Прибор для ориентирования

Приборы для ориентирования на местности

При ориентировании на местности для измерения магнитных азимутов и магнитных румбов пользуются буссолями (рис. 2.5, а) и компасами (рис. 2.5, б).

Главные части буссоли или компаса — магнитная стрелка 1, вращающаяся на острие шпиля, и кольцо 2 с угловыми делениями. Северный конец стрелки делают темно-синим или вороненым. В зависимости от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подписывают против направления движения часовой стрелки от 0 до 360°, в румбическом — на концах нулевого диаметра ставят нули, перпендикулярного ему диаметра — 90°. В нерабочем состоянии стрелка приподнята на шпиле и прижата к защитному стеклу арретиром


Рис. 2.5. Приборы для ориентирования по магнитным меридианам:
а — буссоль, б — компас; 1 — стрелка, 2 — кольцо, 3 — арретир, 4, 5 — диоптры

3. Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при измерениях на штатив; ручные, теодолитные, устанавливаемые на угломерные приборы — теодолиты; настольные, укладываемые на карту или план при их ориентировании. Настольная буссоль (рис. 2.5, а) называется ориентир-буссолью.

Штативные, ручные буссоли и компасы имеют приспособление для визирования — наведения на точку линии, азимут которой измеряется. Простейшие виды таких приспособлений — диоптры: глазной 5 и предметный 4. В буссолях линия, соединяющая середины диоптров, постоянно совпадает с нулевым диаметром кольца; в компасах диоптры крепятся на вращающейся крышке.

Принцип измерения азимута линии буссолью заключается в том, что нулевой диаметр буссоли совмещают с направлением этой линии, а по северному концу магнитной стрелки отсчитывают значение азимута или румба.

Например, на рис. 2.5, а такой отсчет равен 335°5’.

В компасе с подвижными диоптрами совмещают северный конец стрелки с нулем кольца, а линию диоптров — с направлением определяемой линии и по указателю предметного диоптра отсчитывают значение азимута данной линии.

Для определения истинного азимута применяют гиротеодолит, сочетающий в себе гироскоп как датчик направления географического меридиана и измеритель углов — теодолит. Гироскоп представляет собой вращающееся устройство, подобное волчку, главная ось которого под действием суточного вращения Земли и силы тяжести всегда занимает положение, параллельное оси вращения Земли, т. е. в плоскости географического меридиана.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ

ПО РЫБОЛОВСТВУ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 1

ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ

ТЕМА: ОРИЕНТИРОВАНИЕ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ.

СТУДЕНТКА I КУРСА ГРУППА ВД-141-1

ЛИПИЛИНА СВЕТЛАНА

РАБОТУ ПРОВЕРИЛ:

ДОЦЕНТ КАФЕДРЫ

МСС И НГД К.Г.М.Н. Кукина Н.А.

МУРМАНСК 2004

Введение.

1. Приборы для ориентирования:

1.1. буссоль;

1.2. компас;

1.3. гиротеодолит.

Литература.

Введение.

При выполнении геодезических работ на местности, работ с кар­той или чертежом необходимо определить положение линии (ориенти­ровать линию) относительно стран света или какого-нибудь направ­ления, принимаемого за исходное.

Ориентирование на местности — это определение своего местоположения относительно сторон горизонта и выделяющихся местных предметов (ориентиров) и точное выдерживание указанного или выбранного направления движения.

Ориентирование заключается в том, что определяют угол между исходным направлением и направлением данной линии. За исходное направление для ориентирования принимают истинный (географи­ческий), магнитный меридианы или ось абсцисс прямоугольной сис­темы координат плана.

1. Приборы для ориентирования.

При ориентировании на местности для измерения магнитных азимутов и магнитных румбов пользуются буссолями и компа­сами.

1.1. Буссоль — точный компас, служащий для ориентирования, оборудованный устройством для визирования.

