Секстант своими руками

История появления секстанта

Секстант своими руками

Одним из первых угломерных инструментов, который был, по-видимому, известен еще древним астрономам, являлся градшток. Мореплаватели стали им пользоваться где-то в XV веке. Во всяком случае градшток уже имелся на каравеллах Колумба и Васко да Гама.

Древний градшток состоял из двух взаимно перпендикулярных реек-штока длиной 90 см и поперечной крестовины, плотно прилегающей к штоку и скользящей по нему под прямым углом. Длина крестовины была несколько больше 65 см для того, чтобы расстояние между отверстиями на ее концах составляло точно 65 см.

Устройство градштока

На конце штока была укреплена мушка. Наблюдателю, смотря на глазную мушку, надо было одновременно видеть оба предмета (горизонт и светило), взаимное расстояние между которыми определялось через отверстия в крестовине.

Для нанесения делений на столе чертили углы и на них накладывали градшток. Градусные деления наносили на верхнюю грань штока. Для измерения разных и в том числе меньших углов служили дополнительные, более короткие крестовины.

Деления для меньших углов размечали на боковых гранях штока.

Для измерения высоты какого-либо светила (звезды, Солнца) приставляли один конец длинного штока к глазу, а поперечную крестовину двигали так, чтобы она одним концом точно коснулась горизонта, а другим – светила.

Результаты измерений таким примитивным приспособлением, как градшток, получались весьма приблизительными. К тому же глаз не мог видеть одновременно два предмета (точку горизонта и планету), находящиеся друг от друга на таком значительном расстоянии.

Несмотря на ненадежность, градшток просуществовал более ста лет.

В начале XVI века широкое распространение получил другой угломерный инструмент, тоже примитивный, хотя и более приспособленный для измерения высот, чем градшток – астролябия. Астролябия представляла собой диск из меди или жести около 6 мм толщиной и 15-17 см в диаметре.

Диск имел выступ с отверстием для подвешивания. Астролябию старались делать потяжелее (5-6 кг) для устойчивости при ветре и качке судна. Для удобства пользования на ободе астролябии выбивали склонение солнца для разных времен года. Поверхность диска была хорошо отполирована.

Отвесом от точки подвеса отмечали вертикальную линию, относительно которой наносили горизонталь и центр круга. Верхний левый квадрат делили на градусы. На оси диска крепилась алидада (подвижный радиус) из того же металла, шириной около 4 см, длиной, равной диаметру диска, и толщиной, равной толщине диска.

По всей длине алидады проходила визирная линия. По концам визирной линии были укреплены пластинки с небольшими отверстиями точно над визирной линией. Подвесив астролябию, алидаду наводили на звезду или Солнце и по градуированной дуге диска отсчитывали полученный угол.

Позже на астролябии была градуирована и противоположная дуга диска. Астролябия, как и градшток, применялись в первых кругосветных путешествиях.

Измерение высот с помощью астролябии

В измерении высот с помощью астролябии обычно принимали участие три наблюдателя: один держал астролябию за кольцо, надев его на большой палец, другой измерял высоту, а третий производил отсчет. Каждый из трех наблюдателей вносил свою ошибку в конечный результат измерений. Ошибки измерений, качка и ветер -все это сказывалось на точности наблюдений.

Более поздними угломерными инструментами были квадрант и октан. Затем появился секстан, который, претерпев много усовершенствований, исправно служит морякам и сегодня.

Первоначально секстан имел дугу, равную приблизительно 7б окружности, по-латински это произносится как sextans – шестая часть, откуда секстан и получил свое название. У современных секстанов дуга имеет несколько большие размеры.

Применение секстанта

Секстан служит для измерения высоты светила, т. е. вертикального угла между плоскостью горизонта и направлением на светило.

Кроме вертикальных углов, секстаном можно измерять горизонтальные углы между направлениями на земные ориентиры (предметы) при определении места судна навигационными способами.

При измерении секстаном вертикальных и горизонтальных углов один из предметов наблюдается прямовидимо, изображение же другого предмета наблюдатель видит после отражения от двух зеркал. Чтобы измерить угол, эти два изображения необходимо совместить.

Принципиальная схема секстана. Рассмотрим принципиальную схему секстана. Нам требуется измерить угол h между предметами С и D. В точке О расположен глаз наблюдателя.

На пути луча СО установим неподвижное зеркало А, плоскость которого перпендикулярна плоскости рисунка, а зеркальная сторона обращена к глазу наблюдателя.

Если сделать половину поверхности этого зеркала прозрачной, луч от предмета С свободно попадет в глаз наблюдателя (на рисунке его путь обозначен стрелкой). Наблюдатель увидит по направлению ОС через прозрачную половину зеркала А изображение С, которое называют прямовидимым.

В точке В расположим другое подвижное зеркало, которое может вращаться вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка.

Установим это зеркало в такое положение, чтобы луч света от предмета D, отразившись от подвижного, называемого большим, зеркала В, попал иа неподвижное малое зеркало А, а от него в глаз наблюдателя, в точку О. Изображение предмета D получится дважды отраженным.

