Теодолит -- геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических съемках, в строительстве и других видах работ.

Теодолиты предназначены для измерения горизонтальных, вертикальных углов, расстояний нитяным дальномером, магнитных азимутов с использованием буссоли и нивелирования как горизонтальным, так и наклонным лучом (тригонометрическое нивелирование).

Теодолиты различают по точности, назначению, материалам изготовления кругов, конструктивным особенностям и по другим признакам.

Согласно ГОСТ 10529--70 теодолиты различают по материалу изготовления кругов (лимбов) и по точности измерения угла.

По материалам изготовления кругов и по устройству отсчетных приспособлений теодолиты подразделяют на две группы: с металлическими лимбами и со стеклянными лимбами (оптические теодолиты). ГОСТом предусмотрено изготовление только оптических теодолитов взамен устаревших конструкций теодолитов с металлическими лимбами.

По конструкции теодолиты делят на повторительные и простые.

У повторительных теодолитов лимб и алидада имеют независимое и совместное вращение, что позволяет измерять угол путем последовательного его откладывания п раз на лимбе, который имеет закрепительный и наводящий винты.

У простых теодолитов лимб может поворачиваться, но совместно с алидадой вращения не имеет.

Теодолит, имеющий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний (дальномер) и буссоль, называют теодолитом-тахеометром.

Выпускаемые технические теодолиты являются тахеометрами.

По точности измерения углов среди оптических теодолитов выделяются: высокоточные ТО5, Т1, точные Т2, Т5, Т5К и технические Т15, ТЗО, ТОМ, 2Т30, 2Т30П, характеризующиеся средней квадратической ошибкой (погрешностью) измерения угла одним приемом. Например, ТЗО означает, что погрешность угла, измеренного одним полуприемом, будет составлять ± 30".

Устройство теодолита-тахеометра. В теодолите выделяют горизонтальную ось цилиндрического уровня L--L, вертикальную ось вращения теодолита О--О, горизонтальную ось вращения трубы Н--Н, параллельную горизонтальной плоскости лимб, и перпендикулярную ей визирную ось V-- V (рис. 2).

Рассмотрим устройство одного из самых распространенных на производстве геодезических инструментов -- теодолита ТЗО (рис. 3). Теодолит имеет горизонтальный 5 и вертикальный круги 9, закрытые крышкой 7, зрительную трубу 11 и отсчетное приспособление.

Горизонтальный круг, или лимб, предназначен для измерения горизонтальных углов. Он представляет собой стеклянный круг, по краю которого нанесены деления через 10' (цена деления лимба), оцифрованные через 1^о от 0 до 360° по часовой стрелке. Горизонтальный круг 5 имеет полую вертикальную ось 22, которая входит во втулку подставки 1.

Для приведения лимба в горизонтальное положение подставка имеет три подъемных винта 2 (рис. 3, а), которые своими заостренными концами упираются в дно (основание) футляра 3. На штатив теодолит крепят с помощью станового винта.

Горизонтальный круг закрывается корпусом низка 23 (рис. 3, б), который вместе с колонкой 15 составляет основную несущую конструкцию алидадной части теодолита. Ось алидадной части теодолита 75 входит во втулку лимба 21 (рис. 3, в). При общей оси вращения лимба и алидады конструкция теодолита обеспечивает возможность как их совместного вращения, так и вращения по отдельности. Для этого лимб и алидада снабжены соответственно наводящими 4 и закрепительным (остался за плоскостью чертежа) винтами. На рисунке 3.77 видна только втулка 26 закрепительного винта алидады. Закрепительный винт лимба не виден, так как расположен за плоскостью чертежа. Алидадную часть теодолита с лимбовой крепят пластиной 27.

На алидадной части теодолита (см. рис. 3, а) расположены цилиндрический уровень 19, вертикальный круг 9, зрительная труба 11 и узлы отсчетной системы.

Цилиндрический уровень предназначен для приведения осей (плоскостей) теодолита в вертикальное и горизонтальное положение. Он представляет собой стеклянную ампулу, у которой основанием служит плоскость, а верхней частью -- шаровой сегмент.

Ампулу заполняют нагретым спиртом или эфиром. При остывании в ней образуется пузырек. На внешней поверхности ампулы нанесены деления. Наивысшая точка ампулы имеет средний штрих шкалы, и ее называют нуль-пунктом. Цена деления уровня соответствует 45". Уровень имеет юстировочные винты. Они входят в гнезда 24 подставки уровня 25 (см. рис. 3, б).

