Квадрант дэвиса своими руками
Обновлено: 07.07.2024
Навигации квадрант или навигационный квадрант старый угловой измерительный прибор , используемый в военно - морском флоте, на борту судов, чтобы подытожить в море.
Резюме
История
Самые старые документальные источники по этому виду квадранта даты с середины XV - го века, что делают его одним из старейших инструментов небесной навигации . В то время капитаны кораблей не были ни грамотными, ни математиками, поэтому эти квадранты не были градуированы. Скорее, он содержал названия самых известных городов или направлений, написанные на инструменте. Лишь позже конечность будет разделена, чтобы напрямую поднять высоту звезд .
Функция
Этот инструмент позволяет регистрировать высоты звезд. Ссылки - Солнце или Полярная звезда .
По этим показаниям была рассчитана широта места.
- Ссылка на Солнце: высота меридиана h m (в точке кульминации) позволяет вычислить широту φ корабля;
- Ссылка на полярную звезду: высота полюса позволяет напрямую определять широту при условии, что сделана поправка из-за того, что полярная звезда не находится точно на полюсе. Примерно в 1500 году он находился более чем на 3 ° от нее, что более чем в 6 раз превышало видимый диаметр Луны или Солнца. Другой инструмент будет использоваться в качестве marinisé квадранта XV - го века: колеса полюса Людей .
У этого инструмента есть ряд недостатков. Солнце обжигает глаза, а движение сосудов затрудняет обследование. Квадранты должны быть устойчивыми, поэтому тяжелыми, но при этом иметь полые, чтобы их не задевал ветер; отвес, никогда не находящийся в равновесии, вряд ли может быть использован; что приводит к типу квадранта с алидадой, где в качестве угловой привязки используется плоскость морского горизонта, нацеленная через набор выделенных пиннул.
Бессвинцовый квадрант; виден по отношению к горизонту AB.
Квадрант с алидадой и пиннулами горизонта.
Этот тип прибора не может дать точных измерений; в лучшем случае точность должна быть порядка 2 °. Традиционный сектор будет прекращен и исчезнуть до конца XVI - го века, конкурировали в конце XV - го века по астролябии Моряка и XVI - го века по градштоку . Это, наконец , новый совсем другой тип квадранте, то район Дэвиса , используемый обратно к солнцу, которое будет иметь важное значение в течение XVII E века, в компании с палкой Иаковлева , чья точность значительно улучшаются (л астролябия был оставлен вокруг середина в XVII - го века).
Summary. The article based on previously unpublished archival sources describes the practice of introducing new navigation instruments to ships of the Russian Navy of the XVIII — beginning of XIX century.
ИЗ ИСТОРИИ ВООРУЖЕНИЯ И ТЕХНИКИ
ЛУПАНОВА Евгения Михайловна — старший научный сотрудник отдела истории Кунсткамеры и российской науки XVIII в. (Музей М.В. Ломоносова) МАЭ РАН (Кунсткамера), кандидат исторических наук
На протяжении двух с половиной столетий секстант являлся незаменимым помощником моряков всего мира. Этот прибор, предназначенный для измерения вертикальных и горизонтальных углов, позволял рассчитывать точные координаты кораблей во временно́м и географическом пространстве, наводить орудия и производить другие математические расчёты. В истории навигации квадранты, секстанты и октанты вытеснили астролябию и градшток, а в наше время им на смену пришла система GPS-навигации.
М.В. Ломоносов пытался наладить изготовление секстантов в Инструментальных палатах Академии наук и усовершенствовать конструкцию. Основной недостаток он видел в трудности определения высоты места вследствие качки корабля, разного преломления лучей (рефракции) и невозможности пользоваться им при плохой видимости горизонта3. В качестве решения он предлагал секстант с искусственным горизонтом. В другом варианте — установку перед зеркалами цветных стёкол-светофильтров — чёрного для наблюдения солнца и зелёного для наблюдения за горизонтом. Чтобы наблюдатель не допускал погрешностей вследствие качки корабля, учёный предлагал оборудовать корабельную обсерваторию, которая позволяла бы сохранять постоянное положение при наблюдениях.
