теодолит для задания наклонных плоскостей

Формула изобретения

Теодолит для задания наклонных плоскостей, содержащий опорный элемент с двумя боковыми подставками и вертикальными круговыми направляющими, цилиндрическую обойму, на одном конце которой размещен с возможностью вращения элемент направления визирного луча, а на другом - ролик с возможностью перекатывания по вертикальным круговым направляющим, две каретки и две пары поворотных рычагов, причем каретки установлены с возможностью перекатывания в неподвижных направляющих на поверхности цилиндрической обоймы, а первая и вторая пары поворотных рычагов одним своим концом закреплены с возможностью вращения на боковых подставках, а вторым концом на одной из кареток, длины поворотных рычагов равны расстоянию от точки на элементе направления визирного луча, пересекаемого осью цилиндрической обоймы, до оси вращения каждого из рычагов, две первые секторные шестерни, которые размещены на валах осей вращения поворотных рычагов, червяк, укрепленный на подставке с возможностью взаимодействия с обеими шестернями, а также вертикальный круг, установленный на оси вращения одной из шестерен, отличающийся тем, что в нем элемент направления визирного луча представлен зрительной трубой, которая жестко скреплена с дополнительной осью вращения и имеет изогнутость в своей средней части, а внутри содержит две ромбические призмы, введен узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, содержащий корпус, занимающий верхнюю часть цилиндрической обоймы, цилиндрический элемент, закрепленный в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, которая перпендикулярна оси цилиндрической обоймы, дополнительную ось вращения зрительной трубы, установленную на цилиндрическом элементе перпендикулярно оси вращения цилиндрического элемента, а также второй сектор червячного колеса, жестко скрепленный с цилиндрическим элементом, причем вершина сектора находится на оси вращения цилиндрического элемента, червяк, установленный на корпусе цилиндрической обоймы с возможностью взаимодействия с сектором второго червячного колеса и содержащий на одном своем конце рукоятку, а на противоположном шестерню, посредством которой поддерживается кинематическая связь со счетным устройством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназначено для выноса в натуру плоскостей, для которых заданы проектом два уклона, то есть отдельно по оси икс и отдельно по оси игрек.

Известно устройство для задания наклонных плоскостей, содержащее горизонтальный и вертикальный круги, горизонтальную и вертикальную оси, а также дополнительную ось и зрительную трубу, изогнутую в своей средней части и содержащую внутри две ромбические призмы, размещенную на дополнительной оси вращения, а также узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, который позволяет непосредственно задавать строящейся плоскости уклоны с учетом величин i_x и i_y (патент РФ №2160429, кл. G 01 С 1/02, Бюллетень изобретений №34, 2000г.) [1].

Недостатком данного устройства является то, что им можно задавать требуемые наклонные плоскости только в полосе сектора шириною примерно в 75, то есть недостаточной для охвата планировочными работами всей ширины, например, взлетно-посадочной полосы строящегося аэродрома. Это вынуждает многократно увеличивать число стоянок инструмента, то есть увеличить объем работ.

Наиболее близким к изобретению является устройство, основанное на принципе развертки падающего на отражательный элемент лазерного луча, содержащее лазер и коллиматор, помещенные в цилиндрическую обойму, в верхней части которой расположен электродвигатель, имеющий полый вал, через который проходит лазерный пучок, а на торце вала укреплен оптический отражательный элемент. Содержатся также две пары поворотных рычагов, которые одним своим концом закреплены с возможностью вращения на боковых подставках, а вторым концом соединены шарнирно с цилиндрической обоймой.

В данном устройстве луч лазера при вращении пентапризмы уже может описывать заданную наклонную плоскость (патент РФ №2178546, кл. G 01 С 5/00, Бюллетень изобретений №2, 2002 г.) [2].

Это устройство и принято за прототип.

Недостатком данного устройства является то, что им нельзя непосредственно задавать на местности такие плоскости, для которых в проекте указан уклон по двум осям. Данный прибор может учитывать только один уклон, а поэтому на производстве по заданным в проекте i_x и i_y сперва определяют общий наибольший уклон и его азимутальное направление, а далее строят наклонную плоскость по вычисленному общему уклону.

Все это отнимает много времени.

Задача изобретения - повышение производительности труда за счет исключения в работе предвычислений общего наибольшего уклона, а также отыскания на местности азимутального направления этого наибольшего уклона.

