Перейти к содержимому

Фотография

Искусственный горизонт для классического секстана.


Сообщений в теме: 46

#26 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 14 февраля 2020 - 19:07

Четвёртый, завершающий этап, лучше проводить на штативе. Поэтому в изложении этапов юстировки пауза и надо  объяснить конструкцию нужного устройства. По сравнению с аналогичной конструкцией для ИАС, эта сложнее, но делать её было гораздо интереснее. :)

 

Устройство (кронштейн) для установки секстанта на геодезический штатив.

 

    Изготовлен, в основе своей, из левой половины алидады («U» - образной вилки) и горизонтальной оси убитого «в хлам» теодолита ТН, причём кронштейн сохранил как точный наводящий винт его горизонтальной оси, так и упорную (возвратную), но весьма слабую пружину. Пришлось добавить ещё одну, ей на помощь (хорошо видна на фото).

    На горизонтальной оси закреплена  установочная пластина (АМг; 4,8 мм) с калиброванными по глубине и диаметру отверстиям/лунками для трёх ножек именно этой модели секстанта и, по другую её сторону, продольный уровень (он с откидным зеркалом для удобства работы наблюдателя; см. фото) с  чувствительностью 45″/2 мм. Специальные крепёжные винты (2 шт. М6) прижимают секстант к указанной пластине вворачиваясь в закладные резьбовые втулки в ручке секстанта (фото закладных было ранее).

    Угол поворота пластины с закреплённым на ней секстантом относительно горизонта ограничен величиной примерно 1,5⁰ выше или ниже условного горизонта и нужен только при юстировке секстанта, поэтому оставшаяся от теодолита половина оси (а я выбрал её коническую часть) не имеет бесконечного вращения и работает с минимальным износом.

    Вертикальная (азимутальная) ось устройства имеет свободное вращение и изготовлена из точной оси геодезической вехи (такая же и на кронштейне для ИАС-1М), которая так же вставляется в стандартный трегер (подставку, низок;  здесь он попугаечного цвета) с  установочным диаметром 34,5 мм от теодолита (ещё довоенный немецкий стандарт).  

     Установка азимутальной оси кронштейна в местную вертикаль власти осуществляется с помощью второго, основного уровня  (в геодезии: «при алидаде») с аналогичной чувствительностью, он на фото без зеркала. Оба  рассмотренных уровня были взяты от двух теодолитов ТОМ  с минимальными переделками и без серьёзных последствий для доноров.

   Точная вертикальность самой пластины обеспечивается особой заводской конструкцией крепления алидады (вилки) теодолита ТН. Есть четыре прижимных винта и один юстировочный (на фото). Под двумя прижимными - тонкий цилиндр (постоянный зазор), между двумя другими – юстировочный винт, он создаёт регулируемый зазор. После юстировки уровня при алидаде (кто работал с теодолитами – в курсе), двумя прижимными винтами и одним юстировочным, пластина, а с ней и секстант, занимают строго вертикальное положение. Понадобится, так же, короткий строительный уровень, приложенный  вертикально к пластине.

 

Фото:

- четыре фото «изделия» с разных сторон: 1 – сквозное отверстие для «когтя» средней ноги секстанта; 2 – глухие отверстия (лунки) для двух других ног; 3 – отверстия для крепёжных винтов; 4 и 5 – штатная и дополнительная пружина наводящего винта по горизонту; 6 – юстировочный винт ТН; 7 – «водило» пластины; 8 – наводящий винт по горизонту.

 

- три фото уровня при алидаде и уровня на пластине (с зеркалом)

 

- пять фото секстанта, закреплённого на приспособлении: 9 – крепёжные винты (через пластину в закладные на ручке)

Прикрепленные изображения

  • 100.jpg
  • 101.jpg
  • 102.jpg
  • 103.jpg
  • 104.jpg
  • 105.jpg
  • 106.jpg
  • 107.jpg
  • 108.jpg
  • 109.jpg
  • 110.jpg
  • 111.jpg

  • 1

#27 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 14 февраля 2020 - 19:59

Спасибо!

Непонятно, зачем нужен уровень "при алидаде", ведь его установка на несущей пластине произвольна (относительно мест крепления секстанта).
  • 0

#28 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 15 февраля 2020 - 11:40

......Непонятно, зачем нужен уровень "при алидаде", ведь его установка на несущей пластине произвольна (относительно мест крепления секстанта).

    Антон, стыдно сказать, но я ничего не понял....  :(  Тем не менее, обладая  запасом терпения и уважая ваше традиционное желание разобраться, попробую ещё раз прокомментировать суть конструкции и терминов.

    Скорее всего, Вы либо невнимательно читаете, либо в своём вопросе подменяете использованные мною термины, либо перепутали назначения (названия) двух уровней. Или микс из трёх "либо".  :)

 

1.Я не использовал термин несущая пластина, именно потому, что пластин на фото ранее было две: вертикальная (установочная) и горизонтальная, про которую я вообще ничего не сказал.