а – буссоль;1 – стрелка, 2 – кольцо, 3 – арретир

Устройство. Коробка буссоли размещается на пластине со скошенным краем, на которой размещены миллиметровые деления. На пластине иногда помещают круглый уровень, который служит для приведения кольца буссоли с градусными делениями в горизонтальное положение. Основная деталь – магнитная стрелка. В буссолях пользуются магнитными стрелками, подвешенными «ребром». Их изготавливают из вольфрамовой или хромистой стали.

Магнитная стрелка имеет северный синий (воронёный) конец и южный – светлый. Южный конец магнитной стрелки снабжён передвижной муфтой для её уравновешивания. Магнитная стрелка опирается на острие тонкой вертикальной стальной иглы посредством вделанной в неё пяты. Для того, чтобы предохранить острие иглы от повреждений вследствие возможных сотрясений прибора, буссоль снабжается арретирным устройством , при помощи которого стрелка может быть приподнята с острия посредством рычага и прижата к стеклянной крышке коробки.

В зависимо­сти от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца . В азимутальном кольце деления подписывают про­тив направления движения часовой стрелкиот 0 до 360°, в румбическом – на концах нулевого диаметра ставятнули, перпендикулярного ему диаметра – 90°.

Принцип действия. Магнитная стрелка буссоли устанавливается в направлении меридиана, и если навести визирное приспособление буссоли, ось которого совпадает с диаметром шкалы, на какой-либо предмет, то отсчёт по шкале против северного конца стрелки даст величину магнитного азимута направления на этот предмет. Отклонение магнитной стрелки от направления географического меридиана называется магнитным склонением.

Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при измерениях на штатив; ручные, теодолитные, устанавливаемые на угломерные приборы – теодолиты; настольные, укладываемые на карту или план приих ориентирова­нии. Настольная буссоль называется ориентир-буссолью .

Штативные, ручные буссоли имеют приспособление для визирования – наведения на точку линии, азимут которой измеряется.

Простейшие виды таких приспособлений –диоптры. В буссолях линия,соединяющая середину диоптров, постоянно совпадает с нулевым диаметром кольца.

1.2. Компас.

б – компас; 1- стрелка, 2 – кольцо, 4,5- диоптры

Устройство. Главные части компаса – магнитная стрелка 1, вра­щающаяся на острие шпиля, и кольцо 2 с угловыми делениями. В обычных компасах стрелку делают штампованной из стального листа и подвешивают её в плоском положении. Север­ныйконец стрелки делают темно-синим или вороненым. В зависимо­сти от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подписывают про­тив направления движения часовой стрелкиот 0 до 360°, в румбическом – на концах нулевого диаметра ставятнули, перпендикулярного ему диаметра – 90.

Штативные, ручные компасы имеют приспособление для визирования – наведения на точку линии, азимут которой измеряется.

Простейшие виды таких приспособлений –диоптры: глазной 5 и пред­метный -4. В компасах диоптры крепятся на вращающейся крышке.

Принцип действия. В компасе с подвижными диоптрами совмещают северный конец стрелки с нулем кольца, а линию диоптров – с направлением опреде­ляемой линии и по указателю предметного диоптра отсчитывают зна­чение азимута данной линии.

1.3. Гиротеодолит — гироскопическое визирное устройство, предназначенное дляопределения истинного азимута. Гиротеодолит служит для определения азимута (пеленга) ориентируемого направления и широко используется при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических и других работ. По принципу действия гиротеодолит является гирокомпасом и принадлежит к типу наземных гирокомпасов, при помощи которых можно определить направление географического меридиана. Гироскопическое ориентирование точнее магнитного и занимает меньше времени, чем астрономическое измерение азимута.

Принцип действия гироскопа. Гироскопом называется твёрдое тело, быстро вращающееся относительно некоторой оси. Если посредством дополнительного грузика, помещённого ниже центра тяжести, и соответствующей подвески обеспечить возможность перемещения оси вращения гироскопа в горизонтальной плоскости, то такой гироскоп будет иметь две степени свободы, т.е. сможет свободно перемещаться относительно только двух осей – горизонтальной оси гироскопа HH и вертикальной оси VV.