Следовательно, изображения предметов С и D совместятся по направлению О АС. Обозначим ш угол между зеркалами. Так как углы падения и отражения световых лучей равны: Z.1 = Z.2 и Z.3 = Z4, то равны и их дополнения до 90°.

Можно сделать вывод, что при совмещении прямо-видимого предмета С и дважды отраженного изображения предмета D измеряемый угол h равен двойному углу между зеркалами со. Таким образом, измерение угла h может быть заменено измерением угла со.

На рисунке представлен общий вид секстана, который состоит из металлической или пластмассовой рамы 7 в форме сектора. На раме расположен лимб 9 с градусными делениями, а по торцу дуги нарезана зубчатая рейка.

На левом радиусе рамы укреплено неподвижное малое зеркало 3 и светофильтры J и 2, На правом радиусе рамы имеется угольник с кольцом, служащий для крепления на ней астрономической трубы 6 и подъемного механизма 5.

На подвижном радиусе – алидаде 8 – крепится большое зеркало 4 и на противоположном ее конце установлен винт с отсчетным барабаном 11, наружная поверхность которого имеет 60 минутных делений. Число градусов показывает индекс, нанесенный около выреза на алидаде. Минуты и десятые доли минуты отсчитываются на барабане.

При вращении барабана алидада передвигается, что дает возможность точно совместить прямовидимое и отраженное изображения предметов. Точность измерения углов секстаном 0,1. На обратной стороне рамы имеются ручка и две ножки 10.

Секстан хранят в закрытом деревянном ящике с крышкой; его устанавливают ножками в специальные гнезда и крепят стопором, проходящим через отверстия в рукоятке. Секстан следует оберегать от толчков, ударов, от влияния сырости и резких изменений температуры.

Брать секстан разрешается только за раму и ручку. Нельзя трогать пальцами оптические детали – зеркала, линзы, светофильтры.

При попадании на стеклянные части дождя, брызг или при отпотевании, их осторожно протираю-Г чистой фланелевой тряпочкой, которая должна находиться в каждом комплекте секстана.

Приемы измерения углов и высот секстаном. Измерение углов в навигации обычно проводится между земными предметами при определении места судна по двум углам или по пеленгу и углу.

Для измерения горизонтального угла секстан берут в левую руку и располагают лимбом в плоскости измеряемого угла. Трубу секстана наводят на более слабо видимый предмет.

Затем, освободив стопор, перемещают алидаду, пока в поле зрения не появится изображение другого предмета, и вращением отсчетного барабана точно совмещают пря-мовидимый (первый) и дважды отраженный (второй) предметы.

Для измерения вертикального угла направляют секстан на основание предмета, располагая лимб вертикально, и, двигая алидаду, подводят к основанию дважды отраженное изображение верхней части предмета. Обычно в таких случаях наблюдаемыми объектами служат маяки, знаки, отдельные высокие сооружения, горы.

При измерении углов между земными предметами можно не пользоваться зрительной трубой, тогда на прямовидимый предмет наводят малое зеркало.

Поправку индекса при наблюдениях близких земных предметов надо определять также по близкому прямовидимому предмету.

Перед измерением высот секстан следует подготовить к наблюдениям: провести его выверку, определить поправку индекса, установить трубу по своему глазу и подобрать, если необходимо, светофильтры. Измеряя высоту, нужно в поле зрения трубы секстана совместить светило (или края его диска) с линией видимого горизонта. Совмещение производят в вертикале светила.

Измерение может быть выполнено двумя методами:

1. Установить индекс алидады на 0° и навести трубу на светило. Передвигая алидаду от себя, одновременно опустить секстан к горизонту так, чтобы дважды отраженное изображение светила оставалось все время в поле зрения трубы.

Как только появится прямовидимое изображение горизонта, приступить к точному визированию высоты.
2. Индекс алидады установить на примерный отсчет высоты светила, который можно получить по звездному глобусу, и навести трубу на линию видимого горизонта в вертикале светила.

Увидев в поле зрения трубы дважды отраженное изображение светила и прямо-видимое – линии горизонта, произвести точное визирование высоты. Точное визирование выполняется покачиванием секстана так, чтобы светило описывало дугу выпуклостью к линии горизонта.

В тот момент, когда эта дуга коснется линии горизонта, замечают отсчет по хронометру.

Мартышка и секстант

Секстант своими руками
aragont“Это всё скукота – широта, долгота,Глобус, полюс, зенит и экватор”, – Боцман пылко кричал. Экипаж отвечал: “Зря всё это придумал Меркатор!”

(Льюис Кэррол. Охота на Змеря. Перевод В.Э.Орла)

Года полтора назад сын подарил мне игрушечный секстант. На бирке было написано handmade, и это была правда – детали для инструмента явно подгоняли вручную, причём кривыми руками. Последнее время я копил решимость доделать эту игрушку и, наконец, в выходные собрался с духом и допилил секстант напильником.Теперь я о нём кое-что знаю.