2.Задача уровня при алидаде (на фото ранее - нижнего), помочь мне установить  вертикальную ось вращения теодолита конструкции (в моём случае) в местную вертикаль. Прекрасно изложенные подробности здесь.

 

К самом секстанту уровень при алидаде, разумеется, прямого отношения не имеет, но позволяет плоскости установочной пластины секстанта (и, как следствие, его лимбу) всегда иметь вертикальное положение при любом повороте всей конструкции по азимуту. Причём это произошло не автоматически, я этого добился один раз нужным путём, т.е. установил угол между вертикальной осью вращения всей конструкции и горизонтальной осью вращения установочной пластины ровно 90 град.

 

У теодолитов, для сведения, отклонения этого угла от 90 град (между вертикальной осью вращения алидады и горизонтальной осью вращения трубы) вызывает одну из ошибок в измерении горизонтального угла при больших углах возвышения зрительной трубы. И хоть у меня эта неперпендикулярность серьёзно бы ни на что не повлияла, я воспользовался простым способом устранения её, что позволяла оставшаяся часть от алидады теодолита ТН, включая оригинальные винты, только два которых я заменил на обычные (с полукруглой шляпкой), чтобы они не мешали прохождению над ними наводящего механизма самого секстанта.

 

Огромная просьба сообщить: Вы поняли меня или нет?

 

Схема алидады конструкции и винты, с помощью которых установочная пластина секстанта занимает вертикальное положение.

Прикрепленные изображения

  • План алидады.jpg
  • IMG_20200215_112705.jpg
  • IMG_20200215_112722.jpg

  • 1

#29 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 15 февраля 2020 - 14:24

4. Юстировка ампулы уровня.

 

   Если всё правильно приготовлено, то никаких проблем. Ключевое слово: если :D

   После НГ пришлось ждать 2 недели,  т.к.  либо у меня ещё не всё было готово, либо Солнце вообще не появлялось, либо появлялось, но ненадолго или в неподходящий момент. Первая попытка юстировки была намечена ещё утром  15.01.2020, но перед выходом на улицу, за час до кульминации,  прошла команда «отбой по метеоусловиям» :(

    Первый же реальный опыт в юстировке ампулы я получил через три дня. Опыт, что характерно, может быть как положительным, так и отрицательным, но всегда – полезным.

    Все предыдущие пункты юстировки выполнены успешно, в двух ампулах приготовлены пузыри:  у той, что на секстанте d=1,5 мм, у  запасной d=2 мм. Часа за 2 до кульминации Солнца для нужной мне точки определяю по программам  время (в т.ч. допуск) и  высоту (в т.ч. допуск), нахожу величину рефракции.  Параллаксом Солнца для целей юстировки пузырькового уровня можно пренебречь, учитывать полудиаметр Солнца при работе с пузырьком смысла никакого. Далее реальные цифры:

   

18.01.2020, Широта 55N38,0; долгота  37E35,0; момент кульминации Солнца (округлённо) UTC=9:40:00; счислимая высота центра диска Солнца в момент кульминации  h=13⁰45,4´, температура воздуха +3⁰С, атмосферное давление на уровне точки наблюдения (примерно) 754 мм рт ст. Общая рефракция при кульминации будет +4,1´. Готовлю таблицу. Мне нужен интервал времени с  допуском по высоте плюс/минус  1´.

Время местн.    Видимая высота

12:30:00              13⁰47,7´

12:33:00              13⁰48,6´

12:40:00              13⁰49,5´               

12:47:00              13⁰48,6´

12:50:00              13⁰47,7´

    Итак, у меня будет всего 20 мин и работать я буду со средней высотой Солнца 13⁰48,6´. Именно эти цифры я должен выставить на отсчётном устройстве секстанта.

    Примерно в 12:00 прихожу на место (восточная сторона Битцевского парка), ставлю штатив, устанавливаю кронштейн, привожу азимутальную ость в местную вертикаль, фиксирую секстант. Попутно отгоняю собак, задирающих  ногу  у штатива и отвечаю на вопросы их хозяев, что это у  меня за модель старинного фотоаппарата и не проще ли в наше время снимать на цифру?

    Ставлю самый слабый светофильтр на большое зеркало и полностью закрываю светофильтры малого, горизонт не нужен. Солнце уже видно в трубу, но немного мешают облака.  Отсчёт по шкалам 13⁰48,6´. Время «Ч», приступаю.

 

1.Привожу наводящим винтом поворота установочной пластины диск Солнца в нуль-пункт ампулы круглого уровня (аккурат по центру визирного кольца). Работает, куда ему деваться, диапазон «расхода» винта заранее выбран.

