Устройство нивелира и его изготовление
Основные части самодельного нивелира – строительный уровень (его можно приобрести в любом хозяйственном магазине) и штатив (может быть промышленным и самодельным).
Главные рабочие части уровня – стеклянная колба и нижняя плоская грань его корпуса. Они делаются так, что при выведении воздушного пузырька на середину колбы, обозначенную на стеклянной трубке уровня штрихами, нижняя грань корпуса в направлении, совпадающем с осью уровня, приводится в горизонтальное положение. Это и позволяет использовать уровень для измерения превышений. Для этого на самом уровне предусматривается визирное приспособление.
Изготавливается также отдельное устройство для плавного наклона уровня без изменения его высоты, также изготавливается специальный столик, на который устанавливается уровень. Визирное приспособление состоит из 2 одинаковых прямоугольных визирных пластинок (железных или алюминиевых), закрепленных на торцах уровня. Для того чтобы закрепить эти пластины, к торцам уровня приклеивают сначала деревянные плашки так, чтобы их нижние грани были на 1–2 мм выше нижней плоскости корпуса уровня.
К плашкам шурупами крепятся прижимные пластины, вырезанные из жести или алюминия по формату плашек. Визирные пластинки вставляются между плашками и прижимными пластинами и слегка прижимаются шурупами. Затем уровень необходимо положить на стекло и плотно прижать визирные пластинки. Тогда плоскость, проходящая через верхние обрезы визирных пластинок, будет параллельна нижней плоскости корпуса уровня.
После этого шурупы ввинчиваются до упора, накрепко фиксируя пластинки, и нивелир готов. Остается только покрыть внутренние стороны визирных пластинок черной краской, а внешние стороны – белой.
Приспособление для наклона уровня представляет собой скамеечку, сделанную из ровной дощечки шириной 6–7 см и длиной на 7–8 см больше длины уровня.
Снизу посередине доски, вблизи ее боковых граней вворачивают 2 шурупа так, чтобы их головки оказались примерно в 1 см от доски. Затем на одном из концов доски по оси сверлится отверстие под гайку с резьбой М4 или М5, которая впрессовывается или вклеивается в подготовленное отверстие. Болт с соответствующей резьбой должен легко вращаться в гайке, причем при его вращении ни он, ни шурупы не должны перемещаться по скамеечке.
Стол для нивелира собирается из квадратной доски размером 40х40 см, 3 реек для ножек, 3 реек для их обвязки, трехгранного бруска, соединяющего доску с ножками, и 3 гвоздей длиной 200 мм, являющихся «башмаками» ножек.
Последовательность сборки стола такова: на рейках закрепляются гвозди – их «башмаки». Ножки привинчиваются с наклоном к боковым граням бруска (одна ножка на одну грань) и скрепляются между собой рейками обвязки. Поверх штатива шурупами привинчивается доска стола. Для стола прекрасно подойдет толстая фанера. Ножки делаются такой длины, чтобы доска установленного столика располагалась на уровне плеч работающего с нивелиром.
При работе с нивелиром для более высокой точности измерений следует использовать специальный упор. Упор представляет собой рейку с перекладиной на конце. При визировании подбородок следует прижимать к упору. Длина упора должна быть примерно на 20 см больше высоты стола.
Для проведения измерений придется приготовить рейку шириной 5–6 см, толщиной 2 см и длиной на 30 см больше высоты стола. Верхнюю треть рейки следует хорошо выстругать и отшлифовать, чтобы на ее поверхности карандаш оставлял хорошо видимые следы. Кроме того, необходимо запастись линейкой шириной примерно 2–3 см.
В самом начале мы уже отметили, что с помощью самодельного нивелира можно определять высоты точек на земной поверхности относительно исходной точки, или, как ее называют, «нуля высот».
Измерения производятся технологически одинаково, будь то земляная площадка или трасса.
При нивелировании необходимо вбить в землю колышки в нужных местах вровень с поверхностью земли или с одинаковым возвышением над последней.
Столик ставят так, чтобы расстояние от него до наиболее удаленного колышка было не более 4 м. Это означает, что с одной установки нивелира можно измерять высоту точек, расположенных на площадке окружностью, диаметр которой составляет 8 м. Поверхность столика по уровню устанавливается в горизонтальное положение, что достигается заглублением в грунт соответствующих ножек столика.
