Прибор для определения направления астрономического меридиана

Зарегистрировано в Бюро изоб А. Н, Чураков Я ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПР ИЧЕСКОГО МЕРИДИАН И ПРИВО АСТР 1940 года в Комитет по делам геологиис присоединением заявки от 30 августа года за Ме 34949 (302756)ковано 31 марта 1947 года вгуста 3027561940 Опуол аявлено 7а Ме 34695 щий де зование кульми чение л поэтому то врем больше съемок пасмурным. Испольв момент верхней лярной звезды в тесяцев невозможно, особ неприменим в а производится наитво топографических 1 ь стал отвеса ации Поетних мэтот сп я, когд е количес 405 При производстве топографических съемок необходимо для определения величины магнитного склонения знать направление астрономического меридиана. Известные способы определения направления астрономического меридиана можно разделить на три группы.1. Очень точные способы, которые требуют применения теодолита и хронометра, а также знания астрономии. Эти способы отнимают много времени и связаны с производством вычислений. Крупным шагом вперед является способ Красовского- Виноградова, который позволяет определять склонение теодолитом без хронометра и без вычислений при помощи особых таблиц.2. Достаточно точные способы, не требующие ни теодолита, ни хронометра, ни специальных знаний по астрономии, К таким способам относится определение направления астрономического меридиана по солнцу гномоном, а также по отвесу во время верхней кульминации Полярной звезды. Топографы обычно пользуются гномоном, Но этот способ отнимает почти целый рабочий день, а иногда и 2 - 3 дня, если в первый день наблюдения солнце оказалось закрытым после полудня, а следую 3, Способы очень быстрые и не требующие ни инструментов, ни специальных знаний. К таким способам относится способ проф Н, Д, Павлова, но он крайне неточен. Геологи и разведчики во время своих исследований ведут глазомерную топографическую съемку, работая бус:олью или горным компасом с диоптрамп, а величину магнитного склонения берут или с карты изогон или запрашивают геофизическую обсерватооию. При этом предполагается,:то величина магнитного склонения остается постоянной на всей площади съемки, хотя в очень многих случаях это совершенно не отвечает действительности.Топографы, работая в местности, где уже разбита триангуляционная сеть или где имеются астрономические пункты, легко и быстро устанавливают мензулу, пользуясь азимутами определенных предметов.регель, расположенный в плоскости, перпендикулярной плоскости визира. вания Полярной.фиг. 1 поясняет способ определения направления астрономического меридиана предлагаемым прибором, фиг. 2 изображает общий вид предлагаемого прибора, фиг. 3 - видоизмененную конструкцию прибора.Если две свободно висящие нити, например, два отвеса, совместить с направлением на Полярную звезду, то вертикальная плоскость, образованная этими нитями, дает вертикал Полярной в момент наблюдения. Прикладывая к этой плоскости буссоль, отсчитывают по ее северному концу величину магнитного склонения, в которую надлежит ввести поправку на величину азимута Полярной следующим путем.Величина азимута Полярной может быть вычислена способом, указанным на фиг. 1, где 2 - зенит, М - полярная звезда, Р - полюс мира, 2 Р=90 - , если- географическая широта места наблюдения, Р, - и- Б. Медведицы; 2 РИ - астрономический меридиан; 2 М 5 - вертикал полярной; ИЖЕ в горизо; уют Р 2 М - азимут Полярной; угол 2 МР - параллактический угол Полярной.Допустим, что величина параллактичеокого угла Полярной (2 МР=к) нам известна. Тогда азимут Полярной вычисляется по известной формуле: з 1 п рхз 1 п Аз 1 п (90 - в) где р - полярное расстояние Полярной или дуга РМ.Затем угол РМГ=х можно вычислить по формуле:сф я яп С сов В со (З)сф А -з 1 п Вкоторая в данном случае принимает 406 Но если топограф должен производить съемку там, где нет ни тпиангуляционной сети, ни а "трономических пунктов, а такие случаи бываютвесьма часто, особенно при съемкерудоносных площадей,то установление направления истинного астрономического меридиана без теодолитапревращается в трудную задачу,Согласно настоящему изобретению, для определения астрономического меридиана предлагается прибор,который дает возможность геологами топографам определять магнитноесклонение без дорогостоящего теодолита, без хронометра, без вычислений и без наличия специальных знаний по астрономии.