Чаще всего, на фотографиях секстант выглядит хаотичным нагромождением мелких деталей
однако, если убрать лишнее, то конструкция оказывается достаточно простой. На этой фотографии убраны цветные стёклышки (4 штуки), которые нужны, чтобы смотреть на солнце. В игрушечной модели они неправильного размера и в неправильном месте, так что пользоваться ими нельзя. Убрана подзорная труба.

Труба нужна для наблюдения за звёздами и далёкими предметами, но у игрушечной трубы слишком маленькое увеличение. Ещё до первого снимка я убрал имитацию лупы над шкалой. Лупа ничего не увеличивала, зато здорово бликовала, закрывая деления. Принцип работы секстанта состоит в совмещении в поле зрения двух точек на местности – видимой напрямую и отразившейся от двух зеркал.

Шкала при этом покажет угол между этими точками.Собственно допиливанию подлежали опорные площадки двух зеркал – верхнего подвижного и нижнего полупрозрачного. Для того, чтобы секстант работал, они должны быть перпендикулярны основанию.Кстати, основание называется алидадой, поворотный сегмент – лимбом, а риска, по которой ведётся отсчёт – индексом.

Для поверки секстанта надо совместить какую-нибудь горизонтальную линию саму с собой, чтобы угол был равен нулю.Я сдвинул дом на пол высоты, чтобы был понятен принцип совмещения.После совмещения крыш, на шкале получилось четыре градуса – это ошибка индекса, которую надо вычитать из всех последующих измерений.Чтобы измерить что-нибудь полезное, я посмотрел на соседний дом.

Считая, что высота окна полтора метра, я совместил верхний угол окна с нижним.Получился плюс один градус к индексной ошибке (на фотографии кажется, что чуть меньше, но это от того, что я снимал не перпендикулярно алиаде).Считаем треугольник: расстояние до дома равно – 1,5 м /sin(1 градуса). Калькулятор показывает 85,9 метра, а линейка на карте в программе ДубльГИС- 89 метров.

По-моему, неплохо.

Чем отличается игрушка от настоящего секстанта:

  • у настоящего есть винты для регулировки зеркал, и это самое главное отличие;
  • настоящий секстант больше и у него точнее шкала;
  • у настоящего секстанта на лимбе есть зажим и микрометрический винт, который позволяет устанавливать угол с точностью до одной угловой минуты;
  • ещё, у настоящего секстанта – настоящая подзорная труба, которая позволяет увидеть, совместились ли точки на эту самую долю угловой минуты.

Несколько фактов из интернета:Моряки называют секстант секстаном. В старых словаря есть только общечеловеческое написание, новые разрешают оба варианта.

Для определения местоположения с помощью секстанта нужны астрономические таблицы. Точные таблицы называются МАЕ (Морской астрономический ежегодник) и издаются Институтом прикладной астрономии РАН.

Точность измерения положения, сделанного профессионалом с настоящим секстантом и просчитанного по МАЕ, составляет 1,5 морской мили. Многократные измерения позволяют усреднить ошибки и повысить точность.Одна морская миля равна одной угловой минуте окружности земли – 40 075 км/360 градусов/60 минут = 1.855 кмПопытка скачать МАЕ из интернета приводит либо на сайт, где просят ввести номер сотового телефона, либо на форум со следующими сообщениями:- вот выложил на файлообменник- спасибо скачал- а это ничего, что сотовый спрашивают?- не парься чувак, это стандартная проверка- да, я ввела номер и получила СМСкой пароль для скачиванияДальше тема обрывается.

Для того, чтобы потренироваться, можно взять приближённые формулы положения солнца с этой странички.

Там же можно прочитать, что Точкой Овна, называется точка на небесной сфере, в которую Солнце ежегодно приходит 21-го марта – в день весеннего равноденствия.

Для астрономов эта точка эквивалентна пересечению гринвичского меридиана с экватором для картографов. От неё считают прямое восхождение – астрономическую долготу.

На графиках видимого положения солнца отсчёт обычно начинается с Точки Овна (0,0) и на ней же заканчивается.

Хорошее видео (на английском), с показом приёмов работы с секстантом.Вид солнца в трубу секстанта

Для тех, кому формулы в тягость, придуман прибор круйзерфикс, совмещающий угломер и номограмму, для автоматического вычисления положения солнца на заданный день.

Первая публикация про круйзерфикс в Катерах и яхтах 1978, №05(075)

И ещё одно смешное устройство для измерения высоты солнца – Bris-sextant – три стеклянные пластинки, склеенные веером, которые за счёт внутренних отражений позволяют восемь раз в день совмещать положение солнца с горизонтом.

|

aragontВ Екатеринбурге на здании мэрии размещены двенадцать барельефов с портретами известных людей, чья судьба связана с Уралом. В честь каждого из них названа улица в Екатеринбурге, а в честь Александра Петровича Карпинского – целый город на севере Свердловской области.Предлагаю вам угадать, что есть кто. Медальоны с портретами расположены в том же порядке, что и на здании (шесть революционеров смотрят направо, затем шесть представителей интеллигенции смотрят налево), а таблички с именами намеренно перемешаны.Лично я узнал пятерых (не читая подписей).
Портреты:
  
  
  
  
  Таблички с фамилиями:
  
  
  
  
  

Занимательная навигация. Часть 7. Путеводные светила

Секстант своими руками

Классический пример решения этой задачи при отсутствии штурманских инструментов приведен в романе Жюля Верна «Таинственный остров».