Ввиду таких выводов было решено не выписывать больше из Англии секстантов, уже присланный оставить при Адмиралтейств-коллегии, заплатив мастеру требуемую сумму.
1 Краценштейн Х.Г. Речь, которую говорил в публичном академическом собрании Христиан Готлиб Краценштейн о новых своих изобретениях в мореплавательной науке // Торжество Академии наук на вожделенный день тезоименитства Её Императорского Величества… Елизаветы Петровы, самодержицы всероссийской, публично говорёнными речами празднованное сентября 6 дня 1751 года. СПб., 1751. С. 17, 28, 29.
3 Ломоносов М.В. Рассуждение о большей точности морского пути, читанное в публичном собрании Императорской Академии наук мая 8 дня 1759 года // Полное собрание сочинений. Т. 4. Сочинения по физике, астрономии и приборостроению, 1744—1765. М.; Л.: АН СССР, 1955. С. 127.
4 Российский государственный архив Военно-морского флота (РГА ВМФ). Ф. 135. Интендантская экспедиция при Адмиралтейств-коллегии. Оп. 1. Д. 201. Л. 38, 38 об.
5 Там же. Л. 33, 33 об.
6 Савериан А. О точности морского пути, или Искусство, как измерять на море ход корабля и описание о вооружении французских военных судов, с прибавлением о теории правления кораблём. СПб.: Тип. Морского шляхетного кадетского корпуса, 1773. Предисловие [С. б/н].
7 Матвеев В.Ю. Механические искусства и Императорская Академия художеств. К 250-летию Российской академии художеств и Государственного Эрмитажа. М.: Руда и металлы, 2010. С. 52.
8 Encyclopйdie, ou Dictionnaire raisonnй des sciences, des arts et des mйtiers. Paris, 1751. Vol. XV. P. 138.
9 Худяков Е.М. Математический инструментальный календарь. [СПб.], 1790.
Квадрант Дэвиса или Бэкстаффа — инструмент, изобретенный в 16 веке и заменивший астролябию , квадрант и жезл Якоба . Он использовался для измерения высоты в градусах звезды или Солнца над горизонтом, чтобы определить широту корабля (в последнем случае до и после его прохождения через меридиан ).
Он появился на несколько столетий позже астролябии и квадранта , но есть документы, подтверждающие, что его изготовление продолжалось до начала 19 века . Из этого факта можно сделать вывод, что это был один из инструментов, наиболее часто используемых современными моряками .
Примитивная спинка
Важным в его конструкции было то, что для нахождения высоты Солнца он ориентировался не на звезду, а сзади, чтобы обзор не мог быть поврежден интенсивностью солнечного света, что ограничивало использование камера.Жезл Иакова во времена, когда Солнце было близко к горизонту.
Использовать
Бэкстафф Дэвис-Фалмстед
Фалмстед предложил более современную версию прибора с линзой, которая проецировала изображение Солнца рядом с смотровой щелью горизонта, что делало его гораздо более подходящим для использования в море. Таким образом, можно было наблюдать за высотой Солнца, проецируемого через объектив, и за горизонтом при прямом наблюдении.
Это был первый случай, когда линза использовалась в инструменте, чтобы преобразовать изображение Солнца в изображение горизонта, техника, которая, несколько изменившись, позже будет использована в качестве основы для октанта и секстанта .
Любопытные свойства магнитного железняка людям были давно известны, но лишь в XIII веке в Европе они нашли свое применение в практичном приборе для мореходов. Традиционно считается, что компас был изобретен в итальянском порту Амальфи и поначалу представлял собой всего-навсего соломинку или щепку с намагниченной железной иглой, колыхавшейся на поверхности в глубокой чаше. К концу XV столетия он преобразился в более точный инструмент, в котором игла была укреплена на вращающейся картушке, размеченной сторонами света. Лот, то есть свинцовое грузило, вероятно, ввели в обиход северные моряки. Прозрачные воды, отличная видимость и относительно ровное дно Средиземного моря позволяли легко просматривать глубины. Однако вдоль атлантического побережья вода была мутной, и соответственно преобладала плохая видимость глубин на протяжении многих месяцев в году. Требовалось какое-то не визуальное устройство. Этим приспособлением стал лот – кусок металла, вес которого колебался от 7 до 14 фунтов[1], в зависимости от того, использовался он на мелководье или в глубоком море. Линь – веревка, к которой его привязывали, – был размечен узлами на фатомы[2], а полая внутренность грузила заполнялась свечным салом, к которому прилипали при касании образцы донных пород. Раскачивать лот на мелководье, в бурных водах, – занятие, требовавшее изрядной ловкости и умения (см. рис. 3).
Рис. 3. Раскачивание лота. С иллюстрации на титульном листе
Матрос, стоя как можно ближе к носу корабля, брал большую свернутую веревку (линь) и закидывал лот вперед по курсу, после чего давал веревке свободно раскручиваться. К тому времени, как корабль доходил до места погружения свинца, веревка вытягивалась перпендикулярно, и матрос мог выкрикнуть глубину воды, определяемую последним узлом, оставшимся над поверхностью. Втянутый назад лот после осмотра прилипших к салу частичек позволял оценить характер донного грунта. Лот служил корабельщику глазами и в привычных водах, подтверждая его знания о местах, над которыми проплывал корабль. Он узнавал, что в данной точке глубина такая-то, а дно покрыто тонким песком, галькой или илом, как и должно быть. А в неизвестных водах лот мог даже спасти корабль, предупреждая о нежданных мелях.
Фиксированная реперная точка была найдена в самой долговечной части Вселенной – в звездах. Ради практических целей их можно было рассматривать как неподвижные тела, а значит, по мере того, как наблюдатель двигался от одной из них, угол его нахождения от нее менялся в постоянном отношении. Холодный яркий блеск Полярной звезды естественным образом сделал ее избранницей. Корабельщики давно подметили, что ее угол и возвышение над горизонтом уменьшаются по мере продвижения на юг примерно на один градус каждые 16 миль плавания. Квадрант и астролябия, давние приборы астрономов, позволили мореходам определять полярное склонение в каждой заданной точке. Квадрант представлял собой просто четвертушку круга, окружность которого была размечена от 1 до 90 градусов, с двумя сквозными дырочками по прямому краю и нитью, отвесно нисходящей от его вершины (см. рис. 4). Сквозь дырочки смотрели на звезду, а склонение определяли по точке, в которой отвесная линия пересекала градусную разметку. Пользоваться этим инструментом было непросто, потому что корабль раскачивался на волнах и отвесная нить колыхалась.
Рис. 5. Астролябия
Ее не держали в руках, а подвешивали на шнуре, так что легко было увидеть звезду и соответственно передвинуть планку, а затем прочесть угол, отмеченный ее пересечением с градуировкой. Усовершенствование астролябии привело к созданию крестообразного градштока, или алидады, состоявшего из размеченного на градусы бруска квадратного сечения три фута длиной и передвижного креста. Его двигали, пока он не заполнял целиком зрительное пространство между горизонтом и наблюдаемым небесным телом. Прибор этот был очень точным, и притом его мог изготовить любой корабельный плотник, но из всех навигационных приборов он был самым трудным в применении. Нужно было крепко держать длинную часть бруска, чтобы она не колебалась, в то время как горизонт уходил то вверх, то вниз. Если наблюдатель моргал, он мог упустить точный момент считывания градуса и должен был начинать определение заново. Позднее появился обратный градшток, или квадрант Дэвиса, воплотивший в себе принципы обоих этих приборов, но более легкий в управлении. Наблюдатель, стоя спиной к солнцу, следил, чтобы его тень падала на градуированную шкалу, и по ней определял нужную величину.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Космическая навигация
Навигация NASA
Навигация NASA Звезды, входящие в состав одного любого созвездия, как это ни парадоксально, практически не имеют ничего общего между собой — помимо того очевидного факта, что они находятся в одном и том же направлении от Земли, а также принадлежат нашей Галактике. Хотя
Читайте также: