70683-1 (Техническое задание на разработку номограммного кипрегеля)

Техническое задание на разработку номограммного кипрегеля

Выполнил студент II курса КГС Романовский С. И.

МосГУГК, кафедра геодезии

1. Введение.

В условиях разработки и внедрения нового поколения методов и средств измерений возрастает роль геодезического инструментоведения прикладной технической дисциплины, изучающей теорию, устройство, методы исследований и юстировки геодезических приборов, а также правила их технического обслуживания, эксплуатации и метрологического обслуживания.

Современный инженер-геодезист должен хорошо знать устройство геодезических приборов, чтобы правильно их выбирать, успешно применять и устранять в случае необходимости их неисправности, а также участвовать в разработке новых высокопроизводительных геодезических приборов.

Требования к современным геодезическим приборам определяются: интенсивностью развития экономики и необходимостью повышения производительности труда геодезических измерений; актуальностью автоматизации геодезических работ и крупномасштабных съемок; условиями эксплуатации, транспортировки и хранения приборов; техническими и технологическими возможностями заводов-изготовителей; запросами потребителей.

Современные массовые геодезические приборы должны обеспечивать высокую производительность труда, достаточную точность измерений, высокую надежность при эксплуатации и транспортировке в полевых условиях и на строительных площадках, простоту и удобство измерительных операций. [1] стр 27 Поставленным требованиям могут удовлетворить только приборы, имеющие малые габариты и массу, жесткие по конструкции, надежно сохраняющие юстировку, противостоящие коррозии и другим воздействиям внешней среды, имеющие минимум удобно расположенных рукояток управления, содержащие элементы автоматизации и сохраняющие длительное время надлежащий внешний вид. [4] стр 11

2 Цель и стадия разработки.

В процессе разработки прибор проходит определенные этапы, длительность которых зависит от степени новизны и сложности разработки.

В общем случае разработка нового прибора достаточно продолжительный по времени комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; в отдельных случаях их постановке может предшествовать научный поиск.

При проведении научно-исследовательских работ подготавливается обоснование исходных данных для разработки технического задания, выявляются наиболее эффективные конструктивные решения прибора, осуществляется всесторонняя проверка технических решений, применяемых материалов и элементов. На этом этапе проводятся теоретические и экспериментальные исследования принципов, заложенных в конструкцию прибора. На этапе выполнения научно-исследовательских работ изготавливаются макеты и экспериментальные образцы разрабатываемого прибора. [2] стр 19 Первая стадия опытно-конструкторских работ согласно ГОСТ 2.103-68 есть разработка технического задания.

Целью настоящей работы является cоставление технического задания на изготовление опытно-производственного образца оптико-механического номограммного кипрегеля, соответствующего современным стандартам, а также требованиям, перечисленным в параграфе #1, на стадии технического проекта.

3 Назначение изделия, область его применения, общая характеристика.

К номограммным оптико-механическим приборам, предназначенным для наземных съемочных работ, относятся тахеометры и кипрегели.

Современные оптико-механические приборы снабжены преобразователями, которые позволяют определить горизонтальное проложение и превышение по рейке без вспомогательных редукционных вычислений. Такие преобразователи выполняются в виде оптического компенсатора в системе с двойным изображением или в виде номограмм, изображение которых введено в поле зрения прибора.[2] стр 147 Исследования убедительно свидетельствуют о том, что тахеометры и кипрегели с полуавтоматическими преобразователями, за исключением редукционных тахеометров с дальномерами двойного изображения, не получили широкого распространения в топографо-геодезическом производстве, так как их конструкции не отвечают возросшим современным требованиям. Испытание временем выдержали инструменты с номограммами. Номограммные тахеометры и кипрегели, благодаря внедрению в геодезическое приборостроение совершенной технологии нанесения тонких номографических кривых на стеклянных кругах, малым габаритам и массе, простоте и надежности конструкции и удобству обращения с ними, среди инструментов такого типа по праву стали занимать доминирующее положение во многих производственных организациях.

Инструменты с номограммами успешно применяются при съемке ситуации и рельефа. Точность определения по номограмме превышений и расстояний до пикетных точек вполне удовлетворяет требованиям всего ряда крупномасштабных съемок от 1:5000 до 1:500. Расчеты и опыт показывают, что расстояния от инструмента до рейки при съемке пикетов в масштабах 1:500 и 1:1000 можно увеличить (с 60-80 по инструкции) до 100-150 м. [3] стр 137-138 Кипрегели в основном изготавливаются с номограммным преобразователем. В нашей стране выпускается номограммный кипрегель типа КН в соответствии с ГОСТ 20778-75.

Кипрегель номограммный КН предназначен для измерения горизонтальных проложений, превышений и вертикальных углов при одном наведении зрительной трубы на вертикальную рейку. Применяется для выполнения мензульных съемок во всех масштабах на фотопланах и чистой основе. Наиболее эффективно применение этого прибора при съемке крупномасштабных планов небольших участков и застроенных территорий, а также так называемых "мертвых пространств", которые остаются не заснятыми после аэрофотосъемки.

Кипрегель КН относится к приборам с оптико-механическим преобразователем в виде номограмм, изображение которых передается в поле зрения трубы и наблюдается по всему его полю. В поле зрения трубы наблюдается также отсчетная шкала вертикального круга. Измерения по номограммам производятся при положении зрительной трубы "круг лево".

Зрительная труба с внутренней фокусировкой дает прямое изображение предметов и снабжена ломаным вращающимся окуляром. Для установки вертикального круга по начальному индексу служит цилиндрический уровень. Исправление места нуля вертикального круга производится юстировочными винтами уровня.

Углоначертательное устройство представлено линейкой, служащей основанием прибора, и дополнительной линейкой с шарнирным параллелограммом. Рабочей мерой к кипрегелю служит топографическая рейка длиной 3 метра со шкалой делений через 1 сантиметр. Рейка имеет выдвижную пятку для установки нуля рейки на высоту прибора при работе.

Мензула к кипрегелю поставляется деревянная облегченного типа. Она имеет подъемные винты и наводящее устройство, что позволяет регулировать установку планшета по высоте и горизонту.

Кипрегель КН выпускается серийно с 1976 года. [2] стр 147-149

4 Преимущественные условия эксплуатации.

Условия использования геодезических приборов предъявляют специфические требования к их конструкции и эксплуатационным качествам.

Геодезические приборы, как известно, предназначены для измерений на местности в разнообразных физико-географических условиях. Точность геодезических измерений характеризуется относительными погрешностями порядка 2.000 1.000.000.

Цикличность использования геодезических приборов может быть разной: для части приборов характерна сезонная эксплуатация (в периоды вторая половина весны, лето, первая половина осени), некоторые приборы используются круглогодично, некоторые только по мере необходимости.

Высокоточные геодезические приборы способны функционировать при температуре от -25 до +50 C при относительной влажности до 95%; для массовых видов геодезической техники характерен температурный диапазон от -40 до +50 C, такие приборы сохраняют свою работоспособность при относительной влажности 95-100% и пониженном атмосферном давлении 613 гПа (460 мм рт. ст.). [2] стр 5-6 Все приборы в той или иной степени подвергаются механическим воздействиям (при сборке, погрузке, транспортировке, выгрузке, установке, эксплуатации, ремонте и т. д.). Механические воздействия вызывают разрушение креплений, самовывинчивание резьбовых деталей, отслоение и осыпание покрытий, замыкание неизолированных проводов, самопроизвольное замыкание и размыкание электрических контактов, смещение оптических деталей и т. д.

Различают три основных вида механических воздействий: вибрации, линейные перегрузки и удары.

Вибрациями называют механические колебания. Возбудители вибраций вызывают колебания системы с частотой, равной частоте следования возбуждающих импульсов (вынужденные колебания). При совпадении частот собственных колебаний с частотами возбуждающих наступает явление резонанса, когда сравнительно небольшие возбуждающие силы могут вызвать колебания с большой амплитудой и создать в колеблющейся системе очень большие напряжения.

При эксплуатации частоты и интенсивность вынужденных колебаний геодезических приборов в зависимости от условий площадки, где производятся измерения, могут изменяться в широких диапазонах. При этом колебания отдельных элементов прибора приводят к искажениям их работы.

Линейные перегрузки геодезических приборов возникают при их транспортировке во время взлета, посадки и виража самолета, разгоне и торможении автомобилей и т. д. Сила, возникающая при линейных перегрузках, в отличие от вибраций сохраняет свое направление относительно корпуса прибора.

Ударные нагрузки на геодезические приборы могут возникать при погрузке и разгрузке, при транспортировке по плохим дорогам, при столкновениях транспорта и т. д. [4] стр 200-201 Все геодезические приборы могут транспортироваться любыми видами транспорта, включая воздушный и морской. Многие приборы приспособлены для переноски в укладочных футлярах на спине (в походном положении). При транспортировании или переноске прибора на него воздействуют вибрационные влияния в диапазоне частот 1-80 Гц с ускорениями 1-5 м/сс и ударные нагрузки порядка 10-30 м/сс. В некоторых случаях эти нагрузки могут быть и больше.

Поскольку изменения внешних условий в процессе полевых работ могут быть существенными, а механические воздействия (тряска, вибрации) проявляются каждый раз при перевозке и переноске прибора, в конструкции геодезического прибора необходимо предусматривать возможность полевой его юстировки (регулировки). [2] стр 5-6 Принимая во внимание все, что было сказано ранее, для номограммного кипрегеля можно сформулировать следующие условия. Как сказано выше, кипрегели применяются для крупномасштабных съемок, то есть в полевых условиях. Специфика мензульной съемки ограничивает функционирование кипрегеля в холодную или сырую погоду. Поэтому нижний предел рабочей температуры может быть несколько повышен, например, по сравнению с аналогичной характеристикой у теодолитов. Характер эксплуатации прибора сезонный, в основном в летнее время, поэтому верхний предел рабочей температуры должен приблизительно составлять +50C.

Эксплуатация кипрегеля предполагает нахождение прибора в условиях нормальных атмосферного давления и радиационного фона при относительной влажности до 95%.

В силу полевого характера эксплуатации инструмента необходимо иметь возможность его транспортировки в походном положении. Кроме того ящик должен быть приспособлен для перевозки прибора на транспорте, а также быть удобным в использовании. Отсюда следуют следующие требования к укладочному ящику: возможность транспортировки как в походном положении, так и в положении для транспортировки инструмента; жесткое закрепление прибора в ящике; наличие дополнительного пространства в укладочном ящике для графических инструментов, бленды ориентир-буссоли и центрировочной вилки.

5 Технические требования.

Общие технические требования к геодезическим приборам определены ГОСТ 23543-79. В соответствии с ГОСТ в качестве основных характеристик условий эксплуатации приборов приняты: температура среды 20+-5 C; относительная влажность воздуха 60+-20%; атмосферное давление 101,325+-3,333 КПа (760+-25 мм рт. ст.). Конструкция геодезических приборов должна быть технологичной, ремонтопригодной и должна обеспечивать возможность контроля основных параметров и технических характеристик. Отклонения параметров по нижнему пределу не должны быть более 2% от их номинальных значений. В ГОСТе установлены все другие требования к конструкции геодезических приборов, а также требования по устойчивости к внешним воздействиям и надежности приборов; требования к составным частям приборов и комплектности, упаковке, транспортировке и хранению геодезических приборов. [4] стр 11-12.

Обширные полевые экспериментальные и производственные испытания инструментов с номограммами и изучение технологии их создания промышленностью позволяют сделать следующие выводы и предложения. На стадии разработки и выпуска приборов с номограммами целесообразно: повысить точность отсчета по вертикальному кругу с 1` до 0.5` для кипрегелей; уменьшить ошибки нанесения кривых до 3 мкм и толщину линий до 2 мкм; повысить точность центрирования основной окружности номограммы до 2-3 мкм и иметь доступ к устранению децентровки круга; соблюдать допуск 0.2% на установку и юстировку номинальных значений коэффициентов кривых; создавать инструменты только с открытым полем зрения трубы, с номограммой, основная окружность которой приближена к полю зрения; иметь больший радиус основной окружности, чтобы уменьшить наклон кривых превышений с малым коэффициентом (Kh=+-10); иметь компенсатор при вертикальном круге. [3] стр 136,138; [4] стр 341 С другой стороны, ГОСТ 10812-82 объединяет требования, предъявляемые к номограммным геодезическим приборам (здесь приводится только требования к кипрегелям): увеличение зрительной трубы, x 25 угловое поле зрительной трубы, градус 1.3 диаметр входного зрачка зрительной трубы, мм 35 пределы измерения вертикальных углов, градус +-40 минимальное расстояние визирования, м 5 допустимое значение ms на расстоянии 100 м, см: Ks=100 15 Ks=200 20 допустимое значение mb из одного приема вертикального круга, с 45 допустимое значение mh на 100 м, см: Kh=10 3 Kh=20 15 [1] стр 38 Учитывая все вышесказанное, к разрабатываемому опытно-производственному образцу номограммного кипрегеля, предъявляются следующие технические требования.