Используя в качестве угломерного инструмента две палочки, соединенные шипом акации, и произведя вычисления острой раковиной на плоском камне, неунывающие герои романа определили с точностью плюс – минус 150 миль (или 2,5градуса) координаты неизвестного острова, на который занес их воздушный шар.

Сначала они определили угловую высоту над горизонтом звезды Альфа Южного Креста и после необходимых поправок вычислили широту (напомним, дело происходило в южном полушарии). Рассчитать долготу они сумели благодаря наличию исправно идущего хронометра.

Хронометр сохранил время меридиана, который был принят за нулевой, и позволил найти разницу во времени наступления полдня на нулевом меридиане и меридиане острова.

Зная, что Солнце в своем кажущемся движении проходит 15 градусов в час, путешественники без труда получили искомый результат.

Карманный хронометр оказался единственным точным прибором, доступным островитянам. Но, располагая широкими знаниями, практическими навыками и, говоря по-современному, готовностью креативно решать стоящие перед ними проблемы, они добились успеха. Однако надежное и точное определение координат в морских условиях требует применения специальных штурманских приборов.

Прежде всего для измерения высот небесных тел необходим угломерный инструмент, и на протяжении веков человечество испробовало в его качестве множество разнообразных приспособлений, начиная с простейших.

На суше для вычисления угловой высоты Солнца (главной путеводной звезды древних навигаторов) годился просто вертикальный шест, и основой для расчетов становилось соотношение его высоты и длины отбрасываемой им тени.

Этот метод использовался и мореплавателями, но он подходил только для тихой солнечной погоды и не годился для пеленгования навигационных звезд. А измерять высоты светил приходилось при самых разных условиях – при качке, дымке, в сумерках.

Почти две тысячи лет основным угломерным инструментом навигаторов была астролябия (от греческих слов «звезда» и «беру»). Предполагается, что астролябия была известна классику астрономии Клавдию Птолемею еще во II в. н. э. К VIII в.

она широко распространена на арабском Востоке, а с начала второго тысячелетия – в Европе. Астролябия в общем виде представляла собой круг с нанесенными на него шкалами для отсчета и небольшим кольцом вверху для подвешивания.

В центре круга на оси вращалась визирная линейка, или алидада (рис. 1).

Для определения высоты светила астролябию подвешивали за верхнее кольцо, один участник измерений наводил визиры на небесное тело, другой снимал отсчет. Для большей устойчивости к ветру и качке астролябию утяжеляли, но и этого бывало недостаточно – приходилось привлекать третьего помощника, который держал инструмент за кольцо.

Для достижения наибольшей точноти этот прибор должен быть довольно крупным и массивным, но в музеях мира хранится немало «карманных» астролябий, изготовленных из золота и украшенных затейливой резьбой – в общем, в те времена астролябия служила не только практическим целям, но и была свидетельством высокого статуса ее владельца, наподобие современных дорогих мобильников или наручных часов.

А самые «навороченные» модели тех времен представляли собой настоящие компьютеры, только механические – благодаря набору поворотных дисков с нанесенными на них хитроумными шкалами можно было производить множество разнообразных вычислений (в частности, тригонометрических функций) и даже составлять гороскопы!

Простейшую астролябию можно сделать и самому – если не из золота, то хотя бы из картона (рис. 2). Крайне просты в изготовлении и такие угломерные инструменты древности, как квадрант (рис. 3), а также градшток, он же «Посох Иакова» (рис.

4), называемый так по имени изобретателя Иакова бен Макира и достаточно удобный и точный при использовании в морских условиях. Участники знаменитой экспедиции Тура Хейердала на папирусном паруснике «Ра» успешно использовали для определения широты самодельный «носометр» из пары дощечек – нечто среднее между астролябией и квадрантом (рис. 5).

 Однако только появление секстана в руках штурмана позволило уверенно и точно измерять вертикальные, а при необходимости и горизонтальные углы.

Секстан, или секстант (допускаются оба написания) – угломерный инструмент, используемый для измерения величины угла между двумя видимыми объектами. Существенной особенностью его является то, что визирование предметов, между которыми измеряется угол, осуществляется одновременно.

Для этого необходимо совместить изображения обоих наблюдаемых объектов (например, горизонта и солнечного диска) при помощи отражения одного из них в поворотном зеркале (рис. 6). (Нижнее, т.е.

неподвижное зеркало совмещено с прозрачным стеклом, что и позволяет одновременно видеть в окуляре оба визируемых объекта – один «напрямую», а другой в виде отражения, посылаемого поворотным зеркалом).

