Маленькое изобретение, которое облегчило труд многих поколений геодезистов

Автор: С. Истахов

Прообразы приборов для разметки и измерений на местности ученым известны еще из Древней Греции. Развитие приборов с той поры – целая тема для изучения. В этой статье мы рассмотрим некоторые аспекты эволюции геодезических приборов. Ведь некоторые из них основываются на древнейших изобретениях человечества. Модифицируясь, изменяясь внешне, они сохраняют принципы работы на протяжении столетий. Бывает и наоборот. Конструкции оригинальные, но широкого применения не находят. Причиной такого «неиспользования» может быть не только сложность изготовления или применения того или иного механизма, но и стремительное развитие техники и технологий. Удачное изобретение уступает место еще более удачному. Иногда сам подход к решению задачи меняется радикально. Так, мензульная съемка, трансформировавшаяся в автоматизированный принцип, используемый в столике Karti-250 (Carl Zeiss, Jena), в наши дни полностью уступила место электронике. При этом иногда успевали выпустить только экспериментальный ряд образцов или небольшую партию. Некоторые из таких приборов были неудобны в эксплуатации, быстро становились архаичными и в лучшем случае убирались на дальние полки. Зато теперь эти образцы считаются коллекционной редкостью.
 
Сегодня я расскажу о принципе, который прочно и надолго вошел в геодезию и все еще не утратил своей актуальности. Это принцип совмещения противоположных концов пузырька уровня оптической системой – контактный уровень. Напомним, что описана эта система во второй части патента Чарльза Шмалькальдера – английского изобретателя отражательной буссоли.

Фирма Carl Zeiss начала выпускать точный нивелир Ni-III с 1919 года

Прецизионный нивелир Ni-II с тем же принципом стал выпускаться в 1924 году

И если принцип отражательной буссоли был широко использован еще при жизни изобретателя, то определить, кто из производителей вспомнил об английском изобретении 1812 года и первым стал применять контактный уровень, очень и очень сложно. Тем не менее при изучении коллекций отечественных и зарубежных учебных заведений, опубликованных в сети Интернет, приборов, находящихся в частных коллекциях, а иногда лишь упоминаемых в литературе, этот принцип впервые встречается в нивелирах, а чуть позднее и в теодолитах всемирно известной фирмы Carl Zeiss (Jena, Германия). И это неудивительно, зная не только качество, но и стремление немецких оптиков и техников выпускать самые передовые устройства в различных отраслях. Можно назвать даже дату начала производства нивелира с контактным уровнем. По данным коллекционера Bau Popp из Германии, изучавшего этот вопрос в Берлинском архиве, с 1919 года фирмой начал выпускаться точный нивелир Ni-III, а пятью годами позже – прецизионный Ni-II с тем же принципом. При этом следует заметить, что в Советской России в 1930-х годах выпускаются нивелиры с перекладными трубами и уровнем при трубе или подставке. И дело вовсе не в отсталости и инертности производства. Одной из главных проблем контактного уровня является постоянство длины пузырька, нахождение его концов в пределах системы контактных призм. С возрастанием длины уровня (в высокоточных нивелирах) эта проблема встает особенно остро, а изобретение термостабилизации, компенсационных камер и уменьшение объема жидкости введением стеклянной палочки появилось намного позже. Единственным способом на тот момент явился механизм перемещения системы призм относительно уровня. И такой принцип мы как раз видим в вышеупомянутой серии нивелиров. На первом этапе изображение концов пузырька еще не вводится в поле зрения трубы – уровень с системой призм и зеркалом подсветки представляет собой отдельный блок, прикрепленный к трубе. Данный тип нивелиров и является нивелиром с уровнем при трубе, но имеет одну очень интересную особенность. Труба у нивелиров этих серий может поворачиваться на 180° относительно оптической оси, то есть вокруг нее. При этом блок уровня переворачивается вместе с ней, но это не влияет на его работу. Обыкновенно делается два измерения – при одном и другом положении трубы, а затем вычисляется среднее значение. Имеется защелка, фиксирующая положение трубы в основном (рабочем) положении.

Труба у нивелиров Ni-II и Ni-III может поворачиваться на 180° относительно оптической оси, то есть вокруг нее

Помимо контактного уровня рассмотрим и некоторые другие особенности этих нивелиров. При внешнем сходстве съемных трегеров они имеют разный способ крепления. У Ni-III он крепится накидной гайкой, а у Ni-II – подобно современным – зажимным винтом. Видимо, в эти 5 лет – разницу с которой производились эти экземпляры – произошел переход на более удобный тип крепления, используемый и сейчас. На примере Ni-II хорошо изучать систему плоскопараллельной пластины. Здесь она нагляднее, чем даже у нивелира НА-1: пластина в обойме крепится на объектив при помощи стопорного винта, затем устанавливается приводная тяга. При транспортировке эти элементы укладываются отдельно, а объектив закрывается крышкой.

Каждый из подъемных винтов трегера имеет зажимной винт, расположенный с ним на одной оси. Еще одной интересной деталью является наличие кожаного пыльника у зажимного винта вертикальной оси в нивелире Ni-III. Несомненно, эти подробности конструкции занимательны, но следует отметить главное – в начале 20-х годов ХХ века, спустя более века с момента изобретения, был внедрен принцип контактного уровня. Этот принцип нашел применение не только в геодезических приборах, но и в машиностроении, где требуется удобство при наблюдении за положением уровня. Но в геодезии это был настоящий прорыв – начало целой эры нивелиров подобного принципа. Конечно, сейчас они сдают свои позиции, уступая место электронным устройствам. Но мы должны помнить, как одно маленькое изобретение облегчило труд многих поколений геодезистов.