Определение направления астрономического меридиана предлагаемым прибором производится путемнаблюдения Полярной и вспомогательной звезды (а-Б. Медведицыили -кассиопеи) и введением поположению последней и широте места наблюдения поправки на величину азимута Полярной, Согласно изобретению, прибор выполнен в видегоризонтальной доски, поворотнойвокруг вертикальной оси и снабженной горизонтальным диоптром идвумя наклонными диоптрами, подвешенными к доске и стабилизированными маятником. Диоптры предназначены для установки вертикалаПолярной и провешивания направления астрономического меридиана.Для определения азимута Полярнойв момент наблюдения доска снабжез 1 п а в 1 п Сна вертикальным кругом, служащим з 1 п А=для отсчета положения линейки, ко- з 1 п сэторая вращается в вертикальнои которая В данном случае примет Вид:плоскости, перпендикулярной плоскости визирования Полярной и совмещаемой при наблюдениях с линией, проходящей через Полярную ивспомогательную звезды.По второму конструктивному варианту прибора для определенияастрономического меридиана в качестве доски, несущей диоптры, использован планшет мензулы, а дляопределения азимута Полярной вмомент наблюдения применен кип- вид:сто (90 - о) з 1 п (90 - 8) - сов (а - а) сов (90 - 3)с 1 д х -Мп (а - а)Здесь а и а - величины прямых восхождений, о и" - величины склонений Полярной звезды и а-Б, Медведицы. Параллактический угол Полярной К=ДОМР - Х. Угол К можно определить, измерив угол ЛМР.Если угол ХМР спроектировать на вертикальную плоскость, расположенную перпендикулярно к плоскости вертикала Полярной звезды, то этот угол практически может быть измерен,Измерение этого угла можно произвести при помощи отвеса горного компаса. Для этого, держа горный компас в вытянутых руках, располагают его вертикально и отвесом к себе так, чтобы отвес качался, а затем наклоняют компас вокруг его оси и совмещают его длинную сторону с линией, мысленно проведенной от Полярной к а-Б. Медведицы,Таким образом, измерение угла наклона к горизонту линии, соединяющей Полярную с и-Б. Медведицы (вспомогательная линия), может дать величину азимута Полярной в момент наблюдения. Для составления таблицы, по которой можно определить азимут Полярной в любое время, необходимо поступить несколько иначе. Так как Полярная в течение суток совершает полный круг, то величина угла К изменяется от 0 до 360, Разделим этот круг на 120 частей с промежутками в 3.Для каждого из таких положений величина угла К будет последовательно равна: 0, 3, 6, 9 180, 270 360. Каждому из этих положений Полярной будет соответствовать свой азимут, который легко вычислитьподставляя в формулу (2) соответствующие величины угла К, Для данной широты можно составить таблицу, в которой в перовом вертикальном столбце будут расположены азимуты Полярной, а во втором вертикальном столбце соответствующие им параллактические углы Полярной. Затем во втором столбце таблицы к каждому значению параллактического угла нужно прибавить Х, после чего эти исправленные значения углов необходимо перевычислить в их проекции на вертикальную плоскость. Указанная таблица подвергается упрощению, которое основано на том, что азимуты Полярной в течение суток повторяются четыре раза и одинаковы для всех положений Полярной, имеющих параллактические углы: от 90 до 180, от 180 до 270, от 270 до 360 и от 90 до 360. Вместе с тем и величина наклона вспомогательной линии РМ (фиг. 1), которая изменяется от 0 до 360, с большим удобством может измеряться по квадрантам, т. е. от 0 до 90,В итоге получается очень простая таблица, в которой по углу наклона линии, соединяющей обе вышеуказанные звезды, можно сразу получить азимут Полярной. При пользовании такой таблицы надо только учитывать, в какую сторону, т. е. к западу или к востоку, наклонена линия, соединяющая обе звезды.