Для определения направления вертикали (искусственного горизонта) в современных секстанах служит жидкостной уровень или гироскоп, что позволяет использовать прибор, не наблюдая естественную линию горизонта – например, если она затянута дымкой.

Два человека независимо друг от друга изобрели секстан: в 1731 г. английский механик и астроном Джон Гадлей и в 1732 г. американский изобретатель Томас Годфри. А название прибора связано с тем, что длина шкалы секстана составляет 1/6 от полного круга, или 60°.

Итак, измерив высоту над горизонтом Солнца или другой навигационной звезды, мы можем вычислить географическую широту. На практике придется дополнить полученный отсчет кое-какими поправками, учитывающими погрешности инструмента, условия, время и дату измерений.

Точно определить долготу места по разности между местным часовым углом светила и его значением на момент наблюдений для меридиана Гринвича до недавнего времени можно было, только используя хронометр.

Первый хронометр был сконструирован в 1735 г. Д. Гаррисоном, но приоритет англичанина оспаривают французы, утверждая, что современный хронометр примерно тогда же изобретен их соотечественником Леруа.

Зная наши координаты, мы можем проложить на карте кратчайший и безопасный путь к нужной нам точке. С помощью транспортира, используя нанесенные на карту меридианы, мы наметим, каким курсом должны плыть. А как, говоря поморскому, лечь на этот курс вашему судну? И от чего отмерять направления на море, когда и берегов-то не видно?

Определение направлений в море стало важнейшей задачей для человека с первых попыток освоения водной стихии. И очень давно люди поняли, что делать это на поверхности Земли надежнее всего по небесным ориентирам. Первым таким ориентиром стало Солнце. Выявив строгую закономерность его видимого суточного и годового движения, еще в древности по Солнцу стали определять стороны света.

Направление восток—запад было главным в античном мире. На две части – восточную (дневную) и западную (ночную) делил Землю Гомер. С началом христианской эры с восточной стороной связывалось ожидаемое второе пришествие Христа и направление, в котором находится библейский рай. До средних веков отсчет направлений начинался от восточного.

Кстати, историки, изучавшие скандинавские саги о плаваниях викингов, обнаружили, что древние мореходы умели ориентироваться по Солнцу, даже когда оно было закрыто облаками. Для этого они смотрели на небо через специальный «солнечный камень» – видимо, прозрачный минерал, обладающий поляризационными свойствами и позволявший определить, в каком направлении за облаками находится Солнце.

Также очень давно, наблюдая ночное вращение небесного свода, путешественники заметили, что ось этого вращения проходит очень близко от звезды из созвездия Малой Медведицы, звездочки не самой яркой в северной части небосвода, но примечательной постоянством своего местоположения на ночном небе. Найти ее в ясную погоду нетрудно – главное, не перепутать Малую Медведицу с Большой, которую следует использовать лишь в качестве ориентира (рис. 7).

Китайцы называли эту звезду «Единственной неба», а во всем мире к ее названию добавляли «Путеводная».

И когда сформировалось представление о полюсах Земли, расположенная почти над Северным полюсом звезда стала называться Полярной.

Благодаря постоянству на небосводе Полярная звезда много веков служит и для вычисления широты места наблюдателя, о чем мы говорили раньше, и для отсчета направлений.

В разных странах в прошлом главными считали разные стороны света – восток в Древней Греции, юг в Китае, где даже о «Единственной неба» говорили, что она «смотрит» на юг (очевидно, с севера?). Современные навигаторы ведут отсчет от направления на Северный полюс, причем долгое время существовало убеждение, что это направление на Полярную звезду.

Казалось бы, на что шкиперу маломерного судна все эти «звездные премудрости»? Действительно, вряд ли вы станете обзаводиться секстаном и ломать голову над переводными таблицами, находясь сравнительно недалеко от берега. В конце концов, есть GPS, доступный в наши дни даже простому грибнику. Однако время от времени поднимать голову к небесам все же стоит.

Именно по той причине, что плаваете вы в одном и том же более — менее локальном районе, «привязать» положение Солнца к сторонам света в разное время суток и года достаточно несложно. Если вы запомните его дневной ход, это может сослужить добрую службу.

Не исключена вероятность того, что новомодная техника в самый ответственный момент откажет (например, из-за банальной разрядки батареек), и при отсутствии компаса только Солнце укажет вам путь домой – скажем, если в узкой шхере с однообразными берегами вы не можете сообразить, где вход, а где выход (на реке, по крайней мере, поможет направление течения!).

В северных широтах сориентироваться по Солнцу можно даже в полдень – в это время оно будет располагаться от вас к югу (если вы сторонник точности, не забывайте, правда, что летнее время сдвинуто относительно поясного на час вперед).

Восход и закат примерно укажут на восток и запад (причем тем примернее, чем севернее вы находитесь – за Полярным кругом в летнее время Солнце не заходит вообще).