1- направление вращения Земли

Если гироскоп вращается с большой скоростью ( около 24000 об/мин), то вследствие своей инерции он стремится сохранять свою ориентировку в мировом пространстве. В то же время вращение Земли вызывает отклонение центра тяжести гироскопа от отвесной линии, проходящей через точку подвеса, причём этому отклонению препятствует момент силы тяжести противовеса. В результате взаимодействия этого момента с кинетическим моментом гироскоп поворачивается относительно вертикали (прецессирует), ось гироскопа совершает затухающие колебания и постепенно устанавливается по направлению географического меридиана. Таким образом, вектор кинетического момента гироскопа

будет лежать в плоскости меридиана, как и вектор вращения Земли.

Устройство гироскопа. Основными частями являются: датчик направления или чувствительный элемент, совершающий колебания относительно направления меридиана; следящая система, конструктивно связанная с теодолитом; несущая или поддерживающая часть прибора.

Для уменьшения моментов трения и других возмущающих воздействий в подобных гиротеодолитах применены воздушные, жидкостные, торсионные и другие подвесы. Помимо гироскопического чувствительного элемента, гиротеодолит включает угломерное устройство для снятия отсчётов положения чувствительного элемента и определения азимута (пеленга) ориентируемого направления. Угломерное устройство состоит из теодолита и автоколлимационной трубы, жестко связанной с его алидадой. Так как ось гироскопа совершает колебания относительно плоскости меридиана, то направление истинного меридиана в гиротеодолите определяется путём наблюдения при помощи автоколлимационной трубы точек реверсии чувствительного элемента (максимальные отклонения оси гироскопа от истинного меридиана) и их осреднения. Наблюдение ведётся по штриху, проектируемому на зеркале, которое укреплено на чувствительном элементе. При этом визирная линия автоколлимационной трубы будет располагаться параллельно оси гироскопа. Определение азимута (пеленга), ориентируемого с помощью гиротеодолита направления, производится по шкале, связанной с теодолитом. Гиротеодолит обладают высокой точностью (погрешности от единиц угловых минут до нескольких единиц угловых секунд).

Литература.

1. Деймлих Ф. «Геодезическое инструментоведение».

2. Фельдман В.Д. «Основы инженерной геодезии».

При ориентировании на местности для измерения магнитных азимутов и магнитных румбов пользуются буссолями и компасами.

Главные части буссоли или компаса — магнитная стрелка 7, вращающаяся на острие шпиля, и кольцо 2 с угловыми делениями. Северный конец стрелки делают темно-синим или черным. В зависимости от того, как подписаны деления, различают азимуальное и румбическое кольца.

В азимутальном кольце деления юдписывают против направления движения часовой стрелки от О [о 360°, в румбическом на концах нулевого диаметра ставят нули, (ерпендикулярного ему диаметра — 90°. В нерабочем состоянии трелка приподнята на шпиле и прижата к защитному стеклу ар-ютиром 3. Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при из-!ерениях на штатив; ручные; теодолитные, устанавливаемые на тломерные приборы — теодолиты; настольные, укладываемые ^а карту или план при их ориентировании. Настольная буссоль называется ориентир-буссолью.

Штативные, ручные буссоли и компасы имеют приспособле-гие для визирования — наведения на точку линии, азимут которой измеряется. Простейшие виды таких приспособлений — диоптры: предметный 4 и глазной 5. В буссолях линия, соединяющая ередину диоптров, постоянно совпадает с нулевым диаметром :ольца; в компасах диоптры крепятся на вращающейся крышке.

Принцип измерения азимута линии буссолью заключается в ом, что нулевой диаметр буссоли совмещают с направлением той линии, а по северному концу магнитной стрелки отсчитывает значение азимута или румба.

В компасе с подвижными диоптрами совмещают северный конец стрелки с нулем кольца, а линию диоптров — с направленим определяемой линии и по указателю предметного диоптра отчитывают значение азимута данной линии.