Так как ранней весной и зимой а- Б. Медведицы поздно вечером стоит высоко, то пользоваться ею технически невозможно Для этих времен года надо воспользоваться другой вспомогательной звездой, для чего наиболее удобной является Я-Кассиопеи,Эти таблицы дают возможность определить азимут Полярной звезды без хронометра в любой час любого дня года на всех широтах, для которых они вычислены, если вскидны Полярная, и а- Б. Медведицы или 3-Кассиопеи.Прибор для определения направления астрономического меридиана (фиг. 2) выполнен в виде горизонтальной доски 1, поворотной на вертикальной оси и наглухо закрепленной в центре круга, который навинчен на обыкновенный деревянный фотографический штатив 2, не имеющий железных винтов. На доске 1 подвешены два наклонных диоптра 3 и 4, которые внизу соединены шарниром б. Оба диоптра свободно качаются и находятся в вертикальной плоскости, так как вверху они опираются на два острия 6, входящие свободно в гнезда, а внизу оттягиваются маятником 7, имеющим два центра качания. В переднем ди 407оптре 3 на различной высоте находятся щели 8; смотря в них вверх,через горизонтальный диоптр 9 вдоске 1 можно наблюдать Полярную звезду. Совмещение этой вертикальной плоскости с Полярнойзвездой производится сначала грубо,вращением от руки доски 1 прибора.После грубой наводки доска закрепляется арретиром 11, а затем производится точная наводка на Полярную звезду микрометрическим винтом 12, После этого, слегка ослабиввинт 13, наклоняют линейку 14 исовмещают ее с линией, проходящейчерез Полярную и а -Б, Медведицы. Закрепив после этого винт 13,отсчитывают угол наклона линейки к горизонту по вертикальномулимбу 15,В таблице на той странице, которая соответствует широте места наблюдения, находят величину угланаклона линейки 14, а по этому углуазимут Полярной. Затем вращениеммикрометрического винта 12 повора.чивают доску 1 на угол, равныйазимуту Полярной, причем эта установка делается с точностью до 1.После этого вертикальная плоскость,проходящая через диоптры 3 и 4,совмещена с плоскостью астрономического меридиана, и можно проделать одну из следующих операций,1, Смотря через щель в верхнейчасти главного диоптра 3 и черезвторой диоптр 4, ставят на значительном от прибора расстоянии веху,которая вместе с точкой наблюдениядает положение астрономическогомеридиана на местности.2. Освободив арретир 17 буссоли16 и дав магнитной стрелке успокоиться, отсчитывают показание северного ее конца и получают величинумагнитного склонения.Само собой разумеется, что доска1 прибора должна быть приведена вгоризонтальное положение. Для этого на доске имеются два уровня 10, авыравнивание доски производитсяот руки посредством перестановкиили укорочения ножек штатива.Для того, чтобы придать всемуприбору большую устойчивость, кголовке зажимного винта штатива408 подвешивается на крючке небольшой мешок, наполненный песком или камнями.Наводка вертикальной плоскостина Полярную может быть сделана с точностью до 7. Величина азимута Полярной определяется во всяком случае с точностью до 1. Совмещение вертикальной плоскости с астрономическим меридианом производится с точностью до 1. Отсчет ориентир-буссоли имеет точность не более 10. Суммируя все ошибки, получаем 20, если все ошибки имеют один знак. Среднее из нескольких наблюдений позволит значительно увеличить точность наблюдения, тем более что вышеуказанные ошибки не обязательно будут иметь один знак.Описанный выше прибор можно видоизменить и упростить, если иметь в виду топографа, работающего мензулой.К планшету мензулы, а именно к ее восточному или западному краю привинчивается наглухо узкая метал лическая планка (фиг. 3). В северной половине этой планки делается прорез с натянутой в нем нитью для получения горизонтального диоптра (на фигуре не показаны), Кроме того, на концах планки сверху делаются конические углубления, в которые вставляются острия обоих наклонных диоптров прибора. Таким образом получается вертикальная плоскость, которую при наблюдении совмещают с плоскостью вертикала Полярной. Угол наклона вспомогательной линии для определения азимута Полярной в момент наблюдения измеряется при помощи кипрегеля 2 (фиг. 3). Для этого кипрегель располагают в направлении запад в восток и измеряют угол наклона вспомогательной линии, совмещая верхний край трубы кипрегеля с этой линией. Угол наклона отсчитывается по вертикальному лимбу 4 кипрегеля.Поворот планшета 1 мензулы на угол, равный азимуту Полярной, т. е. установка по истинному меридиану, производится двояким способом.Если микрометрический винт мензулы имеет барабан с калиброванными делениями, то поворот производится вращением винта с отсчетом его делений. Если у него нет барабана с делениями, то к северу от мензулы, на расстоянии около 5 м, выставляют небольшую (30 - 40 см длины) горизонтальную рейку, по которой и производит"я поворот планшета 1 на определенный угол, отсчитываемый по делениям рейки.Так как вертикальный лимб кипрегеля закрывает значительную часть трубы и поэтому будет мешать наблюдению звезд, необходимо надевать на трубу 8 кипрегеля небольшую металлическую линейку 5 длиной 15 - 20 см. Эта линейка имеет внизу на концах две подставки б с полукольцевыми пружинящими зажимами, которые и надеваются на трубу 3 кипрегеля. Линейка 5, которая располагается, следовательно, выше трубы кипрегеля, должна быть установлена параллельно его оптической оси. При определении угла наклона вспомогательной линии верхний край линейки совмещается с наблюдаемыми звездами.Можно совершенно освободиться от наклонных диоптров и от планки с горизонтальным диоптром, если наблюдать Полярную непосредствен. но в трубу кипрегеля, при условии, что линейка кипрегеля совмещена с истинным меридианом, начерченным на брульоне. Однако при работах не только на высоких, но и на средних широтах технически невозможно наблюдать Полярную в кипрегель даже прои наличии в его окуляре перевертывающей призмы.Чтобы обойти это препятствие, необходимо применить кипрегель, снабженный длиннофокусным окуляром с перевертывающей призмой. Фокусное расстояние этого окуляра определяется тем расстоянием, на которое надо отодвинуть скуловую кость лица наблюдателя от трубы кипрегеля, чтобы можно было наблюдать звезду при очень близком положении окулярного конца трубы кипре- геля к его линейке.Предмет изобретения1. Прибор для определения направления астрономического меридиана наблюдением Полярной и вспомогательной звезды ( и-Б. Медведицы или р-Кассиопеи) и введением по положению последней ишироте места наблюдения поправкина величину азимута (Полярной),о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он выполнен в виде горизонтальной доски1, поворотной вокруг вертикальнойоси и снабженной для установки вертикала Полярной и провешиваниянаправления астрономического меридиана горизонтальным диоптром 9 идвумя подвешенными к доске 1 наклонными диоптрами 3 и 4, стабилизированными маятником 7.2. Форма выполнения прибора поп, 1, отли ч а ю щ а я ся тем, чтодля определения азимута Полярнойв момент наблюдения доска 1 снабжена вертикальным кругом 15 дляотсчета положения линейки 14, поворотной в вертикальной плоскости,перпендикулярной плоскости визирования Полярной и совмещаемой принаблюдениях с линией, проходящейчерез Полярную и вспомогательнуюзвезду,3. Форма выполнения прибора поп. 1, отличающаясятем, что вкачестве доски, несущей диоптры 3,4 и 9 (фиг. 2), применен планшетмензулы.4. Форма выполнения прибора пои. и. 1 - 3, отлич а юща я с я применением кипрегеля для определения азимута Полярной в момент наблюдения, расположенного в плоскости, перпендикулярной плоскостивизирования Полярной.5. Форма выполнения прибора поп. п, 1, 3, 4, отличающаясятем, что кипрегель снабжен укрепленной на его трубе линейкой, расположенной параллельно оптическойоси трубы и совмещаемой при наблюдении своим верхним краем снаправлением линии, соединяющейПолярную со вспомогательной звездой.6. В приборе по п, п. 1, 3 - 5 применение кипрегеля с длиннофокусным окуляром и перевертываюЩейпризмой для возможности наблюдения Полярной непосредственно втрубу кипрегеля.409