Полярная звезда положения своего не меняет, хотя для «маломерщиков» она представляет собой скорее теоретическую навигационную ценность, поскольку по ночам эта категория судоводителей обычно предпочитает отсиживаться на берегу.

Как и в случае с Полярной звездой, люди очень долго полагали, что и стрелка компаса указывает точно на север. Большинство историков науки считает, что компас придумали китайцы, хотя существует мнение, что он применялся моряками Средиземноморья еще во времена Карфагена и вообще был занесен на Восток воинами Александра Македонского.

Во всяком случае, явление магнетизма было открыто задолго до нашей эры. Греки связывали это явление с именем Геракла, а китайцы рассуждали о материнской любви магнита к железу.

В Европе даже существовало поверье, будто прибрежные скалы из магнитного железняка притягивают к себе корабли, имеющие железные детали, и могут вытаскивать из их корпусов скрепляющие гвозди, отчего корабли разваливаются и гибнут.

Судя по наиболее древнему дошедшему до нас описанию компаса, он представлял собой яйцеобразный кусок магнетита, помещенный в ложечку, лежащую на отполированной бронзовой пластине. Магнетит устанавливал ложечку вдоль линии север-юг.

Много веков тому назад появились конструкции, в которых для уменьшения трения магнитная стрелка подвешивалась на нити, устанавливалась на кончике вертикальной иглы или плавала в жидкости, прикрепленная к поплавку.

Кстати, последний вариант можете соорудить сами – дети будут в восторге!

Надо всего лишь намагнитить иголку или кусок скрепки (либо постоянным магнитом, либо при помощи импровизированной катушки индуктивности из куска тонкого провода и батарейки), воткнуть получившуюся стрелку в кусок пробки и поместить в чашку с водой – простейший компас готов (рис. 8).

Правда, имейте в виду, что и сделанная вами для забавы игрушка, и главный компас океанского лайнера показывают отнюдь не на север. И дело тут не только в том, что магнитный полюс Земли не совпадает с географическим… Подробнее об особенностях использования главного спутника моряка, девиации и магнитном склонении – в следующем номере.

Евгений Курганов

Устройство секстанта и правила использования

Секстант своими руками

В древности не было даже представления о спутниках, постоянно находящихся над Землей, передающих сигналы нахождения объектов, Но людям необходимы были механизмы для определения ориентиров движения. Многочисленные руководства, учебники, пособия по навигации описывают их технические характеристики, как использовать секстант и другие средства измерения.

История создания

Первое упоминание о примитивных прообразах такого угломерного средства измерения встречается в старинных манускриптах, рассказывающих о путешествиях, открытии новых стран, звезд, мореплавании.

Из-за своего устройства инструмент получил название «sextans» (перевод с латинского означает шестой).

Сначала был изобретен компас для определения направления движения. При помощи часов высчитывали долготу, астролябии — широту, но они не давали точных результатов.

Ученые многих стран занимались усовершенствованием угломерных изделий. Но история сохранила только два имени тех, кто изобрел секстант одновременно, используя научный потенциал того времени. Это Джон Хэдли из Англии, Томас Годфрис из США.

Независимо друг от друга в 30-е годы XVIII столетия они разработали структуру октанта, сократив шкалу измерения до одной восьмой окружности, а капитан Камбел в 1757 году усовершенствовал изделие, уменьшив лимб до шестой части круга.

Это изделие стали называть морским секстаном, ставшим прародителем современных угломерных инструментов для навигации.

Принцип его действия, как предшествующего октанта, основан на принципе двойного отражения, изобретенным в 1699 году Исааком Ньютоном.

Отражательная оптическая система, состоящая из двух зеркальных поверхностей или призм, позволяет быстро, с точностью выполнять угловые измерения.

Разные модели отличаются:

  • строением рамы,
  • алидадой с осью,
  • отсчетным устройством.

Сначала использовали только верньер – пластинку, где деления были короче, чем на главной шкале лимба. Современные производители оснащают изделия микрометрическими винтами, отсчетными барабанами, зубчатыми рейками.

Эти модели позволяют осуществлять угловой отсчет угла быстрее, но требуют специальной методики наблюдений, более тщательного ухода.

Сегодня для кораблей морского флота выпускают модели приборов с искусственным горизонтом ИМС, ИМС, изделия СНО, СНО-2М, СНО- М, перископические, новейшую конструкцию с осветителем секстанта СНО-Т тропикоустойчивого варианта.

Некоторые морские суда оснащаются немецкими моделями VEB и «Плат».

Отличительная черта секстанта в том, что с его помощью высота небесных объектов измеряется по отношению к горизонту, а не по отношению к конструкции средства измерения. Это дает более точные координаты, чем предшествующие угломеры.

Астрономический инструмент

Потребность ориентирования у человечества росла вместе с освоением животноводства, земледелия, мореплавания. Для этого люди изучали движение звезд, Солнца и Луны, создавали механизмы систематизации светил и планет.

С возникновением эклиптики, разбитой на 12 частей, появились названия формируемых созвездий и создавались центры, подобные обсерватории Улугбека в Самарканде, которые оснащались астрономическими инструментами:

  • гномоном,
  • армиллярной сферой,
  • вольвеллами.
  • астролябией,
  • хронометром,
  • квадрантом,
  • октантом.

От квадранта и октанта прибор секстант отличается тем, что у него 6 долей окружности, а не 4 и 8 соответственно. В остальном принцип измерения этими угломерами одинаков.

По конструкции древнейшие средства измерения представляли собой дугу, разделенную на одноградусные деления для определения положения планет.

Восточный математик и астроном Аль-Худжанди в IX – X веке создал один из крупнейших инструментов.

Он представлял собой фреску, расположенную на 60-градусном отрезке дуги длиной 43 метра внутри здания. Каждое одноградусное деление было ювелирно точно разделено на 360 частей. Над дугой располагался потолок в виде купола с отверстием посередине, через которое лучи солнца попадали на древний угломер.

Устройство

Конструктивно прибор состоит из

  • рамы,
  • лимба,
  • алидады,
  • зрительной трубки,
  • большого и малого зеркала,
  • светофильтров,
  • лупы,
  • рычагов зажима алидады,
  • отсчетного элемента,
  • винтов для поправок измерений.

Детали, циферблат секстанта смонтированы на раме. Лимб образован двумя радиусами, дугой. Зеркало меньшего размера с прозрачной половиной и светофильтры крепко смонтированы на радиусе слева.

На вершине рамы смонтирован двигающийся радиус, называемый алидадой. На его одном конце закреплено зеркало большого размера, а другом – отсчетное устройство, разделенное на 60-минутные частички. Визирная трубка прикреплена к специальной стойке.

Принцип получения координат, используя устройство секстанта, остался таким же, как в прошлые века. Конструкция на поверхности одного зеркала спускает Солнце до линии горизонта, которая видна на поверхности другого зеркала, и указывает угловое отклонение на отсчетной детали.

Производители комплектуют современные модели отсчетно-стопорными устройствами, состоящими из микрометрического винта, отсчетного барабана, зубчатой рейки. Так как эти конструкции требуют специального метода наблюдений, современные изготовители предлагают модели с автоматическим съемом, дистанционной передачей данных для записи, дальнейшей компьютерной обработки.

Подробно о том, как работает такой секстант, описывает инструкция, прилагаемая к прибору.

Технические характеристики

Все виды секстантов очень похожи. Они различаются только отдельными деталями. Значение угла показывается в градусах индексом алидады, а минуты — отсчетным барабаном. Штрихи лимба и барабана покрыты светящимся красителем.

Каждый прибор для навигации снабжается формуляром с техническими характеристиками, результатами определения инструментальных поправок в лаборатории предприятия. Приводится также мертвый ход морского секстанта, указывается срок действия поправок, после которого необходимо провести переаттестацию инструмента.

При использовании на водных объектах рекомендуется контроль параллельности трубы и лимба один раз в квартал, перпендикулярности зеркал — еженедельно.

Следует учитывать, что 60-градусный сектор, давший название инструменту, реально отражает углы в диапазоне от 0 до 120 градусов, а из-за использования зеркал «шкала» «сужается» точно вдвое.

Правильное использование – гарантия точности

Секстант как угломерный инструмент считается самым точным из «классических» приборов. С одной стороны, им определяется вертикальный угол между горизонтом и небесным объектом, выбранным для расчета координат нахождения морского судна.

С другой стороны — для определения горизонтального угла при наземных измерениях.

Для получения правильных значений высоты, необходимо четкое наложение изображений в поворотном зеркале.

Модели угломеров типа тропикоустойчивого секстанта сно т оснащаются жидкостным уровнем или гироскопом, благодаря чему можно применять прибор без наблюдения естественной линии горизонта.

Его можно использовать на кораблях неограниченного региона плавания. Как правильно настроить и использовать секстант производители описывают в паспорте изделия.

Регулировка

Точно измерить угол светила можно только при правильной установке угломерного прибора. Чтобы убедиться в том, что секстант расположен вертикально, конструкцию перемещают из стороны в сторону. Это вызывает колебания изображения. Прибор установлен правильно, когда светило находится внизу кривой.

Из-за высокой чувствительности конструкции легко сбивается его настройка, поэтому необходима частая корректировка.

С ее помощью можно устранить ошибки:

  • большого и малого зеркала,
  • параллельности,
  • индекса.

Преимущества:

  • визирование объектов осуществляется одновременно,
  • простота, быстрота определения географических координат,
  • точное позиционирование на уровне горизонта и контроль наклона.

Как сделать секстант самостоятельно

Для того, чтобы сделать простейший секстант своими руками, нужно склеить небольшую трубку — окуляр. Лучше из картона. Из него же сделать объектив – трубку побольше диаметром. Вставленный в него окуляр при движении не должен качаться.

Из фанерного листа изготовить сектор и алидаду. К нижней дуге сектора приклеить Шкалу из бумаги приклеить к нижней дуге сектора, отметив на конце черту. Нанести разметку, разделив на 120 частей 60-градусный угол.

