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Procédé et dispositif pour la mesure directe de distances horizontales au moyen de télémètres et de réglettes.
Les télémètres connus, qui utilisent comme base une réglette fixe, présentent l'inconvénient que la distance horizontale ne peut être lue directement à même la réglette que lorsque le niveau de la lunette est d'équilibre.
Toutes les lectures qui doivent être faites sous un angle d'inclinaison de l'axe de la lunette par rapport à l'horizontale n'indiquent plus la distance effective du milieu de l'instrument à la réglette et encore beaucoup moins la distance horizontale, mais seulement des grandeurs lues
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en partant desquelles on peut calculer à l'aide de l'angle d'inclinaison à lire la distance horizontale. Par conséquent, sur un terrain en pente, deux lectures sont absolument nécessaires pour pouvoir calculer sur leur base la distance horizontale. Il faut en outre compter encore avec une constante qu'il faut ajouter avant de convertir la distance du milieu de l'instrument à la réglette en distance horizontale.
La présente invention vise à permettre, en montant des dispositifs par lesquels la possibilité de réglage d'angles déterminés est donnée, de lire directement sur l'instrument aussi bien la distance du milieu de l'instrument à la réglette que des distances horizontales de la réglette.
A l'aide de ces dispositifs, il est possible d'effec- tuer les mesures tant avec une réglette horizontale qu'avec une réglette verticale, en appliquant le même principe ; ces deux méthodes sont décrites de façon plus précise dans ce qui suit.
On supposera tout d'abord l'hypothèse d'une mesure faite avec réglette horizontale.
Dans les dessins annexés :
Les figs, 1 à 5 illustrent des exemples explicatifs des méthodes de mesure.
Les figs. 6 et 7 sont respectivement une élévation et une coupe suivant la ligne 1-1 d'un dispositif supplémentaire, indiqué à titre d'exemple, pour le réglage d'un angle déterminé sur le télémètre en vue de la méthode de mesure avec réglette horizontale.
La figure 8 est un schéma d'un mode de mesure avec vis
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tangente.
La figure 9 est un schéma analogue d'un mode de mesure avec- réglette horizontale,
La figure 10 est un schéma d'un mode de mesure avec réglette verticale.
Les figures 11 et 12 montrent le fonctionnement de la vis tangente en cas de mesure sous un grand angle d'inclinaison.
Les figures 13 et 14 montrent une réalisation de la vis tangente en élévation et en plan.
Si l'on mesure avec une réglette verticale suivant la fig, 1, la distance en pente réelle est alors D' = C.L. cos [alpha]+ c (C et c sont des constantes, L = M-n,L,cos, [alpha] = m'-n') et la distance horizontale est D = C.L. cos2[alpha]+ c. cos. [alpha]. Dans la mesure de la distance du milieu de l'instrument à la réglette avec réglette horizontale : la réglette est munie d'une division appropriée (par exemple d'une division en centimètres) allant du milieu vers la gauche et vers la droite ; le numérotage va aussi du milieu vers la gauche et vers la droite jusqu'à 2 m.
La réglette est agencée de façon à avoir normalement 2 mètres de longueur et à pouvoir être rallongée par dépliage d'un mètre de chaque côté. En raison de la position horizontale de la réglette, les fils d'écartement du réticule placés dans la lunette doivent être tendus verticalement. Un fil horizontal est également nécessaire pour la lecture de l'angle d'altitude. La réglette possède en son milieu un manchon E (fig. 2) grâce auquel on peut la faire pivoter sur une barre ronde dans un plan horizontal ; elle peut ainsi être placée plus ou moins haut à l'aide de ce manchon
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puis être fixée par une #is de serrage. La barre sur laquelle la réglette peut pivoter doit avantageusement avoir deux pieds écartables.
Il faut que, lors de la mesure, la réglette soit normale au fil médian (vertical) placé dans la lunette et par conséquent également à angle droit par rapport au plan vertical de l'axe de la lunette. Pour régler la réglette dans cette position, elle possède, selon l'invention, au-dessus du trait de division zéro, un étrier F en forme d'U, normal à son plan et qui se présente, en coïncidant avec le fil vertical, sous la forme d'un trait blanc (fig. 2). La lecture de la distance du milieu de l'ins- trument à la réglette est analogue dans les mesures avec la réglette verticale.
En partant du fil vertical médian, qui doit être miré sur le trait de la division zéro de la réglette, on lit, en suivant les fils verticaux latéraux,. la division qui doit être d'égale grandeur des deux côtés, puis on additionne les deux lectures. Le total, augmenté de la petite constante ± indique, avec tout angle d'inclinaison quelconque, la distance du milieu de l'instrument à la réglette. P ou D' est donc égal à C.L+c. La grande constante C doit être supposée de 100 ou 200 comme dans les lectures avec réglette verticale.
Une lecture de l'angle d'inclinaison n'est donc pas nécessaire dans les mesures sur terrain en pente, puisque la réglette horizontale, dai,s des mesures sous tout angle quelconque, est toujours à angle droit par rapport à l'axe de la lunette de sorte que le même rapport proportionnel est donné que dans le cas de mesures sur 'terrain plat.
Dans la mesure de la distance horizontale avec la réglette horizontale, on n'utilise toujours que le fil
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vertical médian de la luntte, qui doit être placé dans le plan vertical de l'axe de cette lunette. Si l'on pose un télémètre à une distance de 10 à 20 mètres d'un mur haut et que l'on fixe un fil à plomb sur celui-ci, le fil vertical médian de la lunette (lorsque l'instrument est correctement placé) ne déviera ni à gauche, ni à droite de ce fil à plomb lorsqu'on fera pivoter la lunette en direction verticale, puisque ce fil médian est également placé dans le plan vertical de la lunette.
Si maintenant on pose un second fil à plomb à côté du premier et qu'on vise le fil vertical médian en faisant pivoter la lunette dans le plan horizontal sur le cordon du second fil à ploml@, le même processus se produit qu'avec le premier fil à plomb. Si l'on pose à la place des deux fils à plomb une réglette horizontale comportant une division en centimètres, on fait la preuve que la lecture sur la réglette par le fil vertical médian est toujours la même, que la lunette soit à zéro quant à son angle de site, ou présente un angle de site (altitude ou profondeur) quelconque. Grâce à ce processus de la lecture sur la réglette horizontale, on obtient par conséquent, également sur terrain en pente, toujours la distance horizontale P. Pour trouver la distance, on n'a donc pas du tout besoin de lire l'angle d'inclinaison.
Avec cette méthode de mesure, pour la lecture directe de la distance horizontale sur la réglette, il n'est donc pas besoin d'un angle déterminé suivant lequel la lunette est pivotée dans le plan horizontal, c'est-à-dire l'angle compris entre P1 et P2. Il n'est donc pas besoin de compter, dans la mesure de la distance horizontale, avec la constante c. Pour fixer l'angle déterminé, on pose le télémètre avec
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un niveau de lunette équilibré et on mesure à partir de son centre la distance de 100 mètres en ligne droite. A 100 mètres, on pose la réglette décartement horizontale, en prenant soin que le trait de division zéro de la réglette soit strictement miré sur le fil vertical médian et qu'elle fasse exactement un angle droit avec le plan vertical passant par l'axe de la lunette.
Lorsque tel est le cas, on fait pivoter la lunette à l'aide de la vis micrométrique vers la gauche ou vers la droite jusqu'au trait de division 100 cm. de la réglette, puis on lit sur le cercle horizontal combien d'unités de la division en degrés sont nécessaires pour obtenir cet angle déterminé. Ce sont environ 35', On répète cette opération en utilisant l'angle qu'on a trouvé en distances partielles de nombre quelconque. Lorsque l'angle correspondant à ces distances partielles est déterminé, on peut à l'aide de cet angle lire directement la distance horizontale même avec des visées non horizontales.
De cette façon, on peut déjà avec tout télémètre quelconque, sans le transformer, effectuer des mesures horizontales de ce genre, à condition d'ajouter ou de retrancher l'angle déterminé de la première lecture (en visant le trait de division zéro) et de faire pivoter la lunette de façon correspondante dans le plan horizontal. Mais cette opération est trop compliquée pour l'emploi pratique. Selon l'invention, on monte sur le télémètre des dispositifs rendant possible un réglage rapide et sûr d'angles déterminés, qui correspondant par exemple à des distances de 200,100, 50,20 mètres, etc.
Pour la prise de mesures de ce genre, la lunette À (fig. 3) placée au milieu de l'instrument doit être pivotante dans l'angle vertical. La distance du milieu de l'instrument
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B au mur A' est supposée être 20 mètres. Si l'on reporte cette distance horizontale de 20 mètres sur la visée oblique B - C, on voit sur l'arc de cercle du report comment avec un angle d'inclinaison croissant la distance oblique B - C devient toujours plus grande.
Si l'on considère la projection horizontale de ce croquis, on se rend facilement compte qu'avec cette méthode de mesure on ne peut toujours lire avec le fil vertical médian que la distance horizontale parce que tous les points qui apparaissent dans la visée d'inclinaison comme distance horizontale sont situés dans le plan vertical de la lunette et tombent à la projection dans la distance horizontale. Etant donné que ces deux visée dans la projection horizontale sont situées dans le plan vertical de la lunette, la lecture sur la réglette ne donne toujours également que la distance horizontale, puisque l'angle déterminé pour le pivotement de ces plans verticaux en partant de la distance horizontale a, lui aussi, été trouvé.
Les figures 4 et 5 mettent en évidence la mesure de la distance du milieu de l'instrument à la réglette et de la distance horizontale sur terrain en pente. De même, en visant sur le trait de la division zéro de la réglette (fig. 4) on peut lire par les deux fils d'écartement latéraux la dis- tance du milieu de l'instrument à la réglette, par exemple ' 30 mètres de chaque côté, à gauche et à droite, soit ensem- ble 60 mètres, agmentée de la petite constante c. La distance horizontale montre, par réglage de l'angle qu'on a trouvé pour une distance de 100 mètres sur-le même objectif par exemple 50 mètres.
Si l'on veut se persuader de l'exactitude de ces lectures, il faut chercher à l'aide d'un abaque
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l'angle d'inclinaison qui/correspond à ces deux lectures et vérifier sur le cercle de site si cet angle y existe aussi effectivement.
Les dispositifs supplémentaires montés sur l'instrument pour le réglage rapide et sûr de l'angle déterminé peuvent être de divers types. Il y a avantage à cet égard à mettre à profit les données fournies par l'expérience acquise dans la construction d'instruments de géodésie et de mesure.
C'est ainsi qu'on peut utiliser des vis micrométriques de construction connue munies de crans formant repères et d'aiguilles fixes, ou encore des vis de mesure avec butées et division, au moyen desquelles plusieurs angles déterminés peuvent être réglés. On peut aussi faire appel à des butées fixes seules ou en combinaison avec des vis micrométriques ou de mesure ou autres dispositifs équivalents. La condition fondamentale est et reste toujours qu'on puisse avec ces dispositifs * quel que soit leur type - régler rapidement et avec précision des angles déterminés.
A titre explicatif, on a représenté dans les figures 6 et 7 un mode de réalisation, indiqué à titre d'exemple, d'un dispositif de ce genre, qui sert à la mesure avec la réglette horizontale.
Dansces figures, L est le limbe, M la vis micrométrique se trouvant sur tout instrument, avec l'étrier U. U' est un appendice à monter sur l'étrier, qui est déplacé ici par une seconde vis micrométrique M'. Cette vis micrométri- que est maintenue par la chape V, qui porte aussi les broches de butées S et S'. Ces broches de butée sont réglées suivant la méthode précédemment exposée pour la détermination de l'angle déterminé, et conservent cette position, de
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telle façon que du milieu vers la droite et la gauche il soit fixé un angle correspondant à la distance de 100 mètres, c'est-à-dire qu'il soit fixé comme constant d'une pointe de broche à l'autre un angle correspondant à la distance de 50 mètres.
La vis micrométrique peut être munie d'un trait de repère Z et d'une aiguille de la façon connue pour un angle correspondant à la distance de 200 mètres par exemple.
La chape V est enfilée au moyen d'un anneau R sur l'axe J de l'instrument., et la vis de serrage K est montée de façon qu'elle soit facilement accessible ; elle supporte les deux vis miorométriquesM et M'. Les vis miorométriques travaillent ensemble de façon que le premier réglage de précision soit déplacé de l'angle déterminépar le second réglage de précision.
Comme on l'a déjà mentionné, on peut utiliser également à la place des butées suivant la fig. 7 des vis tangentes dont les butées limitent l'angle déterminé et qui soient disposées sur leur périphérie (ou également d'autres dispositifs connus).
En divisant la tête de la vis tangente en 110 parties, pour une hauteur de pas de 1 mm. et en utilisant un vernier pour la lecture précise, on peut déterminer avec précision la valeur d'un tour de vis tangente. On peut ainsi trouver par un calcul très simple la longueur nécessaire de la base.
Si l'on admet que la valeur du tour de la vis tangente est connue et qu'on peut lire sur la division de cette vis tout nombre quelconque du prolongement de la réglette, il n'est pas nécessaire de faire pivoter l'angle constant complet jusqu'à la butée. On ne mesurera donc par un prolongement précis
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la base. Les valeurs sépares de la grandeur de réglette se trouvant à distance indéterminée s'additionnent par tout prolongement à la division de la vis tangente, ce qui donne la valeur pour la réglette x fois prolongée.
La figure 8 est un croquis illustrant ce mode de mesure : est le centre de l'instrument, et T la vis tangente ; K est la constante pour l'angle 1 : 10 (1000 parties de la division de la vis), k est la lecture pour la réglette x fois prolongée, B est la base indéterminée pour l'angle constant 1 : 10, b est la grandeur connue du prolongement de x fois la réglette.
Il y a par conséquent trois grandeurs connues par lesquelles la longueur cherchée de la base peut facilement être calculée.
K : k comme B : b par conséquent 1000 : X = supposée 250: 20 et
EMI10.1
X = ¯lot0.20 - 20.000 : 250 = 80 mètres de base, suivant le 250 rapport 1 : 10, par conséquent la distance horizontale égale 800 mètres.
Ce calcul peut être fait ensuite pour tout angle déterminé.
La mesure horizontale décrite jusqu'à présent avec une réglette horizontale peut être effectuée de façon analogue avec une réglette verticale.
La figure 9 est un croquis illustrant en plan la mesure horizontale avec une réglette horizontale. On a déjà dit que la hauteur de pas de la vis tangente donne toujours sur la base des valeurs constantes, que le point d'action de cette vis tangente par rapport à la base soit placé dans une direction normale ou que ce point décrive avec la base un autre angle quelconque. Par la déviation du bras de levier
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de la position normale pari rapport à la base, le point d'action de la vis tangente sur le bras de levier est déplacé et agit de ce fait sur un levier plus long que dans la première position. Grâce à ce mode de fonctionnement, le même rapport proportionnel est toujours obtenu et la valeur de la vis reste la même pour toute position de la lunette.
La figure 10 est une élévation latérale illustrant ce mode de mesure avec réglette verticale. Si l'on compare entre eux ces deux modes de mesure, l'analogie est immédiatement visible. La différence consiste seulement en ce que, dans le mode de mesure avec réglette horizontale, la base au but est à proximité immédiate de la normale à la base, tandis que, dans le mode de mesure avec réglette verticale, la base est plus ou moins éloignée de la normale à la base selon l'angle d'inclinaison dans chaque cas. Comme l'effet de la vis tangente est le même pour tout angle d'inclinaison, on peut aussi ici régler par libre pivotement de la lunette dans le plan vertical des angles constants de grandeur différente, qui donnent aussi immédiatement la distance horizontale par lecture sur la réglette verticale.
L'angle de site et la constante c ne sont pas nécessaires ici non plus pour trouver la distance horizintale.
Les figures 11 et 12 montrent le mode de fonctionnement de la vis tangente lors de la mesure sous un grand angle d'inclinaison. F est la lunette dans la position horizontale, H est un bras de levier prévu conformément à l'invention, qui est relié fixement à l'axe (de pivotement) de la lunette.
T est la vis tangente. La position indiquée en pointillé montre une visée en hauteur et en profondeur, chacune sous un angle de 45 . Sur le bras de levier indiqué en pointillé, le point
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d'action de la vis tangente est visible sur le bras de levier maintenant plus long.
Les figures 13 et 14 montrent un mode de réalisation, donné à titre d'exemple, de la vis tangente en élévation et en plan.
F est la lunette, H le bras de levier qui est fixement relié à angle droit avec l'axe de la lunette. KL est un organe de serrage, qui est déplacé à la main sur la barre Sch et qui peut être fixé de façon quelconque par la vis de serrage K. Le réglage précis du fil horizontal se fait par la vis de réglage précis FS; M est la vis de mesure, dont le pourtour de la tête peut aussi être divisée en 100 parties.
Les butées marquant le commencement et la fin sont prévues de la même manière que dans le mode de mesure avec réglette horizontale. Fe est un ressort, qui presse constamment la barre Sch contre la vis de réglage de précision FS. Gr ace à cette pression exercée sur la vis Fs, la broche Sp est aussi pressée constamment sur la vis de mesure M, de sorte qu'ici également le point initial est toujours donné pour le basculement de l'angle constant. La broche Sp présente une section carrée et est guidée dans les paliers L et L'. Cette broche Sp est encore munie de deux guides Fil pour le coulissement de la barre Sch à travers la vis de réglage de précision FS. Le point d'action de la vis de mesure sur le levier H est désigné par W ; il est, comme déjà mentionné, variable sur le levier.
Le levier H est constamment appliqué au point d'action par un ressort F' (qui devra être monté sous une forme appropriée et en un point convenable, dans chaque cas suivant la construction de l'instrument).
La mesure horizontale s'effectue comme suit :
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Après avoir posé l'instrument en position correcte pour la mesure, la lunette est amenée à la visée d'inclinaison nécessaire en faisant coulisser l'organe de serrage par coincement KL sur le barre Sch. Ce coulissement modifie aussi la position du point d'action de la vis de mesure sur le bras de levier. Une fois que le réglage du réticule de visée est effectué grosse modo à la main, l'organe de blocage KL est serré à l'aide de la vis K, puis le réglage de précision est effectué à l'aide de la vis de réglage FS.
On peut alors faire pivoter l'angle déterminé choisi par la vis de mesure M de la même manière que lors de la mesure avec réglette horizontale. Les prolongements nécessaires de la réglette verticale et les lectures sur la réglette sont semblables à ceux faits lors de l'autre mesure. Les rotations des deux vis FS et M sont ici également tout-à-fait indépendantes l'une de l'autre. On trouve la distance sur terrain plat ou en pente de la même manière suivant la formule D=L.K.
La vis tangente peut être construite de la façon la plus diverse, suivant l'expérience obtenue dans la construction des instruments. Il suffit qu'elle permette d'une façon sûre et rapide le réglage d'angles déterminés.
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