6—7 см в диаметре; число кольев 30—40 штук.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.