Соединить алидаду с сектором, закрепить болтиком в середине. С другой стороны, сделать рукоятку.

По центру вращения закрепить маленькое зеркало отражающей поверхностью к наблюдателю.

Зеркало размером больше и с очищенной от амальгамы верхней половиной закрепить у переднего выступа сектора. Его поверхность должна быть параллельна поверхности маленького зеркала, когда алидадная черта совпадает с нулевой отметкой.

Для измерений необходимы знания астрономии, геометрии, тригонометрии.

Как сделать сектант своими руками

Секстант своими руками

Название СЕКСТАНТ произошло от латинского слова «sextans» – шестой, благодоря его устройству. Лимб секстанта составляет ровно одну шестую часть круга.

Служит этот прибор для измерения угловой высоты небесного светила относительно горизонта. Если линия горизонта не видна, то его положение определяется пузырьковым уровнем. Изобрел секстант Исаак Ньютон.

В морской навигации он называется «секстан».

УСТРОЙСТВО СЕКСТАНТА. a – зрительная труба; b – рама; c – регулировочная рукоятка алидады; d – барабан микрометрического винта с верньером; e – лимб; f и g – светофильтры; h – лучи от линии горизонта; j – стеклянная пластина; k – лучи от небесного светила; l – главное зеркало;

m – алидада.

К верхней точке секстанта прикреплены один конец стрелки-указателя и подвижное зеркало. Другой конец стрелки свободно двигается по на шкале. К секстанту также пристроены телескоп и зеркальное стекло перед ним.

Штурман смотрит на горизонт через телескоп и зеркало, двигая зеркало, пока отражение наблюдаемого светила не попадет на него, как бы коснувшись горизонта.

Свободный конец стрелки укажет на шкале высоту наблюдаемого светила.

Для определения местоположения с помощью секстанта используются замеры высоты двух или более ярких звезд. Последовательность действий при определении координат следующая:

1. Зафиксировать точное время измерения. 2. Определить высоту двух выбранных светил

3. Воспользовавшись астрономическим ежегодником (например, «Морским навигационным ежегодником» – «Nautical Almanac»), найти в экваториальной плоскости те линии, на которой звезды были в момент замера. На пересечении линий на карте находится место наблюдения.

После определения по шкале секстанта высоты светила над горизонтом вносятся небольшие поправки на параллакс – отклоняющее действие земной атмосферы на проходящий сквозь нее свет. Измерения не дают навигатору точных координат места его расположения.

При визировании светила он принимает собственную оценку этих координат.

Вычислив положение визированного им небесного светила, навигатор с учетом склонения и часового угла последнего, пользуясь специальными таблицами, может вычислить высоту рассматриваемого небесного светила в предположении, что он находится в принятой им точке.

Разность вычисленной высоты и измеренной при визировании секстантом укажет ему величину и направление смещения истинного местоположения от принятой точки. Каждая угловая минута этой разности соответствует одной морской миле (1,85 км).

Источник

Как сделать простой домашний секстант

Секстантное это устройство, используемое для измерения относительного угла возвышения объекта к горизонтальной опорной линии. До появления GP навигатор на корабле использовал секстант для измерения уг

Секстантное это устройство, используемое для измерения относительного угла возвышения объекта к горизонтальной опорной линии. До появления GPS навигатор на корабле использовал секстант для измерения угла высоты выдающихся звезд, таких как Полярная звезда, для навигации в порт приписки и обратно.

В дополнение к секстанту, штурману, который хочет знать точное положение своего корабля, нужен альманах, в котором подробно описывается положение звезд и планет во времени, метод измерения времени по отношению к обсерватории, создавшей альманах, и метод математического расчета местоположения судна на основе секстантных измерений и карт.

направления

Простой секстант можно сделать дома примерно за 15 минут (Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images)

Выровняйте прямой край транспортира с красной линией, ближайшей к краю блокнота 15 см, с кривой транспортира на карте. Обведите кривую транспортира карандашом. Этот отрезок будет «дугой».

Сделайте отметку, где крест на транспортире находится на карте. Эта точка будет называться «центром».

Поверните транспортир на 90 градусов, удерживая центр на одной линии с крестом транспортира. Красная линия, напечатанная на блокноте, должна пройти отметку 90 градусов на транспортире.

Отметьте градационные измерения с шагом 10 градусов по дуге. Пометьте измерения градусов вдоль внутренней части дуги, начиная с нуля градусов в центре дуги. Увеличивайте на 10 градусов, пока не достигнете 90 градусов по красной линии карты. Поместите маленькие отметки в измерения 5 градусов между кратными 10.

Нарисуйте отрезки линий, которые простираются от центра круга до каждого измерения степени, кратного 10. Рисунок будет выглядеть как спицы на велосипедном колесе.

Разрежьте секстант по дуге.

Разверните скрепку так, чтобы у нее был 180-градусный «крюк» на каждом конце. Сделайте отверстие в центре секстанта с помощью скрепки.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: