Нивелиры

Нивелир – это геодезический прибор для определения превышений между точками местности с помощью горизонтального визирного луча, данный способ получил название геометрическое нивелирование. Конструкция нивелиров постоянно совершенствуется и изменяется. В настоящее время в строительстве используются оптические, электронные (цифровые), лазерные и гидростатические нивелиры.

Оптические нивелиры различаются по двум основным признакам: по точности и по способу приведения визирной оси в горизонтальное положение.

В соответствии с ГОСТ 10528-90 «Нивелиры. Общие технические условия» по точности нивелиры делятся на три типа:

• высокоточные нивелиры, для нивелирования I и II классов;
• точные нивелиры, для нивелирования III и IV классов;
• технические нивелиры, для обеспечения топографических съёмок, при проведении инженерно-геологических изысканий и при строительстве зданий и сооружений.

Точность оптических нивелиров характеризуется средней квадратической погрешностью измерения превышения на 1 км двойного хода. В таблице приведены основные технические характеристики нивелиров по отечественной классификации.

Следует иметь в виду, что приведенные выше требования по точности действуют только на территории России. К приборам, произведенным за рубежом, эти требования применимы в рамках определения класса точности по российской классификации.

По способу приведения визирной оси в горизонтальное положение нивелиры делятся на два типа:

• нивелиры с уровнем при зрительной трубе;
• нивелиры с компенсатором.

а) Оптические нивелиры, оборудованные специальными компенсаторами для автоматического удержания визирной оси в горизонтальном положении и лимбами для измерения горизонтальных углов, получили в настоящее время достаточно широкое распространение. Конструктивно нивелиры с компенсаторами снабжаются призменными компенсаторами на подвеске в воздушной среде или в магнитном поле, могут быть выполнены по-разному, и с разным качеством. Поэтому при выборе нивелира большое значение имеют не только конструктивные особенности компенсатора, но и качество изготовления предлагаемых заводом-производителем геодезических приборов.

Например, при проведении работ, требующих технической точности, очень хорошо зарекомендовали себя нивелиры с магнитным демпфером (компенсатором). При проведении работ, требующих использования точных нивелиров, часто отдают предпочтение приборам с воздушным демпфером. «Dampfer» в переводе с немецкого языка на русский язык означает «гаситель колебаний», «амортизатор» или «успокоитель». Справедливости ради следует отмстить, что первый в мире нивелир с компенсатором был изготовлен в СССР в 1946 году. С точки зрения эксплуатации, нивелиры с компенсаторами достаточно чувствительны к небрежному обращению: падениям, встряскам и т.п. Нивелир с призменным компенсатором изображен на рисунке.

Схема нивелира с компенсатором призменного типа

б) Оптические нивелиры с уровнем при зрительной трубе. Главным конструктивным отличием данного типа нивелиров от нивелиров, оборудованных компенсаторами, является то, что визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение устанавливают вручную. Визирная ось зрительной трубы приводится в горизонтальное положение с помощью элсвациошюго винта, ориентируясь при этом на цилиндрический уровень, связанный со фителмюй грубой. Перед каждым взятием отсчета по нивелирной рейке визирную ось нивелира приводят в горизонтальное положение, добиваясь совмещения изображения концов пузырька цилиндрического уровня в поле зрения зрительной трубы (в устаревших моделях типа Н-3, НВ-1 и т.д.) или совмещения концов цилиндрического уровня с нуль-пунктом (более современные модели, типа 4Н-5Л).

С точки зрения эксплуатации нивелиры данного типа надежны, менее чувствительны к небрежному отношению, ремонтно пригодны в полевых условиях, легко приводятся в рабочее состояние, отличаются невысокой ценой и просты в обращении. И тем не менее, их доля среди оптических нивелиров стремительно снижается, уступая нивелирам, оборудованными компенсаторами.

В настоящее время практически все высокоточные и точные нивелиры изготавливаются с компенсаторами.

в) Электронные (цифровые) нивелиры являются в некотором роде новинкой в области геодезического приборостроения. Для работы данных приборов используются рейки с нанесенным BAR-кодом. Цифровые нивелиры не только автоматически снимают отсчет по рейке, но и вычисляют расстояние до нее. Результаты выводятся на экран, Существуют модели, снабженные устройством накопления данных и электронным лимбом для измерения горизонтальных углов. Такие приборы могут применяться для съемки местности «горизонтальным лучом» и при разбивочных работах. Цифровые технологии позволяют существенно расширять возможности нивелиров и области их применения.

Современные электронные модели нивелиров позволяют выполнять геодезические измерения на строительной площадке в сложных условиях. Они могут работать при низкой освещенности, в тоннелях, внутри зданий и даже ночью с помощью вспышки. «Электронный глаз» исключает ошибки отсчетов и записи при нивелировании на строительной площадке. Как правило, такие приборы оборудуются простой и удобной клавиатурой, снабжаются простым пользовательским интерфейсом и снабжаются датчиками предупреждения при допустимых отклонениях нивелира от горизонта.

г) Лазерные нивелиры – это приборы, позволяющие строить горизонтальные, вертикальные или наклонные опорные лазерные плоскости. Применяются при планировке местности, монтаже различных конструкций, строительстве и отделке помещений. Лазерные нивелиры используются также для автоматического управления строительной и землеройной техникой. К числу последних разработок можно отнести лазерные нивелиры FG-L3 и FG-VL3 производства Германии.

Лазерные нивелиры позволяют решать самый широкий круг практических задач. Их использование не требует специальной подготовки исполнителей, поэтому они находят широкое применение при монтаже конструкций и отделочных работах, заменив собой привычные уровни и отвесы.

д) Гидростатические нивелиры – это приборы, действующие по законам гидромеханики равновесия жидкостей под действием применяемых к ним сил. Применяются для решения геодезических задач в геофизических исследованиях, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.

Нивелирные рейки для оптических нивелиров изготавливают из выдержанной древесины или алюминиевых сплавов. Они бывают: цельными складными, раздвижными, а также односторонними и двухсторонними длиной 3, 4 или 5 м. Для электронных нивелиров используют специальные рейки с нанесенным BAR-кодом.