2.Винтом поперечной регулировки наклона ампулы пытаюсь привести пузырь на одну вертикаль с диском Солнца. Пузырь ведёт себя странно, на небольшие повороты винта вообще не реагирует (а точно должен, ранее даже его «добротность» рассчитывал), а потом сразу перескакивает на большое расстояние. Прибегаю к непопулярному средству, включаю вибромотр.  Чуть лучше, но мне процесс не нравится.  Что-то подобное было поздней осенью при экспериментах с ИАС-1М. Ладно, пузырь кое-как занял нужную вертикаль, осталось только "уложить" его на диск Солнца.

3.Винтом продольной регулировки наклона ампулы двигаю пузырь в нужную сторону. Опять вяло, опять непопулярное средство. Появляется нехорошее ощущение, что пузырь меня дурит и.....  смутно догадываюсь о причине.

4.Уже прошёл момент кульминации, остались считанные минуты. Да просто невозможно! Вывинчиваю ампулу, хватаю запасную и…. холодно, руки дрожат, в резьбу не попадаю. Наконец заменил, новый (больший) пузырь ведёт себя чуть лучше, но так же передвигается рывками от движений юстировочных винтов.  Всё, баста, с ловлей единиц угловых минут пока не удалось, но я окончательно понял причину – и тот и другой пузырьки слишком малы.  Дома (в тепле) подвижность вроде бы была (юстировочные винты не крутил)  и я сглупил, погнался за эфемерной "точностью" совмещения, сейчас просто теряю время и скоро не только хозяева собак, но и сами собаки будут надо мной ржать....

5. Шприца с собой нет, тем более период кульминации упущен. Зато есть ещё возможность запомнить положение истинного горизонта с помощью уровня на установочной пластине. Ведь у меня на отсчёте секстанта сейчас угол высоты Солнца относительно горизонта , а наводящий винт установочной пластины я больше не трогал и времени теперь – вагон. Уже спокойно привожу пузырь этого уровня (с зеркалом) в нуль-пункт. Это не быстро, надо минут 10, уровень чувствительный. Наконец всё, концерт окончен.

 

    А зачем тогда вообще  уровень при установочной пластине (с зеркалом)?  У меня были следующие причины, причём не в хронологии их появления:

 

1.Допустим дома я пузыри в круглых увеличу, но Солнца снова не будет много дней.  Установив пузырь уровня при пластине в его нуль-пункт я смогу юстировочными  винтами круглого уровня привести его пузырь в  его нуль-пункт. Т.е. выполню юстировку не по диску Солнца, а по центру визирного кольца. Конечно, это будет «суб-юстировка» с промежуточным объектом и меньшей точностью, но всё-таки временная юстировка.

2. Если я буду постоянно менять ампулы, да ещё и перезаряжать их спиртом полностью, не повлечёт ли это необходимость повторных юстировок? Будет ли новый пузырь приходить в нуль-пункт «правильно» установленного секстанта. Вот я и смогу это проверить бесконечное число раз в удобном и тёплом месте.

 

    Одним словом, уровень при установочной пластине есть надёжный датчик местного горизонта, с возможностью "дозированного" и точного наклона. Его точность более чем на два порядка (!) лучше, чем у круглого уровня:  45″/2 мм против 97´/2 мм.  Расчёт: (2/71)*57,3 *60 = 96,8 угл. мин.

    А можно было бы обойтись вместо него только уровнем при адидаде? Да, можно. Тогда для удобства, уровень при алидаде нужно было бы установить параллельно плоскости визирования (иначе пришлось бы постоянно вращать установку для контроля), а установочную пластину надо было бы после правильного наведения на Солнце жёстко закрепить на алидаде. Как следствие – любая разборка устройства (кронштейна) повлекла бы его собственную юстировку.

   Взвесив ещё ранее все риски, все удобства и доступность уровней, я ещё до НГ принял решение работать по двум уровням с обоснованным разграничением функций между ними. Сейчас могу разбирать установку на составные части, но не могу только отделить уровень при установочной пластине от самой пластиной. Отделю – добро пожаловать на улицу в полдень солнечного дня.

 

    Промежуточный дневной итог: то, что процесс сразу не пошёл, ещё ничего страшного не означало. Надо было подтянуть матчасть  и теорию. :)

 

    Здесь одно из первых фото диска Солнца через трубу Галилея на фоне меньшего из двух упомянутых пузырьков.  Поскольку ампула снизу закрывалась ещё не матовым пластиком, а прозрачным, внутри пузырька видно уменьшенное изображение осветительного щитка.  А - зона визирования; B -  кольцо предпочтительной зоны визирования; С - пузырь; D - диск Солнца. Зная угловой размер диска Солнца в тот день (32,5´), а так же радиус сферы круглого уровня (71 мм), можно легко расчитать толщины/диаметры всех элементов на снимке.

Прикрепленные изображения

  • 5.jpg

  • 1

#30 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 15 февраля 2020 - 17:22

Добрый день!
Я поленился записать артикулы деталей и поэтому перепутал их названия.

Я хотел спросить это:

...А зачем тогда вообще уровень при установочной пластине (с зеркалом)?...

Но теперь стало понятно - для автономных юстировок.

Насколько сложно работать с таким искусственным горизонтом "с рук"? Трудно ли совмещать и удерживать совмещение светила и пузырька?
  • 1

#31 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 15 февраля 2020 - 18:25

....Насколько сложно работать с таким искусственным горизонтом "с рук"? Трудно ли совмещать и удерживать совмещение светила и пузырька?

    Очень хороший вопрос, я себе его пока не задавал, но обдумал и отвечаю. Но только в сравнении. А если без сравнения, то очень будет зависить от наблюдателя, его вестибулярного аппарата, пространственного воображения, умения работать руками с дозированными усилиями и прочего.

 

    На удивление, "работать" с рук, стоя на неподвижном основании с Friberg мне показалось чуть проще, чем с ИАС-1М.

"Работать" кавычках, т.к. я уточню то, что под этим словом понимаю, а именно:

- удерживать сам пузырь в зоне визирования;

- наводить светило на пузырь;

- обеспечивать разумный период визуального совмещение пузыря со светилом (несколько секунд), чтобы убедиться как в полной синхронности, так и коаксиальности;

- снимать одиночный отсчёт со шкал.

   Причин, пока, минимум три:

- у последнего, изображение светила в трубе Галилея перевёрнутое (светило отражается в первом же зеркале; если смотреть "штатно"), а у Friberg - прямое;

- снимать углы с двух  шкал гораздо проще, чем со шкалы десятков градусов, шкалы единиц градусов (плюс 3 град. в уме вместо осреднителя), делений кратных 5 мин. и единиц минут с нониуса при барабане

- усилие на барабане наводки у Friberg перпендикулярно плоскости точного визуального совмещения изображений и он маленький, а у ИАС-1М наводящий (правый) барабан огромный, в плоскости совмещения, в режиме именно одиночных измерений (с отсоединением осреднителя) он специально механически подтормаживается* корпусом как раз в направлении этого совмещения, из-за чего его мелкие довороты приводят к непродолжительному, но смещению изображений, а если отсоединить подтормаживание, то при завершении визирования и снятии отчёта барабан точно собьётся (будет слишком свободное вращение).

 

(*) пока не разбирался, но явно сделано было для работы в перчатках; как вариант просто ослабить или сделать регулируемым прижим тормоза.


  • 1

#32 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 15 февраля 2020 - 19:45

Прошло несколько дней.  Юстировка не закончена, проект завис.  На неделю отвалил в командировку, вернулся.  Там  Солнце было, но в Москве, как в дер. Гадюкино,  нет  и даже не ожидается.  Скоро февраль.

 

     Пришлось применять более сложный вариант, который зачем-то держал про запас.

     Излагаю суть. Разумеется, увеличил пузыри примерно до 3 мм. Прямо из дома, чуть приоткрыв  окно, в  теодолит среднего уровня точности (он, разумеется, на штативе) беру высоту отлично видимого ориентира.  Это  ограждающий красный аэронавигационный огонь на крыше очень высокого дома. Утро, темно, огонь ну очень контрастен.

С учётом поправок теодолита высота получается 10⁰24,2´

Горизонтальное расстояние по снимку со спутника (учитываю перспективные искажения) – 634 м

Высота объектива теодолита относительно уровня пола – 1095 мм

Делаю приблизительный расчёт поправки угла для установки на тот же штатив любого другого прибора для юстировки (подробности опускаю, материал школьной программы), на каждые 181 мм превышения точки установки «объектива» сверх 1095 мм от пола, высоту отсчёта уменьшить на 1´.

     Отлично, снимаю теодолит, ставлю конструкцию с Friberg. Высота середины его большого зеркала относительно пола стала  1165 мм (т.е.+70 мм к теодолиту).  Сама  поправка  будет 70/181 = 0,4,  значит на секстанте надо установить отсчёт 10⁰23,8´. Рефракции, разумеется, нет, а время ничем не ограничено….  разве что светать начнёт. Отсчёт с поправкой устанавливаю, снова начинаю действовать по той же схеме, как и первый раз на улице.

    И вот теперь пузырь сразу реагирует даже на небольшие движения  юстировочных  винтов ампулы уровня! Ещё бы, и пузыри крупнее и температура на 20 град. выше.  Плавно, в двух осях «накрываю» пузырём точку огня, долго всё подправляю, любуюсь.  Вроде всё?  Нет!

       А точно ли я визуально нахожу середину пузыря (т.н. «индивидуальная ошибка наблюдателя»)?  Проверяю два отсчёта:  огонь касается верхнего края пузыря, потом нижнего. Среднее арифметическое не совпадает с нужным углом  примерно  на 0,4´. Да это просто сказка! А вот по светилам это было бы сделать гораздо труднее и только в кульминации (медленная Полярная, впрочем, сгодится в любом случае). Но время будет поджимать.

