logo.png

Уважаемые коллеги!

Этот год для всех нас является юбилейным. 15 марта 1919 года был учрежден Декрет о высшем геодезическом управлении.
В этой рубрике Вы сможете увидеть серию публикаций, посвященных «золотому периоду» геодезии и картографии и современному развитию отрасли.

Приглашаем Вас посетить выставку депозитарных изданий конца XIX - середины XX веков, которая проходит в читальном зале отраслевого научно-технического фонда ФГБУ «Центр геодезии, картографии и ИПД» по адресу Москва, ул. Онежская, д.26, стр.1. Для прохода в здание ФГБУ «Центр геодезии, картографии и ИПД» необходимо заранее заказать пропуска по тел. +7 (495) 456-95-00.


Точные и высокоточные уровни в нивелирах достигли, кажется, вершины своего развития. Тем не менее точная установка по уровню не гарантирует постоянства линии визирования без наблюдения за пузырьком во время работы и регулярной проверки вообще. Для повышения точности, скорости и удобства измерений было необходимо нечто принципиально новое. Ключ к этому новому был буквально под ногами.
Сама Земля, собственно ради которой сформировалась, развивается и которой продолжает служить наука геодезия, подсказала решение.
8 января 1851 году в Париже, в погребе своего дома Леон Фуко впервые осуществил эксперимент, демонстрирующий суточное вращение Земли с помощью маятника.
Несомненно, маятник был известен издревле и, вероятно, стар, как колесо. Но, как говорится, изобретение – это не только что-то новое, но и возможность применить известные принципы в новой сфере.
Именно принцип маятника был успешно использован в нивелирах, вернее, в компенсаторах нивелиров. Напомню, что это устройство представляет собой свободно подвешенный оптический элемент зрительной трубы – призму, зеркало между призмами или группу линз в оптической схеме нивелира, единственной целью которой является строго горизонтальное положение такой призмы или зеркала. Поддержание горизонтального положения визирной оси прибора при любом его наклоне в пределах заданного диапазона обеспечивает необходимую точность измерений.
Прежде чем перейти к рассмотрению самоустанавливающихся приборов, следует несколько конкретизировать определения. Для этого выясним, следует ли считать приборы с самоустанавливающейся линией визирования и с компенсатором наклона одним и тем же принципом.
Сложилось так, что компенсатором вообще принято называть маятниковый компенсатор наклона. Однако существуют и другие виды компенсаторов – жидкостные, оптические и другие. Следовательно, маятниковый компенсатор – это разновидность принципа самоустанавливающейся линии визирования.
Зачастую годом изобретения нивелира с компенсатором (ниже будем называть маятниковый компенсатор просто компенсатором, поскольку речь пойдет только о нем) называется 1946 год, без указания фамилии изобретателя и конкретного принципа. В учебниках можно встретить и другую дату: «В 1950-х годах в Германии фирмой «Оптон» выпущен первый нивелир с компенсатором».

2018.11.1.jpg
НСМ2А

При этом нисколько не умаляются достоинства изобретений Г. Ю. Стодолкевича и Н. А. Гусева, предлагавших компенсатор своей конструкции. Видимо, здесь, как и в других областях науки и техники – и тому масса примеров – маятниковый компенсатор, изобретенный в СССР, был внедрен в производство за рубежом. Но не факт, что патент советских инженеров вообще упоминался на Западе.
В авторском свидетельстве на изобретение, выданном П.М. Бутковскому 5 ноября 1934 года, заявлен «Нивелир с оптической осью, автоматически устанавливающейся в горизонтальное положение».
Однако, как следует из патента, помимо грубой установки по круглому уровню, следует вручную с помощью механизма перемещения подводить объектив к установленной автоматически линии визирования. Следовательно, мы имеем здесь далеко не полную автоматизацию, когда пользователь выполняет иные, кроме грубой установки корпуса прибора по круглому уровню, действия.

