Нівеліри з компенсатором
"Демпфер" - слово неросійське, відбулося воно від німецького слова "Dampfer", що перекладається на українську мову як "гаситель коливань", "амортизатор" або "заспокоювач". Можливо, що прийшло це слово в українську мову ще в Петровські часи, коли будували славне місто на Неві німці та голландці. А може, і значно пізніше, коли поверталися додому в Україну навчені в Німеччині та в Голландії молоді українські інженери.
Сказати напевно тут можна тільки одне: демпфер - це пристрій, призначений для гасіння коливань різного типу, в тому числі і механічних. У застосуванні до нівелірам цей технічний термін став використовуватися порівняно недавно - разом з появою оптико-механічних компенсаторів, які отримали найбільше поширення. До речі, перший в світі нівелір з компенсатором був виготовлений в СРСР в 1946 році.
З'явилися автоматичні нівеліри - з'явилася і потреба швидко гасити коливання маятникової підвісної системи компенсатора. Коливання, які необхідно гасити - це механічні коливання призми або дзеркала між призмами - в залежності від конструкції компенсатора. Наприклад, призма підвішується в нівелірах 3Н3КЛ (рис. 1) виробництва УОМЗ, а дзеркало - в нівелірах C410 виробництва фірми SOKKIA (рис. 2). І призма, і дзеркало підвішуються всередині компенсатора з однією-єдиною метою - щоб постійно зберігати горизонтальне положення при будь-якому нахилі нівеліра в межах певного діапазону. Буде забезпечено строго горизонтальне положення вільно підвішеного шматочка оптичного скла - значить, буде забезпечено і якість будівельних або геодезичних робіт. Через невірно певної висоти не доведеться заливати зайві кубометри бетону або переробляти трасу зливової каналізації.
Виникають шкідливі для нівеліра коливання при роботі поблизу автомобільних і залізних доріг, при роботі на будівельних майданчиках або на верхніх поверхах будівель, коливання можуть бути викликані різкими поривами вітру і т.д. і т.п.
В даний час найбільшого поширення набули оптичні нівеліри з магнітним і з повітряним демпфером маятникової системи компенсатора.
Як же відбувається гасіння коливань магнітним демпфером, і чому такий демпфер називається "магнітним"?
При роботі з нівеліром, так само як і з іншими оптичними приладами, зображення об'єкта передається на сітківку ока людини через оптичну систему приладу. Пройшовши через об'єктив, промінь потрапляє на приймальню призму. Потім промінь заломлюється приймальні призмою і потрапляє на горизонтально розташоване дзеркало. Відбиваючись від дзеркала, промінь потрапляє на передавальну призму, а потім на окуляр (рис. 5).
І приймальня, і передає призми жорстко закріплені в корпусі компенсатора, отже, жорстко з'єднані з корпусом нівеліра. Якщо нівелір нахиляється - нахиляються і об'єктив, і окуляр, і призми. Дзеркало, навпаки - вільно підвішено в компенсаторі на чотирьох торсионах-стрічках і при нахилах приладу кожен раз прагне зайняти горизонтальне положення, коректуючи оптичні промені. Уявіть собі звичайний схил, підвішений на ниточці? Якщо його випадково зачепити, то розгойдуватися він буде досить довго. Якщо притримати його рукою - зупиниться схил значно швидше. Рука в цьому випадку виконує роль демпфера. Так само розгойдується і дзеркало, вільно підвішений всередині компенсатора. Тому корпус дзеркала конструктивно виконаний у вигляді маятника, який здійснює коливання при нахилах і переміщеннях приладу. Верхня частина маятника виготовляється з магнітних матеріалів, наприклад, з сталевого сплаву. На певній відстані від верхньої частини маятника в корпусі компенсатора жорстко закріплений постійний магніт, який і гасить коливання хитається поруч з ним маятника, отже, - дзеркала.
Конструктивно компенсатори з магнітним демпфером можуть бути виготовлені по-різному, але принцип їх роботи один - гасіння коливань відбувається за допомогою магнітного поля. Кожен раз, коли маятник проходить повз шматочка магніту, магнітне поле гальмує його рух - і так кілька разів до повної зупинки маятника. Таким чином, під дією магнітного поля відбуваються швидке гасіння коливань дзеркала і відповідна стабілізація зображення в поле зору нівеліра. Характерним представником автоматичних нівелірів з магнітним демпфуванням є серія нівелірів С300 фірми Sokkia (рис.3).
Принцип роботи компенсатора з повітряним демпфером той же - є призма або дзеркало, які в підвішеному стані завжди прагнуть зайняти горизонтальне положення. Точно так же корпус призми або корпус дзеркала конструктивно виготовляється у вигляді маятника, що здійснює коливання при нахилах нівеліра. Тільки в цьому випадку магнітне поле в роботу компенсатора не втручається. Гасіння коливань відбувається за допомогою вантажу, розташованого в нижній частині маятника. Чим більше маса вантажу - тим більшу інерцію володіє маятник, тим складніше його розгойдати. Звичайно ж, все митників системи оптико-механічних компенсаторів дуже ретельно розраховуються - інакше така система просто не буде працювати. Типовий нівелір з повітряним демпфером - це нівелір Vega L30 виробництва фірми VEGA (рис.4).
Який саме нівелір краще використовувати - з магнітним або повітряним демпфером - найправильніше буде вирішити безпосередньо виконавцю в залежності від типу виконуваних робіт, необхідної точності, місця проведення робіт і багатьох інших факторів. Наприклад, при проведенні робіт, що вимагають технічної точності, дуже добре зарекомендували себе нівеліри з магнітним демпфером. При проведенні робіт, що вимагають використання точних нівелірів, часто віддають перевагу приладам з повітряним демпфером.
Не варто забувати, що конструктивно демпфирующие пристрою - як повітряні, так і магнітні, можуть бути виконані по-різному. Якість виготовлення компенсаторів також може бути абсолютно різним. Найчастіше відмінна конструктивна ідея зводиться нанівець огидним якістю виготовлення в умовах колінної збірки або неграмотно, на швидку руку організованого виробництва. Тому при виборі нівеліра велике значення мають не тільки конструктивні особливості компенсатора, а й якість виготовлення пропонованих заводом-виробником приладів.