      До кучи, чтобы измерить точный диаметр пузыря,  нахожу разницу этих отсчётов, она 161,5´. Делим на известный в принципе на эту дату диаметр солнечного диска: 161,5/32,5 = 5 раз.

Ввожу параметр ОУДП (Относительный Угловой Диаметр Пузыря), он и равен  5.

Ну и точный диаметр пузыря в мм: (161,5*71)/(57,3*60)=3,3 мм

 

Собственно, с  юстировкой всё. Думаю, что этот метод  проще, правда нужен теодолит разумной точности, с ценой деления не хуже 1´. Я брал Т15, а вот ТОМ не подошёл бы, у него цена деления 10´ и ловить даже единицы минут между делениями я бы не стал.

Станет тепло, на даче юстировку ещё раз проверю по Солнцу.

А вот поработать по измерению высот светил…. да обязательно и как можно быстрее! :D


  • 1

#33 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 16 февраля 2020 - 09:56

    Ниже таблица с первыми испытаниями секстанта с рук. Относиться надо с долей скепсиса, т.к есть особенности: наблюдаю прямо через трёхслойный стеклопакет и угол визировани сквозь него очень мал по отношению к плоскости остекления (лень было идти на улицу, да и опять засмеют :D); высоты светил частично близки  к разумному минимуму, отсюда и большая рефракция, да ещё и в условиях крупного города; параллакс светил не учитывается.

    Поскольку географические координаты места наблюдения точно известны, рефракцию мне удобнее учитывать "в плюс" (т.е. от счислимой высоты; чуть видоизменяется формула её расчёта), чтобы не заниматься вычитанием от приборной. Традиционно, для проверки прибора, привык делать "серии" измерения высот и в серии, по науке, надо исключать два самых крайних (по цифрам) измерения, но я не стал и среднюю поправку нахожу по всем измерениям в серии. Приборную высоту (цифры с секстанта в режиме "искусственный горизонт") можно округлять до целого числа минут, если только отсчёт не явно в середине малого деления. Для корректности процедуры пользуюсь двумя приборами и только с рук в одной и той же точке квартиры. Допускаю, что стеклопакет чем-то напоминает астрокупол (блистер) на самолёте с теми же случайными погрешностями. У ИАС-1М серия измерениям проведена по работе с осреднителем (интегратором) на интервалах 40 сек, откуда и больший интервал времени между наблюдениями.

 

В таблицу сведены не все измерения, просто долго перебивать в Excel, да ещё и со специальными символами, которые мешают "арифметике". Ещё две серии измерения высоты Солнца секстантом Friberg, по мере приближения Солнца к горизонту и до использования ИАС-1М, так же дали поправки (∆h (средн)):

- 1,5´

- 1,0´

Прикрепленные изображения

  • Friberg, первые измерения.jpg

  • 1

#34 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 16 февраля 2020 - 10:11

Спасибо, очень интересно.

Гениальность ньютоновской схемы секстанта в том, что при наклонах прибора вдоль вертикала светила - видимое относительное положение светила и горизонта не меняется.
Насколько хорошо/плохо это свойство соблюдается у "пузырьковых" секстантов?
  • 1

#35 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 16 февраля 2020 - 10:23

.......
Насколько хорошо/плохо это свойство соблюдается у "пузырьковых" секстантов?

   Да, так же соблюдается безотносительно к рассмотренным двум приборам. А сама зона визирования - понятие условное. Можно всегда проверить синхронность на большем удалении от центра поля зрения, как со штатива, так и без такового.

   И очень важным считаю следующее свойство секстанта: если качнуть прибор вдоль вертикала (специально или непроизвольно) то по скорости восстановления взаимного наложения пузырька и светила можно оценить корректность диаметра пузыря. Если восстановление происходит долго, то возможны инструментальные ошибки в снятии высоты (пузырь мал). Если слишком быстро, то инструментальных ошибок точно не будет, но появится неудобство в точном совмещении (огромный пузырь, ошибки визирования/наблюдателя).

Сейчас собираю мысли в кучу для подведения промежуточного итога (теория-практика).


  • 1

#36 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 16 февраля 2020 - 19:32

Спасибо!

Ясное дело, что "быстрее и безинерционнее", чем у Ньютона, - невозможно, так как это просто две картинки.
Можно ли как-нибудь использовать пузырь в качестве линзы, чтобы ей фокусировать вспомогательный луч? Пузырь мог бы быть достаточно большим, чтобы быстро и точно выходить на вертикаль, а саму вертикаль указывал бы сфокусированный вспомогательный луч.
Граница "жидкость-полость" (то есть, - пузырь) образует переход от среды с большей плотностью, в том числе и оптической, к среде с меньшей плотностью, равносильно ли это двояко-вогнутой линзе?
Можно ли сам массив жидкости использовать в качестве фокусирующей линзы?

Сообщение отредактировал booBot: 16 февраля 2020 - 19:33

  • 0

#37 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 16 февраля 2020 - 19:40

Кстати, читал на американском форуме недавний отзыв о секстанте A-12, там советовали при обсервации лунного серпа подводить к его "рабочему" краю пузырёк "верхом" и "низом", по очереди, и по нескольким перемежающимся отсчётам строить две линии - высота по нижнему краю пузырька, и высота по верхнему, а потом строить серединную линию. На ней, по идее, должен оказаться обсервованный край серпа.
Если не забывать делать и засечку времени взятия каждой точки - на графике можно будет выбрать высоту в удобный момент времени - интерполяцией.

Сообщение отредактировал booBot: 16 февраля 2020 - 19:46

  • 1

#38 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 18 февраля 2020 - 10:27

........
1. Можно ли как-нибудь использовать пузырь в качестве линзы, чтобы ей фокусировать вспомогательный луч?

.........................
2. Можно ли сам массив жидкости использовать в качестве фокусирующей линзы?

Вы не первый, кто захотел использовать пузырь или ампулу как элемент некой полноценной оптической системы на службу вертикали. Я тоже искал решения/информацию, но увы...

1. Думаю нет, т.к. коэффициент преломление воздуха с парами спирта в самом пузыре не сильно отличаются от 1.

2. Уверен, что нет. Действительно, нижняя поверхность пузыря образуют в спирте некую "вогнутую" поверхность. Т.е. как минимум, жидкая линза всегда будет рассеивающая. Но форма этой поверхности а) не сфера; б) меняется и при внешних возмущениях и при изменении размера пузыря. А вся прелесть фокусировки в её точности, но вот её не будет.

------------------------

Разве что использовать свободную (плоскую) поверхность жидкости в отсчёте местной вертикали. Часть примеров примеров мы с Вами знаем:

- классический секстан по луже или ванночке

- первые модели геодезических приборов со свободной поверхностью жидкости, в качестве части оптической системы для установки начала отсчёта при измерении вертикальных углов

- более поздние  модели аналогичного типа с оптико-электронным контролем плоской поверхности жидкости (Fluessigkeitskompensator - на фото)

------------------------------------

    Другой логичный вариант искусственного горизонта: компенсаторы (механические маятники) при вертикальном лимбе, являющегося частью оптический системы отсчёта вертикальных углов.   Здесь некоторые мультяшные (русск.: анимированные) схемы жидкостных и механических вариантов в геодезических и строительных приборах.

  Ввозникает логичный вопрос: если подобные компенсаторы "в ассортименте", обладающие, помимо прочего, и воздушными демпферами колебаний и точными линзами/призмами, так успешно трудятся в большинстве современных геодезических приборах, кто мешал подобную систему поставить на секстант и держать прибор в руках? И ведь ещё в конце 19 в. были секстанты с твёрдым маятником в качестве искусственного горизонта (маятник прятался в рукоятке) ...., но далее дело не пошло.

    Скорее всего, причина в том, что точность механических компенсаторов в штативных приборах (единицы угл.секунд), требуют ограничения угла удержания прибора вблизи горизонта единиц минут (2...3). Для моря это сложновато. А делать подобный прибор с точностью несколько минут, при удержании вблизи горизонта с точностью несколько градусов, ....добро пожаловать в зону ответственности круглых уровней и визуального совмещения с объектом. Это дешевле.

Прикрепленные изображения

  • Fluessigkeitskompensator.jpg

  • 1

#39 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 18 февраля 2020 - 10:58

Спасибо!

Да, нижняя поверхность пузырька образует в жидкости вогнутую поверхность, но и само дно сосуда можно сделать выпуклым, причём, большей кривизны. Таким образом (мне КАЖЕТСЯ) можно сделать жидкостную (выпукло-вогнутую) собирающую линзу.

Мне КАЖЕТСЯ, главная трудность с искусственными горизонтами в том, что для их получения используются материальные объекты, и им присуща инерция. Любое воздействие будет вызывать переходный процесс.

Сообщение отредактировал booBot: 18 февраля 2020 - 11:31

  • 0

#40 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 18 февраля 2020 - 12:29

Кстати, читал на американском форуме недавний отзыв о секстанте A-12, там советовали при обсервации лунного серпа подводить к его "рабочему" краю пузырёк "верхом" и "низом", по очереди, и по нескольким перемежающимся отсчётам строить две линии - высота по нижнему краю пузырька, и высота по верхнему, а потом строить серединную линию. На ней, по идее, должен оказаться обсервованный край серпа.
Если не забывать делать и засечку времени взятия каждой точки - на графике можно будет выбрать высоту в удобный момент времени - интерполяцией.

   Да, я тоже так делал на ИАС, правда не по краю Луны, а по Солнцу. Причём можно сделать последовательно, к примеру, три обсервации по одному краю пузыря (или светила или то и другое), четыре по другому. Далее график и средние значения. Если время позволяет, почему бы и нет, да и оценивать инструментальную точность лучше именно так, как и тренироваться с одного места, проводя накопление линий положения хоть за всё лето.  А вот методическая пострадает - больше времени и расчётов. Вопрос только в балансе: точность /трудозатраты. Хотя это уже и будет больше, чем опыт штатного использования.

