Файл: Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие.pdf

Бурдона над пятой установочного штыря манометра; Д к — высота свободной поверхности жидкости в компенсаторе над пятой его

Считая объемный вес р воздуха в пределах превышения /г1 2 неизменным и пренебрегая ничтожно малой величиной произве­ дения (Дм —Ак)р, получим:

где р\ — избыточное давление, измеренное манометром в точке /, можно записать:

Поменяв манометр и компенсатор местами и измеряя то же самое превышение /г) 2 по способу «манометр впереди» (рис. IV. 18, б), получим уравнение равновесия

Сложив равенства (IV. 50) и (IV.53) и разделив обе части нового уравнения пополам, получим:

165

Определяя положительное превышение hl2 по линии (/) — (2) компенсатором вперед [см. выражение (IV. 50)], мановакуумметр измеряет положительное давление р\. При определении же этого превышения мановакуумметром вперед измеряется отрицатель­ ное давление (вакуум) р2, чем и объясняется знак минус перед правой частью выражения (IV. 53). Следовательно,

где р — среднее арифметическое из абсолютных значений давле­

Поскольку объемный вес р воздуха примерно в 1000 раз меньше объемного веса у жидкости, то в большинстве случаев можно пользоваться приближенным значением коэффициента

Значение коэффициента К находят экспериментально при эта­ лонировании прибора путем многократных наблюдений на вы­ сотном стенде, в качестве которого используют склон оврага, реч­ ной долины либо лестничный марш здания. Закрепив на стенде шесть — восемь точек, превышения между ними определяют гео­ метрическим нивелированием с погрешностями ± 2 - г - ± 3 мм. Эталонирование гидромеханического нивелира заключается в многократном проложении по точкам стенда нивелирных ходов-. Коэффициент К вычисляют как отношение превышения, найден­ ного геометрическим нивелированием и принимаемого за истин­ ное, к измеренному манометром давлению столба жидкости, вы-

166

сота которого равна определяемому превышению. Место ну­ ля МО прибора, как правило, приводят к значению 0,00 с помощью корректора нуля манометра, регулируя натяжение юстировочной пружинки *.

Шкала манометра может быть оцифрована в значениях изме­ ряемых превышений h=pK или h=—рК. В этом случае эталони­ рование выполняется для уточнения значения К, которое находят как отношение истинного превышения к его значению, полученно­ му гидромеханическим нивелированием.

Найденное из «эталонных» измерений значение коэффициен­ та К соответствует какому-то среднему для этих измерений зна­ чению температуры жидкости, шланга и манометра, средним значениям атмосферного давления и ускорения силы тяжести в точках стенда и т. п. Если в дальнейшем полевые работы выпол­ няются при таких же условиях, то полученные результаты изме­ рений нуждаются лишь в поправке за место нуля, если оно не было приведено к нулю.

Обычно полевые работы производятся при других внешних условиях, отличных от имевших место при эталонировании при­ бора. В этом случае в измеренные значения превышений следо­ вало бы вводить поправки, основные из которых: бб, 6g , б т , 6у — поправки за изменения соответственно барометрического давле­ ния, значения ускорения силы тяжести, а также объемного веса рабочей жидкости и ее уровня в компенсаторе в зависимости от температуры. Так, при нивелировании манометром вперед превы­ шение должно было бы определяться по формуле

Рассматривая составляющие формулы (IV. 61) как независи­ мые переменные, среднюю квадратичную ошибку т д определе­ ния превышения h получим

веса жидкости, соответствующего моменту измерения превыше­

среднеквадратичные ошибки нахождения поправок за измене­ ния соответственно атмосферного давления, ускорения силы тя­ жести, объемного веса рабочей жидкости и ее уровня в компен­ саторе с температурой.

Согласно (IVf.62), точность гидромеханического нивелирова­ ния определяется объемным весом жидкости, точностью мановакуумметра, а также способом и точностью учета влияний внеш-

* В некоторых конструкциях гидромеханических нивелиров приведение МО к нулю осуществляется поворотом шкалы.

167

ней среды. В первую очередь, точность нивелирования обуслов­ ливается выбором рабочей жидкости, так как последняя может быть выбрана со значениями объемного веса от 0,8 (спирты, мас­ ла) до 13,6 г/см3 (ртуть), вследствие чего точность нивелира мо­ жет быть снижена или, наоборот, повышена в 10—15 раз.

Практически целесообразно применять в нивелирах водные растворы солей. Например, 30%-ный раствор хлористого каль­ ция с антикоррозийными присадками имеет объемный вес около 1,2 г/см3 , низкую температуру замерзания (—30°-;—35°С), незна­ чительно изменяющуюся с изменением температуры вязкость; этот раствор легко воспроизводится и безвреден для человече­ ского организма. Величина тл для данного раствора составляет примерно ± 1 • 10~4 г/см3 .

В качестве индикатора давления могут применяться, напри­ мер, мановакуумметры типов МТИ и ВТИ модели 1218 с преде­ лами измерений от + 1 до —1 кгс/см2 (изготовитель Московский завод «Манометр»). При исключении места нуля этого прибора

ского нивелирования величины перечисленных поправок подстав­

Изменение барометрического давления. Допустим, что при эталонировании на высотном стенде было найдено эталонное значение коэффициента прибора

духа, соответствующие моменту эталонирования, а нивелирова­

сферного давления, с которыми приходится сталкиваться в естест­ венных условиях на поверхности Земли, ощутимых изменении объемного веса уэ жидкости не вызывают (даже при увеличении давления на 1 кгс/см2 вода сжимается лишь на 1/20000 долю своего объема, а ртуть — на 1/250000). Изменения же объемного

.веса воздуха при изменениях давления атмосферы более значи-

168

тельны. Поэтому для получения правильного значения превыше­ ния h нужно было бы найти и использовать при вычислениях новое значение коэффициента прибора

цательные превышения должны быть уменьшены по абсолютной величине на 1/10000 (0,1 мм на каждый метр превышения).

Из формулы (IV.65) следует, что знак поправки зависит от знаков превышения и разности (рг—рэ). В замкнутых ходах неучитывание поправки за изменения барометрического давления не скажется на величине невязки. В разомкнутых ходах суммар­ ная погрешность из-за неучета изменений барометрического дав­ ления будет пропорциональна сумме превышений, но, как видно из примера, изменения атмосферного давления слабо влияют на точность гидромеханического нивелирования и в большинстве случаев возникающими за их счет погрешностями можно пре­ небречь.

Изменение объемного веса жидкости с изменениями ускоре­ ния силы тяжести и температуры. Объемный вес рабочей жидко­ сти зависит от силы тяжести в месте производства работ и темпе-

169