Зрительная труба является визирным устройством, с помощью которого точно наводят на предмет (вешку, рейку). Труба состоит из объектива 12 и окуляра 75 (рис. 4, а). С помощью окуляра наблюдатель видит предмет увеличенным, обратным и мнимым. Кроме того, в поле зрения окуляра видна сетка нитей 16, предназначенная для точного визирования. Она имеет взаимно перпендикулярные вертикальную и три горизонтальные нити, награвированные на стеклянной (круглой формы) пластине. Эта пластина установлена в оправе и закреплена четырьмя исправительными винтами. Расположена она в фокальной плоскости окуляра и закрыта колпачком 16 (см. рис. 3, а). Фокусирование изображения сетки нитей осуществляют диоптрийным кольцом 17. Воображаемую линию, проходящую через центр сетки нитей (пересечение вертикальной и средней горизонтальной нитей) и оптический центр объектива, называют визирной осью. За пределами объектива визирная ось превращается в визирный луч. Зрительная труба должна давать резкое изображение предмета. Этого достигают перемещением внутренней линзы 17 (см. рис. 4, а) трубы с помощью кремальеры 14 (см. рис. 3, а). При наведении трубы на предмет сначала добиваются четкого изображения сетки нитей, а затем самого предмета.

С осью вращения зрительной трубы наглухо закреплен лимб вертикального круга 9. Он предназначен для измерения вертикальных углов. Устройство вертикального лимба аналогично устройству горизонтального. Зрительная труба снабжена наводящим 18 и закрепительным 13 винтами.

В стойке колонки 15 (см. рис. 3, б) со стороны вертикального круга установлены узлы отсчетной системы теодолита. С помощью оптической системы деления лимбов горизонтального и вертикального кругов передаются в штриховой микроскоп 6 (отсчетное приспособление). В теодолите применена одноканальная оптическая схема.

Оптическая схема теодолита показана на рисунке 4, а. От зеркала 6 через иллюминатор 5 свет падает на вертикальный 11 и горизонтальный 19 крути лимба. Изображение штрихов вертикального лимба с помощью призмы 7 и линз 2, 4 объектива передается в плоскость штрихов горизонтального лимба с помощью линзы 17, объектива горизонтального крута 3, призмы 8 на конденсатор 9, на котором нанесен индекс для отсчитывания. Совместное изображение индекса и штрихов деления лимбов передается посредством призмы 10 и объектива 12 на плоскость изображения шкалы 13, которое через окуляр 14 наблюдается в поле зрения микроскопа. На рисунке 3.78, б в поле зрения микроскопа видны штрихи деления горизонтального Г и вертикального В кругов (см. рис. 3).

Зрительная труба имеет оптические визиры 12 (см. рис. 3), которые служат для приближенного наведения трубы на предмет.

Поле зрения микроскопа и отсчеты по горизонтальному Г и вертикальному В кругам теодолита ТЗО показаны на рисунке 5.

Для установки теодолита над точкой местности -- вершиной измеряемого угла служит штатив (рис. 6).

Ножки 3 штатива шарнирно соединены с головкой 1. Болтами 2 регулируют их вращение в шарнирах. Высоту штатива изменяют выдвижением ножек, после чего их закрепляют винтом 4. Наконечники ножек углубляют в грунт, нажимая ногой на их упоры.

Теодолит устанавливают на плоскость головки и закрепляют становым винтом 7. На крючок внутри винта подвешивают нитяной отвес. При транспортировании ножки вдвигают до упора, закрепляют винтами 4 и стягивают ремнем 5. Регулируемый ремень 6 служит для переноски штатива на плече или за спиной. На одной из ножек имеется пенал с крышкой для нитяного отвеса и гаечного ключа.

В комплект теодолита ТЗО входят окулярные насадки и ориентир-буссоль.

Окулярные насадки применяют для удобства наблюдения предметов, расположенных под углами более 45° к горизонту, и центрирования теодолита над точкой с помощью зрительный трубы. Надевают их на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа. Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирной оси на 80°. Призма заключена в оправу, свободно вращающуюся в обойме. Насадка на зрительную трубу снабжена откидным светофильтром для визирования на солнце.

Ориентир-буссоль служит для измерения магнитных азимутов. При работе ее устанавливают в паз 10 (см. рис. 3) и закрепляют винтом.

Положение магнитной стрелки наблюдают в зеркале, которому придают нужный наклон. Магнитную стрелку арретируют вращением винта 3 арретира. Для уравновешивания стрелки на южном конце установлен передвижной грузик.

Футляр теодолита имеет колпак, которым его закрывают. При этом плоские пружины, опираясь на колонку теодолита, фиксируют положение алидадной части. Поворотом рукояток замков 2 колпак скрепляют с основанием.

В гнезде внутри колпака закрепляют ориентир-буссоль.

Рейки. При выполнении тахеометрических съемок теодолитом-тахеометром ТЗО удобны в работе трехметровые складные нивелирные рейки. На них нанесены сантиметровые и дециметровые деления. Рейки имеют две стороны: рабочую, на которой сантиметровые деления нанесены черной краской и нуль совмещен с пяткой; дополнительную, на которой деления нанесены красной краской так, чтобы пятка рейки совпадала с отсчетом 4683 или 4783 мм.

Такие рейки предназначены для определения расстояния по нитяному дальномеру и измерения горизонтальных и вертикальных углов.