Скамеечка устанавливается на столик так, чтобы укрепленные в ней шурупы находились приблизительно над головкой штатива. Уровень же кладется на скамеечку таким образом, чтобы его стеклянная колба оказалась над шурупами скамеечки. На один из колышков ставится рейка, и визирные пластины уровня ориентируются на рейку, для чего придется повернуть скамеечку. Затем, вращая болт, воздушный пузырек выводят на середину колбы, то есть уровень устанавливается строго горизонтально.
Затем нивелировщику необходимо расположить перед собой упор, немного наклонив его по направлению к себе, и прижать к нему подбородок.
Изменением наклона упора и головы для глаза находят такое положение, при котором верхние края визирных пластин сольются в одну линию. Теперь, перемещая по рейке приложенную к ней линейку, добиваемся, чтобы ребро линейки оказалось на уровне прямой, проходящей через верхние края визирных пластин. Затем на рейке следует отметить карандашом положение этого ребра (его высоту над землей). Если затем переставить рейку на другой колышек, находящийся на иной высоте, чем первый, и проделать те же операции, то прямая, проведенная на рейке на новом колышке, окажется ниже (или выше) линии, проведенной при первом измерении.
Расстояние между этими линиями будет равно превышению высот колышков. В этом и заключается основная суть измерения превышений с помощью самодельного нивелира.
Практически работа с нивелиром организуется следующим образом: на точках, для которых нужно определить превышения, забиваются пронумерованные колышки, причем все с возвышением над поверхностью земли, равным 15 см. Работают вдвоем. Обладающий лучшим зрением работает с нивелиром, а напарник – с рейкой. Поймав прямую (линию, проходящую через верхние края визирных пластин), работающий с нивелиром дает команду: «Линейку». Напарник прикладывает линейку к рейке и по команде нивелировщика медленно поднимает или опускает ее без отрыва от рейки.
Когда край линейки сольется с совмещенными краями визирных пластинок, визирующий подает команду «Стоп», подходит к рейке и проводит на ней линию горизонта, не забыв написать на ней и номер колышка, на котором стоит рейка. Конечно, на всех колышках номера ставятся тоже.
По прямым, прочерченным на рейке, определяются разности высот вершин (торцов) колышков. Если выравнивается какая-либо площадка, то удобнее всего за отправную точку взять уровень того колышка, который оказался ниже всех.
Колышки на одном уровне устанавливают так. Берется колышек, сделанный в запас (назовем его мерным) и прикладывается к рейке, причем его торец совмещается с линией горизонта, расположенной на рейке выше всех.
Затем на мерном колышке штрихом отмечается линия горизонта, проведенная на рейке при установке ее на выставляемом колышке.
Далее мерный колышек вбивается в землю рядом и вровень с выставляемым, который после этого забивается в землю до тех пор, пока его торец не окажется на одном уровне со штрихом, сделанным на мерном колышке, то есть торец вбитого колышка будет на одной высоте с торцом исходного колышка (самого низкого).
Потом следует извлечь мерный колышек из земли, штрих на нем стереть и далее таким же способом установить высоты всех остальных колышков. А теперь уже по колышкам нетрудно выровнять площадку или провести все агротехнические или строительные работы на отнивелированной площадке.
Несколько иначе действуют при разбивке трассы с заданным превышением. Необходимость такая возникает и при укладке водопроводных труб, и при рытье осушительных канав.
В подобных случаях определенные нивелировкой повышения измеряют в сантиметрах и, сравнивая с заданным, определяют, какую поправку в высоту колышка нужно ввести. Если очередной колышек нужно опустить, то это делают рассмотренным выше способом.
Если же его нужно поднять, то рядом с ним забивают мерный колышек, на котором заранее от торца вниз откладывают и отмечают штрихом высоту, которую нужно ввести в высоту первоначально вбитого колышка.
Установив мерный колышек выше вбитого на отложенную на нем поправку, последний извлекают из земли и используют его уже в качестве мерного.
Точность нивелирования проверяется повторным его выполнением. Естественно, что нивелирование с помощью уровня будет достаточно точным только в том случае, если и сам уровень, и сделанный из него нивелир будут исправны, а нивелировщик будет иметь опыт в визировании.