Для определения истинного азимута применяют гиротеодолит, очетающий в себе гироскоп как датчик направления географи-[еского меридиана и измеритель углов — теодолит. Гироскоп пред-тавляет собой вращающееся устройство, подобное волчку, глав-[ая ось которого под действием суточного вращения Земли и силы яжести всегда занимает положение, параллельное оси вращения 1емли, т.е. в плоскости географического меридиана.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Приборы для ориентирования на местности

При выполнении геодезических работ на местности, работ с картой или чертежом необходимо определить положение линии (ориентировать линию) относительно стран света или какого-нибудь направления, принимаемого за исходное.

Ориентирование на местности — это определение своего местоположения относительно сторон горизонта и выделяющихся местных предметов (ориентиров) и точное выдерживание указанного или выбранного направления движения.

Ориентирование заключается в том, что определяют угол между исходным направлением и направлением данной линии. За исходное направление для ориентирования принимают истинный (географический), магнитный меридианы или ось абсцисс прямоугольной системы координат плана.

Основная часть

При ориентировании на местности для измерения магнитных азимутов и магнитных румбов пользуются буссолями и компасами.

Буссоль — точный компас, служащий для ориентирования, оборудованный устройством для визирования.

а — буссоль;1 — стрелка, 2 — кольцо, 3 — арретир

Устройство. Коробка буссоли размещается на пластине со скошенным краем, на которой размещены миллиметровые деления. На пластине иногда помещают круглый уровень, который служит для приведения кольца буссоли с градусными делениями в горизонтальное положение. Основная деталь — магнитная стрелка. В буссолях пользуются магнитными стрелками, подвешенными «ребром». Их изготавливают из вольфрамовой или хромистой стали. Магнитная стрелка имеет северный синий (воронёный) конец и южный — светлый. Южный конец магнитной стрелки снабжён передвижной муфтой для её уравновешивания. Магнитная стрелка опирается на острие тонкой вертикальной стальной иглы посредством вделанной в неё пяты.

Для того, чтобы предохранить острие иглы от повреждений вследствие возможных сотрясений прибора, буссоль снабжается арретирным устройством, при помощи которого стрелка может быть приподнята с острия посредством рычага и прижата к стеклянной крышке коробки.

В зависимости от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подписывают против направления движения часовой стрелки от 0 до 360°, в румбическом — на концах нулевого диаметра ставят нули, перпендикулярного ему диаметра — 90°.

Принцип действия. Магнитная стрелка буссоли устанавливается в направлении меридиана, и если навести визирное приспособление буссоли, ось которого совпадает с диаметром шкалы, на какой-либо предмет, то отсчёт по шкале против северного конца стрелки даст величину магнитного азимута направления на этот предмет. Отклонение магнитной стрелки от направления географического меридиана называется магнитным склонением.

Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при измерениях на штатив; ручные, теодолитные, устанавливаемые на угломерные приборы — теодолиты; настольные, укладываемые на карту или план при их ориентировании. Настольная буссоль называется ориентир-буссолью.

Штативные, ручные буссоли имеют приспособление для визирования — наведения на точку линии, азимут которой измеряется.

Простейшие виды таких приспособлений — диоптры. В буссолях линия, соединяющая середину диоптров, постоянно совпадает с нулевым диаметром кольца. местность ориентирование компас буссоль гиротеодолит

Компас

б — компас; 1- стрелка, 2 — кольцо, 4,5- диоптры

Устройство. Главные части компаса — магнитная стрелка 1, вращающаяся на острие шпиля, и кольцо 2 с угловыми делениями. В обычных компасах стрелку делают штампованной из стального листа и подвешивают её в плоском положении. Северный конец стрелки делают темно-синим или вороненым. В зависимости от того, как подписаны деления, различают азимутальное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подписывают против направления движения часовой стрелки от 0 до 360°, в румбическом — на концах нулевого диаметра ставят нули, перпендикулярного ему диаметра — 90.

Штативные, ручные компасы имеют приспособление для визирования — наведения на точку линии, азимут которой измеряется.

Простейшие виды таких приспособлений — диоптры: глазной 5 и предметный -4. В компасах диоптры крепятся на вращающейся крышке.

Принцип действия. В компасе с подвижными диоптрами совмещают северный конец стрелки с нулем кольца, а линию диоптров — с направлением определяемой линии и по указателю предметного диоптра отсчитывают значение азимута данной линии.

Гиротеодолит — гироскопическое визирное устройство, предназначенное для определения истинного азимута. Гиротеодолит служит для определения азимута (пеленга) ориентируемого направления и широко используется при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических и других работ. По принципу действия гиротеодолит является гирокомпасом и принадлежит к типу наземных гирокомпасов, при помощи которых можно определить направление географического меридиана. Гироскопическое ориентирование точнее магнитного и занимает меньше времени, чем астрономическое измерение азимута.

Принцип действия гироскопа. Гироскопом называется твёрдое тело, быстро вращающееся относительно некоторой оси. Если посредством дополнительного грузика, помещённого ниже центра тяжести, и соответствующей подвески обеспечить возможность перемещения оси вращения гироскопа в горизонтальной плоскости, то такой гироскоп будет иметь две степени свободы, т.е.

сможет свободно перемещаться относительно только двух осей — горизонтальной оси гироскопа HH и вертикальной оси VV.

1- направление вращения Земли

Если гироскоп вращается с большой скоростью ( около 24000 об/мин), то вследствие своей инерции он стремится сохранять свою ориентировку в мировом пространстве. В то же время вращение Земли вызывает отклонение центра тяжести гироскопа от отвесной линии, проходящей через точку подвеса, причём этому отклонению препятствует момент силы тяжести противовеса. В результате взаимодействия этого момента с кинетическим моментом гироскоп поворачивается относительно вертикали (прецессирует), ось гироскопа совершает затухающие колебания и постепенно устанавливается по направлению географического меридиана. Таким образом, вектор кинетического момента гироскопа будет лежать в плоскости меридиана, как и вектор вращения Земли .

Устройство гироскопа. Основными частями являются: датчик направления или чувствительный элемент, совершающий колебания относительно направления меридиана; следящая система, конструктивно связанная с теодолитом; несущая или поддерживающая часть прибора.

Для уменьшения моментов трения и других возмущающих воздействий в подобных гиротеодолитах применены воздушные, жидкостные, торсионные и другие подвесы. Помимо гироскопического чувствительного элемента, гиротеодолит включает угломерное устройство для снятия отсчётов положения чувствительного элемента и определения азимута (пеленга) ориентируемого направления. Угломерное устройство состоит из теодолита и автоколлимационной трубы, жестко связанной с его алидадой. Так как ось гироскопа совершает колебания относительно плоскости меридиана, то направление истинного меридиана в гиротеодолите определяется путём наблюдения при помощи автоколлимационной трубы точек реверсии чувствительного элемента (максимальные отклонения оси гироскопа от истинного меридиана) и их осреднения. Наблюдение ведётся по штриху, проектируемому на зеркале, которое укреплено на чувствительном элементе. При этом визирная линия автоколлимационной трубы будет располагаться параллельно оси гироскопа. Определение азимута (пеленга), ориентируемого с помощью гиротеодолита направления, производится по шкале, связанной с теодолитом. Гиротеодолит обладают высокой точностью (погрешности от единиц угловых минут до нескольких единиц угловых секунд).

Размещено на Allbest.ru

При ориентировании на местности для измерения магнитных азимутов и магнитных румбов пользуются буссолями (рис.5, а) и компасами (рис. 5, 6).

Главные части буссоли или компаса — магнитная стрелка 1, вращающаяся на острие шпиля, и кольцо 2 с угловыми делениями. Северный конец стрелки делают темно-синим или вороненым. В за­висимости от того, как подписаны деления, различают азимуталь­ное и румбическое кольца. В азимутальном кольце деления подпи­сывают против направления движения часовой стрелки от 0 до 360°, в румбическом — на концах нулевого диаметра ставят нули, пер­пендикулярного ему диаметра — 90°. В нерабочем состоянии стрел­ка приподнята на шпиле и прижата к защитному стеклу арретиром 3.