    Я думаю, что как и у прочих приборов на каких-то устоявшихся физических принципах, у каждого есть определённый теоретический предел точности с т.з. разумных масс, габаритов, стоимости, времени, удобства. Этот предел можно ещё чуть увеличить, но "цена" увеличения будет неразумна, а простота, надёжность и ресурс прибора потеряется в любом случае.

   Просто всем, у кого есть подобное хобби очень хочется выжать из него по-больше эффекта, в т.ч. и продлить приятные эмоциональные ощущения: к примеру, имея приборы на старых физических принципах - сделать их ещё точнее; владея методикой астронавигационных расчётов - делать их ещё быстрее. :D

   Я только "за", но до бесконечности это сделать не удастся. Сухой остаток: у секстанов и секстантов осталось только поработать на снижением массы и сделать, карманный вариант.

   Есть однорежимный Box Sextant с нониусом и неизвестной инструментальной точностью, есть пластиковые секстаны. Но лучше, и тут вообще тупик в поисках и очень мало информации, крайне редкий двухрежимный СМК-3М. Его раздельная (!) оптическая схема (ниже, Воробьев, "Астрономическая навигация ЛА", 1968). С т.з хобби, найти его и поработать - самое оно.

 

........
Да, нижняя поверхность пузырька образует в жидкости вогнутую поверхность, но и само дно сосуда можно сделать выпуклым, причём, большей кривизны. Таким образом (мне КАЖЕТСЯ) можно сделать жидкостную (выпукло-вогнутую) собирающую линзу.
Мне КАЖЕТСЯ, главная трудность с искусственными горизонтами в том, что для их получения используются материальные объекты, и им присуща инерция. Любое воздействие будет вызывать переходный процесс.

Да, конечно, если спиртом заполнить ампулу, обеим поверхностям которой заранее приданы помимо "уровенных" ещё и заранее рассчитанные оптические свойства (соответствующие радиусу кривизны), то саму ампулу можно использовать в оптической схеме, если не обращать внимание на искажения части её апертуры из-за пузырька. Но нужен нам именно он, причём в точных оптических схемах (без электроники) он участие принимать не может/не хочет. Он же не дурак, ещё припашут в космических полётах....  на отдых пора. :D

Прикрепленные изображения

  • А_Воробьёв, Астрономическая навигация ЛА, 1968.jpg

  • 1

#41 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 18 февраля 2020 - 12:55

Пузырёк "в космосе" не припашут, на орбите - невесомость. :)

Я считаю, что (в условиях земной гравитации) пузырёк как раз ДОЛЖЕН быть частью оптического тракта, он должен быть в некоем подобии линзы Люнеберга, управлять положением фокуса такой линзы.
  • 0

#42 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 21 февраля 2020 - 07:13

   Неожиданный прорыв. Мне удалось, далеко не с первого раза, не только уменьшить размер пузырька, но и полностью его удалить из ампулы без разборки.

- Заранее набрать в шприц примерно 0,3 кубика спирта.

- Проколоть ампулу и сначала добавить порцию спирта (мембрана чуть раздулась)

- Располагая ампулу с шприцом самим шприцом вверх, оставив 0,5 мм иглы в ампуле, чуть надавливая на мембрану и, одновременно, выдвигая поршень шприца, изъять ненужный воздух.

- Продолжая надавливать на мембрану, резко выдернуть иглу.

   До сего дня, и я уже отмечал, процесс не приводил к желаемому результату именно потому, что при медленном вынимании иглы да ещё и без избыточного давления после иглы появлялась россыпь мельчайших пузырьков, которая увеличивала объём основного.

 

    Предстоит ещё тренироваться, но реально замаячила перспектива иметь в ЗиП не бутылку со спиртом и пластиковую пиалу (а это может спровоцировать некоторых наблюдателей.... :D), а небольшие порции спирта, расфасованные по шприцам. Плюс к тому, расход и времени и спирта меньше.


  • 0

#43 booBot

booBot

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 302 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург

Отправлено 21 февраля 2020 - 09:26

Вы не пробовали подбирать жидкости, имеющие другую вязкость и лучше/хуже смачивающие стекло?
Мне КАЖЕТСЯ, подвижность пузырька от этого тоже должна сильно зависеть. Не могу сообразить, но, кажется, если смачивание лучше, то пузырь будет подвижнее.

Интересно было бы сравнить воздушный пузырёк с капелькой ртути в перевёрнутой капсуле. Не окажется ли у неё подвижность/отзывчивость лучше, чем у воздушного пузыря бОльших размеров?

