Cấu tạo máy thủy bình và kiểm nghiệm máy thủy bình

Đăng ngày 09:22, 17/01/2017
1. Cấu tạo máy thủy bình (máy thủy chuẩn) Máy thủy chuẩn cấu tạo bởi ba bộ phận chính: bộ phận ngắm, bộ phận cân bằng và bộ phận cố định. a. Bộ phận ngắm Bộ phận ngắm máy thủy chuẩn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận, nhưng quan trọng nhất là ống kính (hình 2.31). Nhìn chung ống kính máy thủy chuẩn có cấu tạo tương tự như ống kính máy kinh vĩ, tuy nhiên có ba điểm khác sau: + Độ phóng đại ống kính máy thủy chuẩn thường lớn hơn máy kinh vĩ. + Ống kính máy thủy chuẩn không..
Cấu tạo máy thủy bình và kiểm nghiệm máy thủy bình

1. Cấu tạo máy thủy bình (máy thủy chuẩn)

Máy thủy chuẩn cấu tạo bởi ba bộ phận chính: bộ phận ngắm, bộ phận cân bằng và bộ phận cố định.

a. Bộ phận ngắm

Bộ phận ngắm máy thủy chuẩn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận, nhưng quan trọng nhất là ống kính (hình 2.31).

Nhìn chung ống kính máy thủy chuẩn có cấu tạo tương tự như ống kính máy kinh vĩ, tuy nhiên có ba điểm khác sau:

+ Độ phóng đại ống kính máy thủy chuẩn thường lớn hơn máy kinh vĩ.

cau tao may thuy binh

+ Ống kính máy thủy chuẩn không có bàn độ đứng.

+ Trục ngắm ống kính máy thủy chuẩn luôn được đưa về phương nằm ngang.

b- Bộ phận cân bằng: Tùy theo loại máy mà bộ phận cân bằng có thể là cân bằng thủ công nhờ vít nghiêng và ống thủy dài hoặc cân bằng tự động.

* Bộ phận cân bằng của máy thủy chuẩn cơ: các máy thủy chuẩn cơ được cân bằng nhờ vít nghiêng và ống thủy dài. Cấu tạo máy thủy chuẩn cân bằng bằng vít nghiêng và ống thủy dài được mô tả ở hình 2.31.

Có hai đặc điểm của loại máy này là:

+ Trục ngắm của ống kính CC’ không gắn cố định với trục đứng VV’, chính vì thế khi điều chỉnh vít nghiêng thì trục ngắm CC’ của ống kính có thể quay được những góc nhỏ trong mặt phẳng thẳng đứng chứa trục CC’.

+ Ống thủy dài có trục LL’ được gắn cố định và song song với trục ngắm CC’ của ống kính.

Khi cân bằng máy thủy chuẩn loại này, trước tiên người ta cân bằng sơ bộ bằng ống thủy tròn, sau đó cân bằng chính xác máy bằng cách điều chỉnh vít nghiêng để đưa bọt nước ống thủy dài vào giữa thì trục ngắm sẽ nằm ngang.

* Bộ phận cân bằng của máy thủy chuẩn tự động: nguyên lý chung của hệ cân bằng tự động là tính tự cân bằng của con lắc khi treo khi nó ở trạng thái tự do.

Hình 2.33a là trường hợp ống kính nằm ngang, số đọc o1 ở trên mia (1) sẽ qua quang tâm kính vật (2) cho ảnh trùng với tâm màng dây chữ thập O. Ở hình 2.33b là trường hợp ống kính bị nghiêng một góc nhỏ ε , khi đó số đọc o1 được tạo ảnh tại o’ còn tâm O màng dây chữ thập sẽ trùng với số đọc o2 trên mia. Điều đó có nghĩa tâm màng dây chữ thập đã dịch chuyển khỏi trục nằm ngang một đoạn oo’. Nhiệm vụ của bộ cân bằng tự động là làm cho O trùng với o’. Từ hình 2.33.b ta có:

oo’ = f.tgε = s.tgβ vì ε và β nhỏ nên f.ε = s.β

Như vậy, để o trùng với o’ thì tâm màng dây chữ thập phải dịch chuyển một lượng fv.ε và mối quan hệ giữa các đại lượng nên f, ε , s, β phải được xác định bởi hệ số cân bằng k:

cau tao may thuy binh

Hình 2.32d mô tả bộ cân bằng tự động nhờ con lắc lăng kính tiêu biểu. Hệ này gồm một lăng kính tam giác (1) treo

cau tao may thuy binh

bằng sợi dây kim loại mảnh (2) đóng vai trò con lắc; còn hai lăng kính tứ giác (3), (4) được gắn cố định. Vị trí các lăng kính thỏa mãn mối tương quan (5.5) và có k = 6. Các loại máy dùng bộ cân bằng này là: Koni007, Koni004, Ni025, Ni B5…

2. Kiểm nghiệm máy thủy bình.

Các điều kiện hình học của máy thuỷ chuẩn bao gồm:

(1) Trục ống thuỷ dài LL’ phải vuông góc với trục quay VV’ của máy thuỷ chuẩn;

(2) Chỉ ngang dây chữ thập phải nằm ngang;

(3) Trục ngắm ống kính CC’ phải song song với trục ống thủy dài LL’;

( 4) Bộ phận cân bằng tự động phải ổn định.

a. Trục ống thuỷ dài LL’ phải vuông góc với trục quay VV’ của máy thuỷ chuẩn.

Điều kiện này chỉ có ở những máy không có bộ phận cân bằng tự động. Phương pháp kiểm nghiệm tương tự như máy kinh vĩ, tuy nhiên cần lưu ý:

- Vít nghiêng đặt ở vị trí trung bình trước khi kiểm nghiệm.

- Khi điều chỉnh trục ống thuỷ thì nửa khoảng lệch còn lại sẽ được khử nốt bằng điều chỉnh vít nghiêng thay vì phải điều chỉnh bằng hai ốc gá ống thuỷ.

- Khi điều chỉnh xong trục ống thuỷ, cần đánh dấu vị trí vít nghiêng và chỉnh bọt thuỷ tròn cho phù hợp với ống thuỷ dài.

b. Kiểm nghiệm màng dây chữ thập: kiểm nghiệm như máy kinh vĩ.

c. Kiểm nghiệm điều kiện trục ngắm máy thủy chuẩn (góc i)

Để kiểm nghiệm điều kiện này, trên một khu đất đóng ba cọc A, B, C cách đều nhau một khoảng d (khoảng bằng 20m) (hình 2.34).

cau tao may thuy binh

Đầu tiên đặt máy thủy chuẩn chính giữa đoạn BC, mia đặt tại B và C. Sau khi cân bằng máy tiến hành đọc số trên mia B và C.

Nếu trục ngắm nằm ngang (i = 0) thì số đọc trên hai mia tương ứng là b’1 và c’1.

Nếu trục ngắn sai ( i ≠ 0) thì số đọc trên mia B và C tương ứng là b1 và c1.

Sau đó chuyển máy về A, thực hiện tương tự như trên ta sẽ có cặp số đọc tương ứng là b’2, c’2 và b2, c2.

Ta có :

- Trị số chênh cao hBC khi i = 0 là:

hBC = c’1 – b’1 = c’2 – b’2

- Khi i ≠ 0 và máy đặt chính giữa BC là:

hBC = (c1 - ∆h/2) – (b1 - ∆h/2) = c1 - b1

Từ công thức này cho thấy, mặc dù máy có sai số trục ngắm (i ≠ 0) nhưng nếu máy đặt chính giữa hai mia thì kết quả tính hBC sẽ loại trừ được sai số góc i.

- Khi i ≠ 0 và máy đặt tại A thì:

b2 = b’2 + ∆h và c2 = c’2 + 2∆h

- Trị số chênh cao hBC lúc này bằng :

hBC = c’2 – b’2 = (c2 - 2∆h) – (b2 - ∆h) = c2 - b2 - ∆h

Sai số ∆h do ảnh hưởng của trục ngắm sai là:

∆h = (c2 - b2 ) – hBC = (c2 - b2 ) - (c1 – b1 )

Giá trị góc lệch i tính theo công thức :

Trong đó ” = 206265, d: là chiều dài BC.

cau tao may thuy binh

Nếu thì có thể chấp nhận được nếu i > 20” thì điều chỉnh như sau.

Hiệu chỉnh: để nguyên máy ở vị trí A, vặn ốc kích nâng để cho số đọc trên mía tai điểm c trùng với giá trị c2 - 2∆h. Vặn chặt ốc lại và tiến hành điều chỉnh ống thủy dài cho bọt nước vào giữa. Việc kiểm nghiệm này cồn được tiến hành vài ba lần đến khi đạt tiêu chuẩn mới thôi.

d. Kiểm nghiệm sai số của bộ phận cân bằng tự động

Cố định hai cọc A và B trên mặt đất, đặt máy thủy chuẩn tự động chính giữa AB. Tiến hành xác định chênh cao hAB ở năm vị trí bọt nước của ống thủy tròn trên máy như hình 2.35.

cau tao may thuy binh

Ở vị trí 1 điều chỉnh cho bọt nước vào giữa ống; những vị trí còn bọt nước lệch khỏi điểm giữa ống thủy khoảng 2mm qua trái, qua phải, lên trên, xuống dưới. Kết quả đo chênh cao hAB ở bốn vị trí sau so sánh với vị trí 1. Nếu chênh lệch không vượt quá 1mm thì điều kiện này đảm bảo. Nếu vượt quá 1mm thì phải đưa vào xưởng sửa chữa.

3. Mia thuỷ chuẩn

Mia thuỷ chuẩn là loại mia 2 mặt dài 3-4m, một mặt đen và một mặt đỏ. Mặt đen có cấu tạo như mia 1 mặt (mia địa hình), hai mặt đỏ của một cặp mia thường có số ghi ở chân mia chênh nhau 100mm (4475 và 4575). Mia có gắn ống bọt nước tròn để làm căn cứ mia thẳng đứng. Khi đo thuỷ chuẩn với độ chính xác cao nên dùng mia Invar là loại mia chính xác. Giải InVar ở giữa 2 thang chính phụ ở 2 bên. Hiện nay khi đo bằng máy thuỷ chuẩn điện tử người ta thường dùng mia có cấu tạo dưới dạng mã vạch.

3.1. Các phương pháp đo cao hình học.

3.1.1. Nguyên lý chung

Thực chất của đo cao hình học là dùng tia ngắm nằm ngang song song với mặt thủy chuẩn phối hợp với mia thăng bằng để tính ra độ chênh cao giữa 2 điểm (hình 2.37).

cau tao may thuy binh

cau tao may thuy binh

hAB: Là độ chênh cao giữa 2 điểm.

a: Số đọc theo chỉ giữa trên mia dựng ở điểm đã biết độ cao.

b: Số đọc theo chỉ giữa trên mia dựng ở điểm chưa biết độ cao.

Theo độ chính xác giảm dần mà chia ra 5 cấp hạng đo cao hình học: hạng I,

II, III, IV và V (kỹ thuật). Trong xây dựng cơ bản thường đo hạng IV và hạng V (kỹ thuật).

3.1.2. Công tác chuẩn bị tại một trạm đo cao hình học

- Cân bằng máy:

Đối với máy có ốc kích nâng (và ống thủy dài):

Cân bằng sơ bộ máy: Dựa vào ống thủy tròn (vặn 3 ốc cân máy).

Cân bằng chính xác: Dựa vào ống thủy dài (vặn ốc kích nâng).

Đối với máy thủy chuẩn tự động: Chỉ cần cân bằng ống thủy tròn là được.

- Tìm vòng dây chữ thập rõ nét: ngắm điểm bắt mục tiêu hoàn toàn giống ở máy kinh vĩ.

3.1.3. Phương pháp đo cao hình học hạng IV

Phương pháp này dùng máy có độ phóng đại VX > 25x độ nhạy ống thủy dài τ ≤ 25’’/2mm và mia 2 mặt có gắn ống thủy tròn, giá mia.

Trình tự thao tác tại mỗi trạm đo như sau:

- Ngắm mặt đen mia sau, cân bằng máy, đọc số trên mia theo chỉ giữa, đọc khoảng cách.

- Ngắm mặt đen mia trước, cân bằng máy, đọc số trên mia theo chỉ giữa, đọc khoảng cách.

- Ngắm mặt đỏ mia trước, cân bằng máy, đọc số trên mia theo chỉ giữa.

- Ngắm mặt đỏ mia sau, cân bằng máy, đọc số trên mia theo chỉ giữa.

cau tao may thuy binh

Giả sử cần tìm độ cao điểm B là HB khi biết độ cao của điểm A là HA.

Ta tiến hành như sau:

- Trường hợp A và B ở gần nhau đặt một trạm máy nhìn thấy A và B:

Đặt máy thủy chuẩn tại trạm K1 tự chọn sao cho khoảng cách từ máy đến mia sau và khoảng cách từ máy đến mia trước gần bằng nhau (K1A ≈ K1B)

Dựng mia thẳng đứng tại A đọc số theo chỉ giữa được giá trị a. Theo chỉ giữa đọc trên mia dựng tại B được giá trị b.

Vậy chênh cao giữa A và B là:

h AB = a – b

Độ cao của điểm B cần tìm là:

HB = HA + h AB.

- Trường hợp A và B ở xa nhau:

Khi A và B ở xa nhau thì ta lấy thêm một số điểm phụ a, b, c, …và đặt nhiều trạm máy k1, k2, k3, ……kn. Tiến hành thao tác tại mỗi trạm đo như đã trình bày ở trên (hình 2.39):

cau tao may thuy binh

Tại trạm k1: số đọc trên mia dựng ở điểm A là điểm đã biết độ cao nên cho trị số đọc sau (S1). Còn số đọc trên mia dựng ở điểm a là điểm chưa biết độ cao nên cho trị số đọc trước (T1).

Sang trạm k2: mia dựng tại điểm a trở thành mia sau nên cho trị số đọc sau (S2), số đọc trên mia dựng tại điểm b cho trị số đọc trước (T2)…

Theo hình vẽ ta có.

Trạm k1 có Δh1 = S1 – T1.

Trạm k2 có Δh2 = S2 – T2.

Trạm k3 có Δh3 = S3 – T3.

....... .…

Trạm kn có Δhn = Sn – Tn

cau tao may thuy binh

suy ra HB = HA + ΔhAB

* Một số quy định trong đo cao hạng IV: (bảng 2,4)

- Đặt máy ở giữa 2 mia. Tầm ngắm từ máy đến mia không lớn hơn 100m.

- Khoảng cách từ máy đến mia trước và từ máy đến mia sau không được chênh nhau quá 3 mét. Tích lũy toàn tuyến không quá 10 mét.

- Chiều cao tia ngắm tối thiểu cách mặt đất 0,3 mét.

- Sự khác nhau về độ chênh cao (Δh) tính theo 2 mặt đỏ và đen ở mỗi trạm không vượt quá ± 3mm.

[Google Analytics]Top