Рис.5. Приборы для ориентирования по магнитным меридианам:

а — буссоль, б — компас; 1 — стрелка, 2 — кольцо, 3 — арретир, 4,5 — диоптры

Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при измерени­ях на штатив; ручные, теодолитные, устанавливаемые на угломер­ные приборы — теодолиты; настольные, укладываемые на карту или план при их ориентировании. Настольная буссоль(рис.5, а) называется ориентир-буссолью.

Штативные, ручные буссоли и компасы имеют приспособление для визирования — наведения на точку линии, азимут которой измеряется. Простейшие виды таких приспособлений — диоптры: глазной 5 и предметный 4. В буссолях линия, соединяющая середи­ны диоптров, постоянно совпадает с нулевым диаметром кольца; в компасах диоптры крепятся на вращающейся крышке.

Принцип измерения азимута линии буссолью заключается в том, что нулевой диаметр буссоли совмещают с направлением этой линии, а по северному концу магнитной стрелки отсчитывают зна­чение азимута или румба. Например, на рис. 2.5, а такой отсчет равен 335°05′.

В компасе с подвижными диоптрами совмещают северный конец стрелки с нулем кольца, а линию диоптров — с направлением опре­деляемой линии и по указателю предметного диоптра отсчитывают значение азимута данной линии.

Для определения истинного азимута применяют гиротеодолит, сочетающий в себе гироскоп как датчик направления географичес­кого меридиана и измеритель углов — теодолит. Гироскоп пред­ставляет собой вращающееся устройство, подобное волчку, главная ось которого под действием суточного вращения Земли и силы тяжести всегда занимает положение, параллельное оси вращения Земли, т. е. в плоскости географического меридиана.

4. Прямая и обратная геодезические задачи

В системе плоских прямоугольных координат многие геоде­зические расчеты основаны на формулах решения прямой и об­ратной геодезических задач.

В прямой геодезической задаче известны горизонтальное проложение d прямого отрезка 1—2 (рис. 6), его дирекционный угол α, координаты х1 и у1 начальной точки 1. Требуется вычис­лить координаты х2, у2, точки 2.

Рис. 6.

Прямая и обратная геодезические задачи Рис. 7. Знаки приращений координат, дирекционные углы и румбы

в различных четвертях

Сначала вычисляются приращения координат:

(1)

а затем искомые координаты:

х2 = х1 + Δх

у2 = у1 + Δу (2)

Знак приращения координат Δх и Δу зависит от направления отрезка 1—2 (рис.7) и соответствует знаку cos α и sin α. При вычислениях с использованием румба r значениям Δх и Δу при­писывают знак «плюс» или «минус».

Пример 1. Вычислить координаты точки 2 х2 и у2 , если дли­на линии 1—2 d1-2 = 100,00 м, дирекционный угол α1-2 = 125° 20′, координаты точки 1 х1= 500,00 м, у1 = 1000,00 м.

Решение. Для вычисления используют румбы или дирекционные углы. Найдем вначале румб r1-2 = ЮВ : (180° — α1-2)= ЮВ : 54° 40′, а затем Δx = 100,00 · cos 54° 40′ = 57,83 м;

Δy = 100,00 · sin 54° 40′ = 81,58 м. Определив знак Δx и Δу, по формуле 2 вычислим x2 и у2 :

В обратной геодезической задаче по известным координатам х1 и y1, x2 и y2 конечных точек отрезка прямой 1—2 (см. рис.6) вычисляют горизонтальное проложение d, румб r1-2 и дирекци­онный угол α1-2.

Вначале вычисляют тангенс румба:

(3)

а затем численное значение румба: r = arc tg (Δу/Δx).

По знакам разностей у2 — у1 и x2 — х1 определяют название четверти румба (см. рис.7) и вычисляют дирекционный угол α (см. табл.1). Длину отрезка 1—2 находят по следующим фор­мулам:

(4)

Пример 2. Вычислить длину d1-2 и дирекционный угол α1-2 линии 1—2, если известны координаты точек 1 и 2:

х1 = 200,00 м; у1 = 400,00 м, х2 = 286,34 м и y2 = 349,54 м.

Решение. По формуле (3) рассчитаем

Добавить комментарий

Закрыть меню