Сообщение отредактировал booBot: 21 февраля 2020 - 09:26

  • 0

#44 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 21 февраля 2020 - 10:57

Вы не пробовали подбирать жидкости, имеющие другую вязкость и лучше/хуже смачивающие стекло?
.......

Интересно было бы сравнить воздушный пузырёк с капелькой ртути в перевёрнутой капсуле. Не окажется ли у неё подвижность/отзывчивость лучше, чем у воздушного пузыря бОльших размеров?

Наш коллега Slav сейчас работает над этим на научной основе. Точнее, "обещал поработать", возможно - чтобы я от него отстал.  :D

У него есть какая-то жидкость (не эфир, судя по всему), вязкость которой гораздо меньше, чем у спирта и вроде бы, вдохнув её пары, я должен буду остаться жив. Пока жду результат.

 

Со ртутью работать не готов, но чисто теоретически результат был бы интересен.


  • 0

#45 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 21 февраля 2020 - 13:02

Погода шикарная. Первые испытания на улице.

ОУДП = 3, с рук, Солнце, ампула из белого металла.

Опять для простоты вычислений исправлял счислимую высоту и сравнивал с приборной.

В ампуле из жёлтого неожиданно появилась козявка, тормозила, "приклеить" её к боковым краям ампулы не удалось, выполнено не всё.

Изделие принято в опытную эксплуатацию с ограничением: пока с одной рабочей ампулой.

Рука устала, в дальнейшем буду делать серии короче, не более 10...12 мин.

Прикрепленные изображения

  • IMG_20200221_123359.jpg
  • IMG_20200221_123446.jpg

  • 1

#46 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 22 февраля 2020 - 18:41

Кстати, читал на американском форуме недавний отзыв о секстанте A-12, там советовали при обсервации лунного серпа подводить к его "рабочему" краю пузырёк "верхом" и "низом", по очереди, и по нескольким перемежающимся отсчётам строить две линии - высота по нижнему краю пузырька, и высота по верхнему, а потом строить серединную линию. На ней, по идее, должен оказаться обсервованный край серпа.
Если не забывать делать и засечку времени взятия каждой точки - на графике можно будет выбрать высоту в удобный момент времени - интерполяцией.

Проверил, докладываю. :)

Час назад  использовал данный метод, но пока не по Луне, а по Венере. Причём в сравнении. Увы, через стеклопакет, так что официальными результатами цифры не считаются, но тем не менее.

ОУДП=3, t=4⁰С, p=745 мм рт. ст., учитывалась рефракция и параллакс, наблюдения проводились при высотах Венеры от 16 до 12 град, пока она не скрылась за зданиями. Интервал между любыми двумя измерениями в серии 1...1,5 мин.

 

1.Парная серия. Сначала клал светило на верхний край пузырька с фиксацией угла и времени, потом на нижний - и опять фиксация. Всего три пары измерений  с нахождением среднего времени и среднего угла из пары для расчёта.  Ошибки измерений высот по трём парам (∆):

+4,8´

+3,8´

+4,1´

-------

Среднее: +4,2´

Абсолютный разброс: 1,0´

 

2.Одиночная серия. Пять традиционных последовательных измерений высоты с визированием Венеры в центр пузыря. Ошибки измерений высот по каждому:

- 1,1´

-1,9´

- 2,3´

+2,5´

- 3,8´

---------

Среднее: - 1,1´

Абсолютный разброс: 6,3´

 

Стабильность (разброс) гораздо лучше в «парных» наблюдениях. Увеличение времени трудозатрат на "осреднение" - ничтожно. Точность здесь условная, т.к. стеклопакет.

Обязательно повторю на улице. :)


  • 1

#47 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Офицер
  • 2 581 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 25 февраля 2020 - 19:31

Солнце с рук на улице. Ощутимый ветер. Высоты от 20 до 21 град. ОУДП=2,5...3

Причём ездил на авто по делам, но выбрал место, остановился, "отработал" за 11 минут, положил прибор в багажник и поехал дальше. Расчёты дома вечером.

 

1. Три парных измерения (диск Солнца внутри пузыря; совмещение верхними краями, потом нижними), среднее время/высота, ошибки:

+1,6´

-1,9´

+0,7´

Средняя: +0,1´

Разброс: 3,5´

 

2. Три одиночных измерения (традиционно; диск и пузырь коаксиальны), ошибки:

+5,1´

+0,2´

-2,9´

Средняя: +0,8´

Разброс: 8,0´

 

    Сначала хотел точно  совмещать края (парные измерения) именно с трубой Кеплера, но куда там! Взаимные визуальные колебания диска относительно пузыря стали только больше (и руки и ветер), поэтому всё снова проделал с трубой Галилея. Возможно, стоило использовать даже диоптр. На языке вертится выражение "визуальный успокоитель" :)

    Конечно, добавлять механический осреднитель я не буду (наверное :D ), но видно по цифрам, что для искусственного горизонта это огромный плюс.

  

 

 

 


  • 1



Ответить



  


Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей