SU64692A1 - Прибор дл измерени наклонени видимого морского горизонта - Google Patents

Description

При астрономическом определении места корабл  в море видима  высота светила над истинным горизонтом получаетс  как разность его высоты над видимым морским горизонтом и наклонени  горизонта.

Перва  из этих величин непосредственно измер етс  секстантом с точностью до немногих дес тых долей минуты. Наклонение же обычно беретс  из таблицы, аргументом которой служит высота глаза наблюдател  над уровнем мор . Эта таблица составлена дл  некоторого среднего состо ни  атмосферы . В действительности же наклонение горизонта может отличатьс  от табличного на величину, нерелко достигающую 1-2, а иногда и больше.

Таким образом точность определени  места корабл  в море из астрономических наблюдений ограничиваетс , главным образом, точностью примен емого при этом значении наклонени  горизонта.

Наиболее действительное средство повысить эту точность и заключаетс  в том, чтобы непосредственно измер ть наклонение горизонта .

Предметом насто щего изобретени   вл етс  прибор дл  измерени  наклонени  видимого морского горизонта, дающий в двух част х пол  зрени  посредством двух объективных систем и раздел ющей инвертной системы призм раздельные-неперекрывающиес  изображени  двух приблизительно диаметрально противоположных в натуре областей, причем направлени  вдоль горизонта (право- лево) на обоих изображени х согласны, а направлени , перпендикул рные горизонту (верх-низ),- противоположны. При этом в некоторых из предложенных вариантов пол  разделены, а изображение каждой видимой в поле зрени  точки обусловлено пучком лучей , заполн ющим всю площадь зрачка выхода прибора.

На фиг. 1 изображена схема прибсзра с разделением пол  зрени  и посто нной щкалою в нем. На фиг. 2 и 3 - вид пол  зрени  во врем  наблюдени .

На фиг. 4, 5, 6 и 7 -иные различные формы выполнени  прибора .

Прибор дл  изме)ени  наклонени  видимого горизонта с разделением полей и с посто нной шкалой изображен схематически на фиг. 1. Здесь: / и 2-объективы с неранными фокусными рассто ни ми fi и Д fi 3-проста  пр моугольна  равносторонн   призма с посеребреной до половины (толста  черта) гипотеь-узой; 4 - половина призмы крыши с шкалой из 30 делений вдоль границы посеребреной части призмы 5. Эта граница перпендикул рна к плоскости чертежа. Нульпунктом шкалы  вл етс  ее средний, наиболее длинный штрих (фиг. 2 и 3).

Призмы 3 и 4 склеены и образуют раздел юшую систему. Изображени  далеких предметов, даваемые объективами / и 2 и призмами , получаютс  в плоскости АВ, проход щей через границу посеребрени , и рассматриваютс  через окул р 5. Дл  уменьшени  числа отражаюш,их поверхностей, а следовательно, дл  увеличени  светосилы можно переднюю плосковыпуклую линзу окул ра заменить сферической поверхностью на простой призме, т. е. применить в качестве призмы 5 призму-лупу, как показано пунктиром.

Дл  изменени  фокусного рассто ни  одной из объективных систем (дл  подгонки цены делени  шкалы, точно к одной минуте) можно, но не желательно, ввести слабую линзу 6 в подвижном тубусе между одним из объективов и раздел ющей системой.

Представим себе, что вс  оптика прибора строго симметрична относительно плоскости фиг. 1, котора  горизонтальна, и что визирные линии обеих трубок, определ емые нулем шкалы, отраженным в призмах , и оптическими центрами объективов ,- строго параллельны между собою. Тогда, очевидно, левый и правый участки истинного горизонта представ тс , соответственно , левым и правым полудиаметрами пол  зрени , проход щими через нуль шкалы, перпендикул рными ей и, следовательно, составл ющими продолжение один другого.

Право и лево в обеих половинах пол  зрени  и верх и низ в правой половине пол  зрени  будут соответствовать действительности, а в левой половине пол  зрени верх и низ будут переменены.

Значит, изображение видимого горизонта, даваемое правым объективом , будет на f, arc п ниже нул  шкалы, а изображение левого видимого горизонта - на f- arc n выше нул  шкалы, и линейное рассто ние ежду этими изображени ми будет (fi-f Д) гс п.

Повернем весь прибор вокруг „продольной оси, т. е. вокруг оси окул ра на угол s против часовой стрелки. Вызванное этим поворотом изменение картины, видимой в поле зрени , очевидно, будет то же, как если бы прибор оставалс  неподвижен, но левый горизонт опустилс  бы на угловую величину S, а правый подн лс  на ту же величину. Этому будет соотве.ст-вовать понижение изображени  правого горизонта на линейную величину /2 arc s, а левого-на большее рассто ние Д arc s. При этом рассто ние между изображени ми уменьшаетс  на (fj-f,, arc .

