Приложение 15-3. Свойства оптического клина и определение его угла

Приложение 15-3

Свойства оптического клина и определение его угла

Оптический клин имеет свойство давать двойное изображение предмета под определенным и постоянным углом. Клин (рис. 15.12) вмонтирован в специальную оправу (насадку), которая надевается на объектив трубы щитового прибора. Один клин располагается в верхней, а другой - в нижней части насадки. Линия соприкосновения клиньев проходит через центр трубы и должна быть горизонтальна.

Пусть на окружности (рис. 15.13) имеются: два сигнала А и В и в точке J - щитовой прибор с оптическим клином. При визировании в трубу на сигнал A один оптический клин сместит изображение сигнала влево на угол , а другой вправо на тот же угол . Такое же явление и со вторым сигналом В. Следовательно, в трубе будут видны не два, а четыре изображения. Если поставить условие, что расстояние между сигналами A и В было взято таким, при котором угол преломления клина был бы равен углу АlB, то изображения точек В' и А'' окажутся совмещенными.

Из рис. 15.13 следует, что при движении инструмента с оптическим клином строго по окружности изображения сигналов A'' и В' будут оставаться все время совмещенными, потому что постоянный угол клина равен углу между направлениями на точки A и В (как угол, опирающийся на одну и ту же дугу окружности). Пользуясь этим свойством оптического клина, можно при его помощи определять отклонения в плане ножа и хвоста щита.

Применительно к рис. 15.5 (см. п. 15.12) поперечный уклон щита равен 100 мм (на радиус установленной на щите дуги). Для исключения влияния поперечного уклона щита нуль-пункт оптического прибора совмещают с делением шкалы на дуге, соответствующим значению поперечного уклона, т.е. 100 мм, и в этом положении прибор закрепляют прижимными винтами к дуге. Следовательно, оптический прибор (нулем своей шкалы) находится на вертикальной оси щита и поправка за поперечный уклон последнего автоматически исключается.

Двигая трубу щитового прибора с насаженным на ее объектив клином, добиваются совмещения изображений сигналов и производят после этого отсчет по шкале на щитовом приборе. В нашем примере (см. рис. 15.5) отклонение в плане для данной точки получено +13 мм. Далее щитовой прибор переносят на вторую дугу и производят те же действия. Уклонения ножа и хвоста от проектной оси в плане определяются по номограмме (см. приложение 15.1) или табличке.

Если принимается решение о проходке по кривым с применением оптического клина, геодезическо-маркшейдерская служба должна располагать наборами клиньев с различными углами. Так, если в проекте трассы сооружения предусмотрены кривые с радиусами от 400 до 2000 м, необходимо иметь в каждом наборе 8 штук, с углами от 0°45' до 2°30', с разницей в углах около 15'.

При подборе оптического клина для ведения щита по кривой данного радиуса выбирается клин с таким углом, который позволил бы располагать сигналы в тоннеле на удобном для работы расстоянии между ними.

Если взять клин с малым углом, то осевые сигналы должны быть расположены на малом расстоянии друг от друга и при быстром продвижении щита потребуется частое перенесение этих сигналов. Чтобы реже заниматься перестановкой сигналов, можно применить клин с большим углом, но расстояние между осевыми сигналами может оказаться настолько велико, что щит может еще не успеть уйти вперед на это расстояние (чтобы появилась возможность установить новый сигнал), а задний тем временем уже скроется за обделкой тоннеля на закруглении трассы. Следовательно, клин должен подбираться такой, у которого угол позволил бы располагать осевые сигналы на максимальном расстоянии друг от друга, но чтобы до выхода из поля зрения в трубе щитового прибора заднего сигнала имелась бы возможность по расстоянию l установить сигнал новый - вблизи щита. Наличие этого условия избавит маркшейдеров от частой перестановки сигналов и обеспечит бесперебойное и точное определение щита в плане.

Наиболее удобными базами (расстояниями между сигналами) для кривых разных радиусов можно считать следующие:

Таблица 15-1

Радиусы кривых, м	400	500	600	800	1000	1500	2000
Приближенные расстояния между сигналами, м	25	30	35	40	45	55	70

На основании вышеприведенной таблицы можно выбрать из набора клиньев для кривой, по которой предстоит вести щит, один клин с соответствующим углом.

Ниже приводится образец таблицы, составляемой по фактически измеренным углам имеющихся в наборе клиньев.

Таблица 15-2

N клиньев	Угол клина	Длина баз между сигналами при радиусах, м
		R = 400	R = 500	R = 600	R = 800	R = 1000	R = 1500	R = 2000
1	0°45'	10,47	13,09	15,71	20,94	26,18	39,27	52,36
2	1°00'	15,71	17,45	20,94	27,92	34,90	52,36	69,81
3	1°15'	17,45	21,82	26,18	34,90	43,63	65,44	-
4	1°30'	20,94	26,18	31,41	41,88	52,35	-	-
5	1°45'	24,43	30,54	36,65	48,86	-	-	-
6	2°00'	27,92	34,90	41,88	-	-	-	-
7	2°15'	31,41	39,26	-	-	-	-	-
8	2°30'	34,90	-	-	-	-	-	-

Каждый изготовленный оптический клин должен быть проверен. Проверка заключается в инструментальном определении его угла оптическим теодолитом, на трубу которого при помощи специального приспособления накладывается оптическая труба щитового прибора с насаженным на нее клином.

При проверке угла клина должны быть соблюдены следующие условия:

1) плоскость призм оптического клина должна находиться в центре вращения теодолита, а линия соприкосновения призм должна быть установлена горизонтально;

2) при измерении угла теодолит должен быть установлен по уровням и труба щитового прибора с клином должна быть на нем установлена горизонтально;

3) проверка угла клина производится обязательно в тех же условиях освещения и при том цвете сигнала, при которых будут определяться положения щита;

4) проверка угла клина производится при получении его от изготовителя и обязательно каждый раз перед началом работы на кривой. Определения делаются с многократным повторением приемов при расстояниях до сигналов 50, 75 и 100 м.

Для определения угла наводят сетку нитей трубы с клином на одно из двух изображений сигнала и по горизонтальному кругу теодолита производят отсчет; затем, вращая теодолит, наводят трубу на второе изображение сигнала и производят второй отсчет. Среднее из многократных значений разностей отсчетов по теодолиту и будет угол оптического клина.

Максимальные расхождения в определении угла оптического клина на разных расстояниях не должны превышать 12''. За окончательное значение угла клина принимается среднее арифметическое из всех определений (один угол для всех расстояний). Так как угол оптического клина зависит от цвета сигнала, определение его рекомендуется производить в тоннеле на сигнал, принятый для работы.

Для ведения щита при помощи оптического клина предварительно рассчитывается установка сигналов в готовом тоннеле. Для ведения щита в начальной части кривой сигналы располагаются на условном продолжении кривой оси тоннеля на его прямолинейном участке.