Описание новых предлагаемых методик

 

Применение электронных тахеометров. Электронные тахеометры - самые популярные в мире приборы - позволяют значительно облегчить труд и повысит производительность полевых и камеральных работ. Универсальные приборы объединяют в себе возможности электронных теодолитов и дальномеров, снабжены устройством хранения и обработки данных, имеют встроенное программное обеспечение для решения различных прикладных задач

В электронных тахеометрах реализованы последние достижения в области механики, оптики и электроники. Уникальный дальномер позволяет работать с призменными отражателями и без отражателя, обеспечивая измерение расстояний, в зависимости от марки прибора, с точностью от ±(1+1×10^-6D)мм до ±(5+3×10^-6D)мм. Точность измерения углов от 1" до 6" в зависимости от марки.

При использовании электронных тахеометров можно сразу получать с высокой точностью пространственные прямоугольные координаты (x, y, z) в относительной системе координат (при помощи полярной засечки и тригонометрического нивелирования). То есть при съемке подкранового оборудования можно одновременно получать плановые и высотные характеристики.

Предлагаемая методика включает в себя последовательность следующих работ.

Прибор устанавливают так, чтобы с данной точки были видны оба рельса по всей протяженности, либо их часть (при съемке подкрановых путей с нескольких станций). Тахеометр ориентируют вдоль оси (примерно параллельно) рельсов. Подкрановые пути разбивают на равные отрезки так, чтобы точки на разных рельсах находились в одном сечении перпендикулярном им (но не более 5 м). Схема расположения прибора относительно рельсов представлено на рис. 24.

Рис. 24. Схема наблюдений

 

Монтажник ходит по подкрановым путям крана опорного типа и через определенные интервалы ставит специальную марку представленную на рис. 25. При этом отражатель ориентируют в сторону тахеометра. Марку устанавливали по внутренней стороне рельса. При недостаточной освещенности марку для более точного наведения подсвечивали с помощью фонарика.

Для съемки подкрановых путей кранов подвесного типа применяли специальную марку представленную на рис.25. Она прицепляется к низу рельса при помощи прижимного колесика и катится по нему, приводимая в движение при помощи электромоторчика (или веревки).

Измерения тахеометром производились в относительной системе координат. Координаты тахеометра были x = 0, y = 0, z = 0.

Данная методика отличается простотой, быстротой и удобством и позволяет достичь, требуемую точность и учесть специфику данного вида работ.

 

Рис. 25. Специальная марка для кранов опорного типа

1 – трипель-призма заключенная в оправу; 2 – марка;

3 – П-образный кронштейн; 4 – закрепительный винт

 

Оценка точности данного способа определения пространственных координат при помощи полярной засечки и тригонометрического нивелирования представлена ниже.

1) ; ;

 

2)

3)

,

где – s – длина линии; n, a – вертикальный и горизонтальный угол; h – превышение; Dx, Dy – приращения координат; m – средная квадратическая погрешность.

При достаточной точности измерения длины тригонометрическое нивелирование по точности может конкурировать (не уступает) с геометрическим нивелированием.

Камеральные работы. По результатам полевых наблюдений мы имеем пространственные прямоугольные координаты рельсов.

Расстояния между точками L_i^/ находящихся на плоскости перпендикулярной осям рельсов вычисляли при помощи обратной геодезической задачи. Расстояния между осями рельсов L_i равно расстоянию между данными точками и ширине рельса ш. Имея практические L_i и проектное значение L_пр. расстояние между осями рельсов, можно получить их уклонения D_i по формуле:

 

; ;

 

Вычисление уклонений от створа производилось следующим образом. Значения уклонений имеют знак «плюс» – при смещении точки вправо от направления створа и «минус» – при смещении точки влево, при этом створ задается по направлению от начальной точки к конечной (рис. 26.).

Рис. 26. Знак величины отклонения

 

Вычислялись сначала расстояния от начальной точки до последующих и дирекционные углы этих линий (обратная геодезическая задача). Разность дирекционных углов дает малые углы между створом и направлением на данную точку. Решая прямоугольные треугольники находим уклонения от створа по формуле:

; ; ;

где S_i - расстояния от начальной точки до последующих;

a_i - дирекционные углы; n_i - малые углы;

d_i - уклонения от створа.

Для правого рельса выполняем аналогичные вычисления. Так как створы левого и правого рельса не параллельны, то нужно привести правый створ относительно левого по формуле:

 

.

 

Контролем вычислений является сходимость уклонений расстояний между рельсами от проектного и суммы уклонений от створа по формуле:

 

.

 

Рельсы при рихтовке могут только поднимать при помощи подкладок. Следовательно, от всех отметок вычитаем максимальную и получаем отрицательные условные отметки рельсов по формуле:

 

.

 

По результатам вычислений строятся графики плановых и высотных характеристик подкранового оборудования.

В особо сложных условиях можно проводить съемку подкрановых путей с нескольких станций.

Преобразование декартовых прямоугольных координат при одновременном переносе и повороте осей.