Будем поворачивать прибор до тех пор, пока изображени  горизонтов не сомкнутс  на шкале, как показано на фиг. 2. Тогда

(fj-fj) arc (fi-Hs) arc n,

откуда угол поворота, необходимый дл  гриредени  горизонтов в соприкосновение,

fi4f3

.

fl-fj

Этим поворотом изображение правого горизонта понижено на fj 8ГС г, так что линейное рассто ние от нул  шкалы до изображени  правого, а следовательно, и левого горизонтов, считаемое положительным всегда вниз, будет

о т f

/ 1J То

12 arc n-f f2 arc г arc n.

13

Отсчет шкалы против общей точки горизонтов будет при этом просто равен искомому п в минутах дуги, если сделать линейную

величину t одного делени  шкалы равной

фиг. 3 представлена картина, видима  в поле speHt   трубы при совмещении горизонтов но П положении инструмента после поворота его приблизительно на 180° вокруг продольной оси (призмакрыша - слева, короткое колено- слева, делени  шкалы идут влево).

Если нуль 11калы смешен от должного положени , например, вниз на фиг. 2, следовательно, вверх на фиг. 3, на «о делений шкалы, то в I положении отсчет шкалы будет o.j п - tto, а во И положении а.-

n-f «оOj-l-oj°3-°l

Отсюда п -- : 0 - Таким образом в среднем из двух отсчетов ошибка Др шкаль вполне исключаетс . Эту ошибку можно сделать близкой к нулю перемешен ем раздел ющей системы в направлении, перпендикул рном пл скости фиг. 1. Тогда ttj и «2 будут мало разнитьс  и среднее арифметическое из них, т. е. искомое те, можно брать в уме, не записыва  каждое из этих двух отсчетов в отдельности.

Итак, измерение наклонени  горизонта сводитс  к следующему: установив окул р по глазу на резкость видени  шкалы или помощью диоптрийных делений на головке окул ра, приводим в поле зрени  изображени  противоположных участков видимого морского горизонта в положении прибора, т. е. при коротком колене справа. Поворотом прибора вокруг „поперечной оси, лар ллельной ос м объективов , делаем изображени  горизонтов на-глаз перпендикул рными шкале, т. е. раздельной линии полей . Поворотом прибора вокруг продольной оси совмешаем между собою точки пересечени  обоих горизонтов с раздельной линией полей и замечаем отсчет Oj шкалы, на котором происходит совмещение .

Повтор ем то же во II положении прибора - при коротком колене слева (отсчет а,) и берем

среднее n - (ai-faij) из обоих отсчетов.

Втора  форма выполнени  прибора представлена на фиг. 4.

Здесь шкала в поле зрени  отсутствует и объективные системы обеих трубок имеют одинаковые фокусные рассто ни . Рассто ние между изображени ми горизонта здесь не измен етс  от поворота прибора и измерение этого рассто ни , равного 2 1г в пространстве предметов, производитс  сведением изображений горизонтов при помощи компенсатора или микрометра .

Раз достигнутое совмещение -Очек пересечени  обоих горизонтов с раздельной линией полей не будет нарушатьс  при перемещении этой точки в поле зрени .

Перед одним из объективов помещен неподвижный клин S, отклoн .ющий лучи в горизонтальной плоскости (плоскости чертежа) примерно на 1°.

Такой же клин 9, вращающийс  вокруг трубки, компенсирует действие клина 8, когда их ребра параллельны . При повороте же клина 9 из этого нулевого положени  на не очень большой угол, пара будет отклон ть лучи приблизительно в вертикальной плоскости на угол, приблизительно пропорциональный синусу угла поворота .

Поворотом клина 9 совмещают точки пересечени  обоих горизонтов с раздельной линией полей в любсй точке этой линии, а затем отсчитывают половину угла отклонени , т. е. п на соответственно разделенном секторе (: Ь0°) 10 по указателю 11, св занному с вращающимс  клином.

Возможно также выполнить прибор с подвижной раздел ющей системой .

В этом случае-сведение горизонтов производитс  поступательным перемещением раздел ющей

системы в направлении, перпендикул рном плоскости чертежа.

Дл  измерени  наклона п в обоих положени х инструмента придетс  смещать призмы на + / arc п, где / фокусное рассто ние объективов.

В другом случае объектив одной из трубок перемещаетс  в вертикальном направлении, т, е. в направлении , перпендикул рном плоскости чертежа, посредством микрометрического винта. Дл  измерени  п в двух по.чожени х прибора потребуетс  смешать объектив в обе стороны на зЬ 2 / arc п, т. е. на рассто ние вдвое больше, чем смещение разделительной системы призм в предыдущем варианте.

Можно также между одним из объективов и раздел ющей системой поместить нормальный к оси трубки клин, отклон ющий лучи в вертикальной плоскости на угол пор дка 45. Совмещение изображений горизонтов достигаетс  в этом случае поступательным перемещением этого клина вдоль трубки . Перемещение отсчитываетс  на шкале, нанесенной вдоль трубки по указателю, св занному с клином. При надлежащем выборе нульпункта это перемещение будет пропорционально измер емому п.

Прибор может быть также выполнен в виде зрительной трубки с одним окул ром и одним или двум  объективами и системой призм, помещенной перед объективом или между объективами и окул ром, и отличающийс  по своей оптической схеме от схем, примен вщихс  в приборах других авторов дл  той же цели, тем, что на обоих изображени х направлени  вдоль горизонта (право-лево) согласны , а направлени , перпендикул рные горизонту (верх -низ),- противоположны.

Эта особенность приводит к тому, что в предлагаемых приборах параллелизм изображений двух приблизительно диаметрально противоположных частей горизонта не нарушаетс  при колебании инструмента в руках наблюдателей.

Перед объективом J2 (15 -18 AIM в диаметре) зрительной трубки 15

(фиг. 5) с 4-5- кратным увеличением помещена система из двух склеенных между собою призм /и 14. 75-обыкновенна  пр моугольна  равнобедренна  призма с квадратными катетами, 7 -;-призма с трем  взаимно перпендикул рными гран ми 16, 17, 18. Грани /7 и 18 наклонены под углами в 45° к плоскости чертежа. Четверта  же грань 19 призмы М образует угол в 45° с ребром ,.крыши /7-18, одинаково наклонена к обеим ее гран м и параллельна«грани входа призмы 13.

Призмы 13 и 14 склеены между собою канадским бальзамом и заключены в общую оправу 20, навинчиваемую на объективный конец трубки 15. Грань 16 серебритс  до половины, как показано толстой чертой.

В фокальной плоскости трубки 15 помещаетг  углова  щкала, совершенно подобна  шкале прибора Пульфриха, выпускае.мого фирмой Цейсе.

В вариантах прибора показанна  на фиг. 6 двойна  призма 13-14 того же типа, как в предыдущих вариантах, помещена вслед за двум  объективами 21 w. 22 с различными фокусными рассто ни ми () 3-коррекционна  линза.

Видима  в окул р картина будет отличатьс  от показанной на фиг. 2 и 3 лишь тем, что в данном случае пол  не разделены, и отсчет шкалы делаетс  по линии совмещенных горизонтов, простирающейс  через все поле зрени . Совмещение достигаетс  поворотом всего прибора вокруг оси его окул рной части.

Другой вариант прибора отличаетс  лишь тем, что углова  щкала отсутствует, а объектив разрезан по диаметру, перпендикул рному плоскости чертежа. Одна из половин объектива неподвижна. Друга  движетс  параллельно линии разреза с помощью микрометрического винта.

Изображени  двух частей горизонта совмещаютс  вращением этого винта и вследствие особенности , общей всем рассматривае- мым оптическим схемам, это совмещение не нарушаетс  при качании прибора в руках наблюдател . На фиг. 7 дан вариант прибора, в котором перед объективом 12 зрительной трубка /5 помещены: куб из двух равнобедренных пр моугольных призм 13 н 14 с полупосеребреной гипотенузой 16 и обыкновенна  призма-К| ыша /7, отклон юща  осевой луч на 90°.

.,., Призма-крыша 17 неизменно св зана с трубой, а куб 13 - 14 может поворачиватьс  вокруг оси АА,по средством микрометрического винта 24 на 30 в ту и другую стороны от среднего положени , при котором ребро крыши перпендикул рно полупосеребреной гипотенузе.

Углы поворота в двойных минутах , т. е. от О до 15, отсчитываютс  на барабане 25 микрометра, подобно тому, как в приборе Пульфриха с микрометром.

. Предмет изобретени 

Claims (4)

1. Прибор дл  измерени  наклонени  видимого морского горизонта с корабл  или самолета, состочщий из зрительной трубы с одним окул ром, одним или двум -объективами и системы призм, помещенной перед объективом или между объективами и окул ром, отличающийс  тем, что система призм выполнена инвертной, оборачивающей одно изображение отрезка видимого горизонта относительно второго, расположенного в пространгтве предметов приблизительно диаметрально противоположно первому, так, что на

обоих изображени х направ тени  вдоль горизонта (правх -лево) согласны , а напр влени , перпендикул рные горизонту (верх-низ),- противоположны, причем наклонение горизонта отсчитываетс  по окул рному микрометру той или другой системы, измер ющему рассто ние между изображени ми двух противоположных частей горйзонта .

2. Форма выполнени  прибора по п. 1, отличающа с  тем, что на пути лучей от одной из двух наблюдаемых частей юризонта поставлен оптический компенсационный микрометр, например, клиновой, с целью производства отсчета результата измерени  по шкале компенсационного микрометра в положении сведени  в поле зрени  прибора обоих изображений горизонта по высоте.

3 Форма выполнени  прибора по п. 1, отличающа с  тем, что оба изображени  в поле зрени  прибора переданы с различными увеличени ми так, что сведение этих изображений достигаетс  поворотом всего прибора и отсчет производитс  на окул рной щкале по линии совпавших изображений .

4. Форма выполнени  прибора по п. 1; отличающа с  тем, что система призм, или одна из призм, или один из объективов или половина объектива выполнены с возможностью перемещени  с помощью микрометрического винта, на барабане которого и отсчитываетс  искомое наклонение горизонта.

. 1

СГ-иг

Фиг. 2

i-: -:/С:Г Фиг . 3

7Ь/ -

-tr

Фиг. 5

Фиг. 6

/ ч

rCi

Фиг. 7