ЛАЗЕР НА СТРОЙПЛОЩАДКЕ И ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЙ ПОЛОСЕ

Современные строители возводят высотные здания, телевизионные башни высотой в сотчи метров, прокладывают километровые туннели, сооружают мосты и эстакады длиной от сотен метров до нескольких километров, строят сооружения с горизонтальными плоскостями площадью в сотни тысяч квадратных метров (взлетно-посадочные полосы, фундаменты современных производственных цехов и т.

д.). При проведении подобных строительных работ очень важно точно фиксировать опорные направления и плоскости в пространстве-горизонтальные, вертикальные, под определенными углами. Для этого строителям нужен лазерный луч.
В настоящее время в строительстве используется большое число лазерных геодезических приборов. Их называют лазерными нивелирами, лазерными теодолитами, лазерными зенит-центрирами и т.д. Напомним, что нивелирование-это определение высот точек земной поверхности или точек сооружения относительно некоторого исходного уровня; теодолиты применяются для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов, а зенит-центрирами называют приборы вертикального проектирования. Во всех лазерных геодезических приборах используется хорошо видимый луч; обычно работают с красным лучом гелий-неонового лазера. Лазерный луч фиксирует в пространстве опорную прямую линию, указывающую
какую-либо ось будущего сооружения. Относительно этой опорной прямой производят разметку и компоновку узлов конструкции. Быстро сканируя лазерный луч в определенной плоскости, можно создать хорошо наблюдаемую опорную световую плоскость. Особые точки будущей конструкции могут быть фиксированы в пространстве пересечением двух лазерных лучей.
Останкинская телевизионная башня в Москве имеет высоту более 530 м. При ее строительстве применялся отечественный лазерный зенит-центрир ЛЗЦ-1 с ге- лий-неоновым лазером мощностью 10 мВт и расходимостью луча 10 угл. мин. Прибор обеспечивал проектирование точек с погрешностью 10 мм (в поперечном к лучу направлении) на расстоянии 500 м. Направленный вертикально вверх узкий лазерный луч прекрасно контролировал вертикальность строящейся телебашни. Он позволял выявлять отклонения башни от вертикали как в результате строительных погрешностей, так и под действием ветра и одностороннего нагрева башни солнечными лучами.
В качестве примера лазерного нивелира с вращающимся лазерным лучом укажем шведский прибор «Геоплан-300». Во время работы прибора фиксируется хорошо наблюдаемая горизонтальная плоскость; ее создает лазерный луч, вращающийся вокруг вертикального направления с частотой вращения 10 об./с. Дальность действия луча около 200 м. Горизонтальная световая плоскость фиксируется в пространстве с погрешностью менее 1 см по вертикали.
Следует отметить, что обычно геодезический контроль является длительным и трудоемким процессом. Поэтому важно не только то, что лазерный луч обеспечивает высокую точность контроля, но и то, что он существенно ускоряет процесс контроля, позволяет его автоматизировать. Предположим, что ведется проходка строго прямого туннеля. В начале туннеля установлен лазер, луч которого распространяется вдоль туннеля; направление луча строго фиксировано в пространстве. На проходческом щите закреплен отражатель. Если щит ориентирован правильно, то отраженный лазерный луч попадет в фотоприемник. При малейших отклонениях щита во время его работы будет нарушаться прием отраженного луча.

По соответствующим сигналам, поступающим от фотоприемника, может автоматически включаться устройство

Схема лазерного нивелира "Геоплан-300": 1 — гелий- неоновый лазер, 2 — коллиматор для уменьшения степени расходимости лазерного луча, 3 — пентапризма, превращающая вертикальный лазерный луч в горизонтальный, 4 — полый вал двигателя, обеспечивающий ежесекундно более десяти оборотов пентапризмы, а следовательно, и горизонтального лазерного луча, 5 — уровни для контроля правильности установки прибора (для контроля горизонтальности плоскости, фиксируемой вращающимся лучом)

Схема лазерного контроля проходки туннеля: 1 — проходческий щит, 2 — гелий-неоновый лазер, 3 — отражатель, установленный на щите, 4 — фотоприемник. Предположим, что произошло отклонение от заданного направления проходки, в результате слегка изменилась ориентация проходческого щита, а значит, и закрепленного на нем отражателя. Теперь отраженный от щита лазерный луч уже не попадет в фотоприемник. Эта ситуация показана на рисунке штриховыми линиями

Система лазерных лучей, помогающая пилоту уверенно произвести ночную посадку. Лучи 1,2 \л 3 задают курсовую плоскость, лучи 4 и 5 — глиссадную плоскость

Левее курса По курсу Правее курса

Вид на взлетно-посадочную полосу, открывающийся пилоту во время посадки самолета. На рисунке рассмотрены девять случаев. В центре показан вид на полосу в нормальной ситуации — когда самолет снижается точно по курсу и по глиссаде. Любое отклонение от курса или от глиссады существенно изменяет вид на полосу

корректировки ориентации щита, которое своевременно исправит случайно возникшие отклонения.
В последние годы взлетно-посадочные полосы в аэропортах начали оборудоваться лазерами. Это делается для повышения безопасности полетов на современных реактивных авиалайнерах. В СССР разработана и создана лазерная система контроля ночной посадки самолетов-«Глиссада» (так называется траектория самолета во время его снижения). Впервые эта система стала использоваться в аэропорту Киева. В определенных точках вблизи взлетно-посадочной полосы устанавливаются гелий-неоновые лазеры. Ориентированные в пространстве определенным образом, лучи лазеров (они хорошо видны в сумерки и ночью) образуют систему линейных ориентиров, геодезически «привязанную» к взлетно-посадочной полосе. Система задает летчику следующие навигационные параметры: курс посадки (курсовую плоскость), глиссаду снижения (глиссадную плоскость); боковые границы полосы, удаление от полосы. Летчику с воздуха видны пять красных лучей; три из них контролируют перемещение самолета по курсу (они задают курсовую плоскость), а два задают глиссадную плоскость. Если самолет идет точно по курсу и по глиссаде, летчик наблюдает характерную картину из пяти лучей. Если самолет начинает сбиваться с курса или с глиссады, эта картина резко искажается, и сразу становится ясно, как надо выправить траекторию самолета.

<< | >>

↑

Источник: Тарасов Л.В.. Знакомьтесь - лазеры. 1988

Еще по теме ЛАЗЕР НА СТРОЙПЛОЩАДКЕ И ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЙ ПОЛОСЕ:

- Популярная физика -