Указанный технический результат достигается тем, что в теодолите, содержащем опорный элемент с основанием, на котором выполнены вертикальные круговые направляющие, и двумя боковыми подставками, а также цилиндрической обоймой, на одном конце которой размещен с возможностью вращения элемент направления визирного луча, а на другом - ролик с возможностью перекатывания по вертикальным круговым направляющим; две каретки и две пары поворотных рычагов, причем каретки установлены с возможностью перекатывания в неподвижных направляющих на поверхности цилиндрической обоймы, первая и вторая пары поворотных рычагов, которые одним освоим концом закреплены с возможностью вращения на боковых подставках, а вторым своим концом - с одной из кареток, а длины поворотных рычагов равны расстоянию от оси вращения каждого из них до точки элемента направления визирного луча, пересекаемой осью цилиндрической обоймы; две секторные шестерни, размещенные на валах вращения поворотных рычагов; червяк, укрепленный на подставке с возможностью взаимодействия с обеими шестернями, а также вертикальный круг, установленный на оси вращения одной из шестерен. В предложенном решении элемент направления визирного луча представлен зрительной трубой, изогнутой в своей средней части и содержащей две ромбические призмы, она жестко скреплена с дополнительной осью вращения; введен также узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, содержащий корпус, занимающий верхнюю часть цилиндрической обоймы, цилиндрический элемент, закрепленный в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, которая перпендикулярна оси вращения цилиндрического элемента; червяк, установленный на корпусе цилиндрической обоймы с возможностью взаимодействовать с сектором второго червячного колеса и содержащий на одном своем конце рукоятку, а на противоположном - шестерню, посредством которой поддерживается кинематическая связь со счетным устройством.

Введение в устройство узла крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы позволяет непосредственно задавать строящейся плоскости уклоны с учетом величин i_x и i_y, то есть уклонов по двум осям. У известных аналогов непосредственно мог учитываться лишь один уклон оси цилиндрической обоймы. В предложенном же решении дополнительная ось вращения зрительной трубы может совершать наклон также и в плоскости, перпендикулярной плоскости перемещения оси цилиндрической обоймы.

Придание зрительной трубе изогнутой формы в месте ее соединения с дополнительной осью вращения, а также размещение внутри трубы двух ромбических призм обеспечивает обход визирным лучом препятствия в виде подвеса Гука, являющегося точкой пересечения осей цилиндрической обоймы, вертикальной, визирной, вращения цилиндрического элемента и дополнительной. Кроме того, использование зрительной трубы упрощает решение задач по выносу на наклонную плоскость проектных точек, например, при монтаже технологического оборудования, кроме того, повышается точность работ за счет увеличения точности визирования.

На фиг.1 изображено в аксонометрии предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - продольный разрез; на фиг.3 показан поперечный разрез.

Устройство включает опорный элемент с основанием 1 и двумя боковыми подставками 2; первую 3 и вторую 4 пары поворотных рычагов, закрепленных одним своим концом на подставках 2 с возможностью вращения, а вторым своим концом шарнирно: первая пара рычагов 3 - с первой кареткой 5, вторая пара 4 - со второй кареткой 6; цилиндрическую обойму 7, на одном конце которой размещен ролик 8 с возможностью перекатывания по вертикальным круговым направляющим 9, а на другом конце размещен узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы. Узел включает корпус 10, являющийся верхней частью цилиндрической обоймы, цилиндрический элемент 11, закрепленный в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, перпендикулярной оси цилиндрической обоймы, и дополнительную ось вращения зрительной трубы 12, установленную на цилиндрическом элементе перпендикулярно оси вращения цилиндрического элемента. Зрительная труба 13, жестко скрепленная с дополнительной осью вращения 12, в своей средней части выполнена изогнутой, а внутри ее установлены две ромбические призмы 14 и 15, обеспечивающие поднятие луча над преградой - подвесом Гука. Оптические характеристики системы подобраны таким образом, что качество изображения не улучшается. На валах 16 и 17 осей вращения поворотных рычагов 3 и 4 жестко закреплены первые секторные шестерни 18 и 19, а на подставке 2 размещен червяк 20, имеющий возможность взаимодействовать с шестернями 18 и 19. На валу оси вращения шестерни 19 и поворотного рычага 4 установлен вертикальный круг 21. Имеется пружина 22, что размещена на поверхности цилиндрической обоймы 7, одним своим концом она упирается о выступ 23, а вторым - в первую каретку 5. Имеется также второй сектор червячного колеса 24, жестко скрепленный с цилиндрическим элементом 11, причем вершина сектора находится на оси вращения цилиндрического элемента, и червяк 25, установленный на корпусе цилиндрической обоймы 7 с возможностью взаимодействия со вторым сектором червячного колеса и содержащий на одном своем конце рукоятку, а на противоположном - шестерню, посредством которой поддерживается кинематическая связь со счетным устройством 26.

Устройство работает следующим образом.

Пусть идет построение взлетно-посадочной полосы аэродрома. Территория полосы разбита на квадраты установленных размеров, а размещение квадратов увязывается с расположением осей: продольной (икс) и поперечной (игрек). Инструмент размещают над выбранной точкой с проектной отметкой на оси полосы, где его центрируют, приводят в рабочее положение, после замеряют его высоту и помечают на рейке. Пользуясь винтом 20 и ориентируясь по показаниям вертикального круга 21, придают нужный уклон оси цилиндрической обоймы, то есть проектный уклон по оси икс, а затем с помощью винта 25 и ориентируясь по показаниям счетного устройства 26, придают дополнительной оси вращения зрительной трубы 12 второй поперечный уклон, то есть уклон по оси игрек. Далее направляют визирный луч теодолита на контрольную точку, взятую на оси полосы в некотором удалении от инструмента. В этой точке устанавливается рейка на штырь, ранее вбитый в землю на проектную отметку традиционными методами. Средняя горизонтальная нить зрительной трубы должна совпадать с меткой "высота инструмента" на рейке. Аналогичным образом визирный луч инструмента направляется после и на другие контрольные точки вокруг инструмента. Точки эти должны размещаться и на периферии полосы, например на вершинах квадратов, примыкающих к будущему лотку полосы. Когда зафиксировано совпадения визирного луча с меткой на рейке во всех контрольных точках, горизонтальный круг закрепляется. Далее идет обозначение на местности всей наклонной площадки. Для этого поочередно визирный луч направляют на каждую из вершин квадратов, обозначенных на площадке. Там в землю вбивается кол, а на кол устанавливается рейка. Погружение кола в землю продолжается до тех пор, пока горизонтальная нить зрительной трубы не сольется с меткой "высота инструмента" на рейке.

По завершении работ можно будет зрительно представить очертания наклонной площадки. Такая плоскость пройдет через верхние срезы выставленных кольев. Для выполнения разбивочных работ на левой половине взлетно-посадочной полосы инструмент перенастраивают. Касается это только поперечного уклона. Если ранее отрицательный уклон был, например, в правую сторону, то во втором случае спуск будет в левую сторону от оси полосы. Перенастройка достигается вращением червяка 25 и показаниям счетчика 26. На момент подачи заявки имелись лишь эскизные чертежи на предлагаемое устройство. В качестве примера конкретного выполнения вновь вводимого узла крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы можно, например, принять сектор червячного колеса 24 с радиусом 54 мм. Тогда при модуле 03 на полном круге будет 360 зубьев. Это означает, что один оборот червяка обеспечит наклон дополнительной оси вращения зрительной трубы, то есть наклон по оси игрек, на 1. В процессе работы устройства результаты прокручивания червяка 25 фиксируются на счетном устройстве 26.

Использование предложенного устройства повысит производительность труда, так как ликвидируются затраты усилий и времени на предвычисления общего наибольшего уклона, а затем еще отыскания и закрепления на местности этого общего уклона.

Значимость предложенного решения видится и в том, что на данный момент еще не было предложено теодолита, который мог бы задавать наклонную плоскость с учетом величин i_x и i_y путем вращения зрительной трубы на 360 вокруг вертикальной оси.

Источники информации

1. Григорашенко И.А., Кузьмин Г.О. Теодолит для задания наклонных плоскостей. Патент Российской Федерации №2160429, G 01 С 1/02, Бюллетень изобретений №34, 2000 г.

2. Григорашенко И.А. Прибор для задания лазерной опорной плоскости. Патент Российской Федерации №2178546, G 01 С 5/00, Бюллетень изобретений №2, 2002 г.