Пусть х, у — координаты произвольной точки Р относительно первой декартовой системы координат. Пусть , — координаты этой же точки Р относительно второй декарто­вой системы координат. Начало координат второй системы O не совпадает с началом первой системы Oxy и имеет относительно последней координаты центра x₀, y₀, а оси первой системы соответственно развернуты на угол q осям второй системы; угол отсчитывается в положительном направлении.

 

Определение деформации подкрановых путей пространственной угловой засечкой с лазерной индикацией цели. Для обслуживания надземных подкрановых путей и выполнения ремонтных работ используют, как правило, подвесные кра­ны с дистанционным управлением с помощью кабеля. Подкрановые пу­ти таких кранов располагаются на значительной высоте от пола. Недоступность путей, отсутствие видимости с пола из-за оборудова­ния делают фактически невозможным применение традиционных способов определения планового и высотного положения путей.

В таких случаях положение путей может быть определено пространствен­ной прямой угловой засечкой двумя теодолитами 2Т2, установленны­ми над конечными точками базиса. Так как визирные цели на путях невозможно отметить из-за их недоступности, то визирные це­ли обозначались подсветкой нижней кромки двутавровых балок путей лазерным излучением. Для этого используется лазерный визир ЛВ-5М, который располагается на полу и устанавливается в любом удоб­ном месте. Лазерный визир ЛВ-5М имеет ограниченный угол наклона трубы в вертикальной плоскости до 10°. Поэтому для направления излучения под любым углом на объектив коллиматора одевалась пря­моугольная призма. На призме укреплялся поляроид для гашения из­быточной яркости излучения, так как сильная контрастность красно­го светового пятна подсветки лазером на темном фоне ведет к утом­ляемости глаз наблюдателя и снижению точности визирования.

return false">ссылка скрыта

Рассматриваемый способ был отработан на заблокированном из-за де­формации путей кране. Путь представляет собой три двутавровые балки, каждая из которых подвешена через 6 м в семи точках к строитель­ным элементам покрытия цеха. Расстояние между соседними балками (ширина колеи) 7,5 м.

Базис длиной 15 м был разбит рулеткой на площадке у торце­вой стены цеха, предназначенной для осмотра крана. Площадка рас­полагалась ниже путей. На концах базиса устанавливались теодоли­ты 2Т2 с электрической подсветкой сетки нитей трубы и отсчетного устройства, так как освещенность в цеха была недостаточной. Ла­зерный визир ЛВ-5М устанавливался на полу. Направление сфокуси­рованного излучения менялось вращением прямоугольной призмы на объективе и наклоном трубы визира до тех пор, пока не начинала подсвечиваться нижняя кромка двутавровой балки в точке, симметричной относительно элементов крепления балки. Точка наблюдалась одновременно обоими теодолитами. Так наблюдались три точки на трех балках одного поперечного сечения путей, затем три точки следующего через 6 м сечения в местах подвеса двутавровых балок. Схема наблюдения представлена на рис.27.

 

 

Рис.27. Схема прямой угловой засечки

А, В и С – наблюдаемые точки; 1-2 – базис в ;

3 –точка установки лазерного визира.

 

Теодолитами измерялись горизонтальные углы засечки на соответствующие точки балок А,В и С одним приемом и вертикальные углы также одним приемом. Начальное направление теодолитов вдоль базиса устанавливалось взаимным визированием их через объективы на подсвеченную сетку нитей трубы. Все измерения выпол­нялись при одной установке теодолитов без изменения центрирования.

При вычислениях за начало координат принималась точка I. Ось абсцисс X совмещалась с базисом. Координаты засекаемых точек А,В и С определяют по формулам пространственной прямой угловой засечки.

Для решения используются формулы Гаусса, для некоторой наблюдаемой точки Р получим:

 

; ;

; ; ,

где X_i , Y_i ,H_i - координаты исходных пунктов; - дирекционные углы и горизонтальные проложения направлений засечки; - высоты приборов и точек визирования; - поправки за кривизну Земли и рефракцию; - коэффициенты рефракции (i=1,2); R - радиус Земли (R= 6378137 м).

Точность определения положения точки Р будет такова

 

Для нахождения ширины колеи необходимы значения ординат точек, их разность для соответствующих противоположных точек подкрановых путей даст ширину колеи.

Отметки точек определялись по измеренным вертикальным углам и вычисленным по координа­там расстояниям d , по известной формуле определения превышения h тригонометрическим нивелировани­ем.

Полученные результаты:

– для наиболее удаленной точки d = 40 м;

– углы наклона были близкими к 1,5°;

– при погрешностях измерений т = 4 мм, т = 10" погрешность опреде­ления превышения составила m = 2 мм, что допустимо правилами эксплуатации кранов;

– при допустимом отклонении 6 мм по высоте двух соседних точек вдоль пути были установлены отклонения до 25 мм

По результатам измерений и вычислений на ЭВМ составляют графики положения путей и дают рекомендации по рихтовке. После ремонта путей на работающих кранах определение геометриче­ских параметров делается повторно.

 

 

Теоретический материал по геодезическим работам при наблюдениях за деформациями резервуаров будет дан в соответствующей практической работе доцентом Шароглазовой Г.А.