2018.11.2.jpg
Te-E6

Упомянем один из первых нивелиров с компенсатором – нивелир «Гулье», цилиндрический с компенсатором маятникового типа, который был изготовлен в Париже G. R. Pastourelli еще в начале ХХ века. Однако это передовое для своего времени решение осталось незамеченным, и его открывали заново спустя почти полвека.
По-видимому, следует принять верными указанные даты: 1946 – год изобретения, а 1950 – начало производства нивелира с компенсатором. Несколько позже этот удобный и во многом облегчающий работу принцип был внедрен и в теодолиты. Одним из ранних теодолитов-тахеометров с маятниковым компенсатором является Dahlta-010 Carl Zeiss (c 1968 г.). Принцип этот потребовал еще одного условия.
Любой маятник после прекращения воздействия продолжает совершать затухающие колебания.
В связи с этим возникла необходимость их гасить, при этом менее всего воздействуя на сам маятник.

2018.11.3.jpg

Ni-B3

Наилучшим образом зарекомендовал себя воздушный демпфер, хотя существуют и другие виды – жидкостный (масляный) и магнитный.
Последний сейчас используется в ряде современных приборов.
Маятниковый компенсатор имеет три основных характеристики – пределы работы (максимальный угол наклона прибора, при котором компенсатор работает), точность, которая зависит от длины и гибкости подвеса, а также время успокоения, которое важно знать при работе с прибором, поскольку эта величина у некоторых компенсаторов, согласно заявленным техническим характеристикам, может доходить до нескольких секунд или даже десятков секунд после установки прибора или случайного толчка.

Рассмотрев историю возникновения, перейдем, пожалуй, к самому занимательному – устройству и разновидностям маятниковых компенсаторов некоторых приборов, где этот принцип выражен наиболее ярко или не совсем привычно в современном понимании.

Один из таких приборов – нивелир НСМ-2А, выпускавшийся на заводе ЗМИ, в Харькове в 1960-х годах. В нем подвешен весь объективный блок на тонких проволочках. Сложность его эксплуатации состоит в том, чтобы периодически следить за равномерной натяжкой всех подвесов.

Компенсатор нивелира Ni-007 (Carl Zeiss, Jena 1970-х гг.) в сборе

Компенсатор нивелира Ni-007 (Carl Zeiss, Jena 1970-х гг.) в сборе


Один из наиболее распространенных нивелиров Ni-007 Carl Zeiss, выпускаемый с 1960 года на базе прибора вертикального проектирования PZL, выпущенного двумя годами ранее, имеет один из самых длинных маятников на жестких опорах. Такая длина, несомненно, повышает точность, но вместе с тем и чувствительность к внешним воздействиям, а потому весь блок поставлялся отдельно в качестве ремкомплекта.
Необычным внешним видом отличается высокоточный нивелир Ni-A3 венгерского завода MOM, выпускавшийся в 1970-х годах.
Конечно, нельзя не упомянуть о том, что многие электронные нивелиры и тахеометры были оборудованы маятниковым компенсатором, в том числе и советские тахеометры серии «Агат» Та3 и Та3М.
В настоящее время применяют в основном электронные компенсаторы, блокирующие процесс измерения или подающие сигнал, если наклон прибора выходит за пределы работы компенсатора. Таким свойством обладают и некоторые строительные лазерные уровни.

2018.11.5.jpg

Ni-В3


Маятниковый компенсатор, несмотря на некоторые недостатки, оказался весьма востребованным и в том или ином виде занимал свои позиции более полувека в оптико-механических приборах, прежде чем уступить их электронике. Однако и в передовых приборах принцип маятника еще используется, правда, в сильно измененном виде.
Настоящая статья не имеет целью классифицировать, а тем более привести технические характеристики компенсаторов в различных приборах. Это уже сделано во многих учебниках геодезии.
Нам было важно выяснить, когда был внедрен этот принцип в сферу геодезического приборостроения, как он развивался и на какой стадии находится в настоящее время.

2018.11.6.jpg
Н10-КЛ


Время и точность – понятия, присущие часам, собственно, как и сам маятник. Маятниковый компенсатор в геодезии был призван компенсировать время и повысить точность. И с задачей этой он справляется весьма успешно.



Галерея

Поделиться ссылкой: