Среди прогрессивных решений, применяемых в геодезической и маркшейдерской практике, особое место занимает технология, основанная на методе гироскопического ориентирования. Свое название этот метод получил в XX веке, когда наблюдалось его активное развитие. Гироскопический метод ориентирования предназначен для измерения азимута направления при проведении геодезических и маркшейдерских работ, т. е. угла между направлением на север и направлением на заданную точку. Например, он используется при ориентировании в пространстве оси сооружения в метростроении и туннелестроении, для ориентирования сторон подземных сетей при их создании, развитии, контроле, пополнении и возобновлении при маркшейдерской съемке, а также для решения других специальных задач.
Технология, о которой идет речь, базируется на применении гироскопических приборов, получивших название — наземные гирокомпасы. В настоящее время известны различные конструкции наземных гирокомпасов, разработанных и изготовленных как в нашей стране, так и за рубежом. Из отечественных приборов в России наиболее широко применяются маркшейдерские гирокомпасы МВТ2, МВТ2М, МВБ4, МВГ1, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ), а из зарубежных — гиротеодолиты Gi-B1, Gi-B2 и Gi-B21, созданные в 1960–1970-х гг. в Венгрии на предприятии МОМ.
Однако все эти приборы изготовлены в прошлом веке, морально устарели и во многих случаях физически изношены. Вместе с тем, остались производственные задачи, при решении которых гироскопическое оборудование весьма эффективно, а подчас его применение единственно возможно.
Нельзя не отметить, что бурное развитие решений, основанных на спутниковых системах глобальной навигации, значительно затормозило развитие гироскопической приборной базы. Отсутствие существенного продвижения в широком использовании гироскопических методов ориентирования в инженерно-геодезических работах и маркшейдерии связано еще и с проблемами отечественной экономики, но, как показывает практика, потребность в современных гироскопических приборах есть. Именно поэтому в данной статье хочется остановиться на новой разработке фирмы Sokkia Topcon Co, Ltd. (Япония), которая была представлена на выставке INTERGEO в г. Нюрнберге (Германия). В настоящее время проводятся работы по внедрению этого прибора в геодезическую практику на территории Российской Федерации.
Разработка корпорации Sokkia Topcon — одного из лидеров в области производства геодезических средств измерений, носит название «Автоматическая гиростанция GYRO X». Прибор представляет собой систему, включающую маятниковый торсионный гирокомпас и роботизированный тахеометр марки SRX. Гироскопическая часть (гироблок) системы выполнена в виде отдельного съемного самостоятельного модуля GYRO X, который с помощью фиксаторов принудительно крепится сверху на колонках электронного тахеометра. Тахеометр, в свою очередь, закрепляется на штативе. В целом гироблок выполнен по традиционной схеме — маятниковый чувствительный элемент (ЧЭ), включающий гиромотор, подвешен в корпусе прибора на торсионе. Гиромотор имеет охватывающий экран противомагнитной защиты.
Электропитание к гиромотору подводится от вторичного источника питания (инвертора) с помощью гибких проводов. Первичным источником электропитания гироблока является аккумуляторная батарея. Инвертор преобразует напряжение постоянного тока от аккумулятора (12 В) в трехфазное напряжение переменного тока (115/400 В/Гц). В нижней части корпуса GYRO X расположена рукоятка арретирующего устройства, позволяющего выполнять запуск маятникового ЧЭ с минимальным возмущением. На корпусе гироблока расположен также окуляр автоколлимационного зрительного канала, обеспечивающего возможность визуального контроля движения ЧЭ гирокомпаса в процессе азимутальных колебаний. Гиростанция GYRO X и ее комплектующие размещаются в специальном кейсе, предотвращающем нарушения юстировки и повреждения при транспортировке прибора.
Остановимся на особенностях прибора. Гироблок снабжён фотоэлектронным датчиком азимутальных колебаний ЧЭ. Информация с датчика по интерфейсному кабелю непрерывно поступает на панель управления электронного тахеометра и автоматически обрабатывается встроенной специализированной программой тахеометра «Гиростанция». Следящая система роботизированного тахеометра, на котором закреплена гиростанция GYRO X, обеспечивает разворот корпуса тахеометра в горизонтальной плоскости в процессе слежения за прецессионными колебаниями ЧЭ.
После окончания измерительного процесса главная оптическая ось зрительной трубы тахеометра автоматически ориентируется на север, и соответствующий этому направлению отсчет передается на горизонтальный круг тахеометра. Далее ЧЭ гироблока арретируется, и с помощью тахеометра измеряются горизонтальные углы на заданные (или выносимые) точки местности относительно направления на север. Обработка результатов слежения за прецессионными колебаниями маятникового ЧЭ осуществляется с помощью программы тахеометра «Гиростанция». В ней реализованы известные алгоритмы определения положения равновесия колебаний.
В.И. Глейзер
Р.В. Молостов