Войти
Октант. Этот инструмент с надписью Crichton - London, Sold by J Berry, Aberdeen, кажется, имеет рамку из черного дерева со шкалой слоновой кости, нониус и табличку для подписи. Индексный рычаг и опоры зеркал выполнены из латуни. Вместо прицельного телескопа в этом приборе есть визирная игла. Октант, также называемый отражающий квадрант, представляет собой измерительный прибор используется в основном в навигации. Это тип отражающего прибора.
Название октанта происходит от латинского octans, означающего восьмую часть круг, потому что дуга инструмента составляет одну восьмую круга.
Отражающий квадрант происходит от прибора, использующего зеркала для отражения пути света к наблюдателю и, таким образом, удваивает измеренный угол. Это позволяет прибору использовать одну восьмую оборота для измерения четверти- оборота или квадранта.
Рисование отражающего квадранта Ньютона. Из Брюстера (1855, стр. 243).. AB - прицельная оптика. CD - указательная стрелка. G - зеркало горизонта. H - указательное зеркало. PQ - градуированная arc Отражающий квадрант Исаака Ньютона был изобретен около 1699. Подробное описание инструмента было дано Эдмонду Галлею, но оно не было опубликовано до смерти Галлея в 1742 году. Неизвестно, почему Галлей не опубликовал эту информацию при жизни, поскольку это помешало Ньютону получить признание за изобретение, которое обычно приписывается Джону Хэдли и Томасу Годфри.
Один экземпляр этот инструмент был сконструирован Томасом Хитом (изготовителем инструментов) и, возможно, был показан в витрине магазина Хита до его публикации Королевским обществом в 1742 году.
В инструменте Ньютона использовались два зеркала, но они использовались в расположение несколько отличается от двух зеркал, найденных в современных октантах и секстантах. На диаграмме справа показана конфигурация прибора.
Дуга прибора 45 ° (PQ) была градуированной с 90 делениями по полградуса каждое. Каждое такое подразделение было разделено на 60 частей, а каждая часть - на шестые. В результате дуга маркируется в градусах, минутах и шестых долях минуты (10 секунд). Таким образом, прибор может интерполировать показания до 5 угловых секунд. Такая тонкая градуировка возможна только из-за большого размера инструмента - один только прицельный телескоп имел длину от трех до четырех футов.
Прицельный телескоп (AB), длиной три или четыре фута, был установлен вдоль одной стороны инструмента. Горизонтальное зеркало закреплялось под углом 45 ° перед линзой объектива телескопа (G). Это зеркало было достаточно маленьким, чтобы наблюдатель мог видеть изображение в зеркале с одной стороны и видеть прямо перед собой с другой. Указательный рычаг (CD) удерживал указательное зеркало (H), также под углом 45 ° к краю указательного рычага. Отражающие стороны двух зеркал номинально обращены друг к другу, так что изображение, видимое в первом зеркале, отражается от второго.
Детали зеркал в отражающем квадранте Ньютона, показывающие световые пути (красные) через инструмент. Это изображение повернуто на 90 ° против часовой стрелки относительно приведенного выше. Когда два зеркала параллельны, индекс показывает 0 °. Вид через телескоп видит прямо вперед с одной стороны, а вид из зеркала G видит то же изображение, отраженное от зеркала H (см. Подробный рисунок справа). Когда индексное плечо перемещается от нуля к большему значению, индексное зеркало отражает изображение, которое находится в направлении от прямой видимости. По мере увеличения перемещения указательного рычага линия визирования указательного зеркала перемещается в направлении S (вправо на подробном изображении). Это свидетельствует о небольшом недостатке такого расположения зеркал. Горизонтальное зеркало закрывает обзор в индексное зеркало под углами, приближающимися к 90 °.
Длина прицельного телескопа кажется замечательной, если учесть небольшой размер телескопов современных инструментов. Вероятно, это был выбор Ньютона для уменьшения хроматических аберраций. Телескопы с коротким фокусным расстоянием , до разработки ахроматических линз, производили нежелательную степень аберрации, настолько сильную, что это могло повлиять на восприятие положения звезды. Решением были большие фокусные расстояния, и этот телескоп, вероятно, имел бы как длиннофокусный объектив , линзу, так и длиннофокусный окуляр. Это уменьшит аберрации без чрезмерного увеличения.
Около 1730 года два человека независимо разработали октант: Джон Хэдли (1682–1744), английский математик, и Томас Годфри. (1704–1749), стекольщик в Филадельфии. Хотя оба имеют законные и равные права на изобретение, Хэдли обычно получает большую долю признания. Это отражает центральную роль, которую Лондон и Королевское общество сыграли в истории научных инструментов восемнадцатого века.
Двумя другими создателями октантов в этот период были Калеб Смит, английский страховой брокер, сильно интересовавшийся астрономией (в 1734 г.), и Жан-Поль Фуши, профессор математики и астроном из Франции (в 1732 г.).
Отражающий квадрант Хэдли. Этот инструмент следует форме отражающего квадранта Ньютона из 1699 г. Хэдли создал две версии отражающего квадранта. Хорошо известен только второй октант.
Первый отражающий квадрант Хэдли был простым устройством с рамкой, охватывающей дугу 45 °. На изображении справа из статьи Хэдли в Philosophical Transactions of the Royal Society вы можете увидеть природу его дизайна. На рамке с одной стороны крепился небольшой прицельный прицел. Одно большое указательное зеркало было установлено в точке вращения поворотного рычага. Второе горизонтальное зеркало меньшего размера было установлено на раме в зоне прямой видимости телескопа. Зеркало горизонта позволяет наблюдателю видеть изображение индексного зеркала в одной половине обзора и видеть удаленный объект в другой половине. На вершине инструмента была установлена тень, позволяющая наблюдать яркий объект. Шторка поворачивается, позволяя ей убираться с пути для наблюдений за звездами.
Наблюдая в телескоп, штурман видел один объект прямо перед собой. Второй объект будет виден в отражении в зеркале горизонта. Свет в горизонтальном зеркале отражается от индексного зеркала. Перемещая рычаг указателя, можно заставить указательное зеркало открывать любой объект под углом до 90 ° от прямой видимости. Когда оба объекта находятся на одном и том же виде, их выравнивание позволяет навигатору измерить угловое расстояние между ними.
Было произведено очень мало оригинальных дизайнов отражающих квадрантов. Один, сконструированный Бараделлем, находится в коллекции Морского музея, Париж.
Октант Хэдли. Это в форме, знакомой тем, кто видел секстант. Второй рисунок Хэдли имел форму, знакомую современным мореплавателям. На изображении справа, также взятом из его публикации Королевского общества, показаны детали.
Он поместил указательное зеркало на указательный рычаг. Были предусмотрены два горизонтальных зеркала. Верхнее зеркало на линии визирного телескопа было достаточно маленьким, чтобы телескоп мог видеть прямо перед собой, а также видеть отраженный вид. Отраженный вид представлял собой свет от индексного зеркала. Как и в предыдущем приборе, расположение зеркал позволяло наблюдателю одновременно видеть объект прямо перед собой и видеть один, отраженный в индексном зеркале до зеркала горизонта, а затем в телескоп. Перемещение указательного рычага позволяло навигатору видеть любой объект в пределах 90 ° от прямой видимости.
Существенным отличием этой конструкции было то, что зеркала позволяли держать инструмент вертикально, а не горизонтально, и давали больше места для настройки зеркал без взаимного вмешательства.
Второе зеркало горизонта было интересным нововведением. Телескоп был съемным. Его можно было переустановить так, чтобы телескоп смотрел на второе зеркало горизонта с противоположной стороны кадра. Установив два горизонтальных зеркала под прямым углом друг к другу и разрешив движение телескопа, навигатор мог измерять углы от 0 до 90 ° с одним зеркалом горизонта и от 90 ° до 180 ° с другим. Это сделало инструмент очень универсальным. По неизвестным причинам эта функция не была реализована на октантах общего пользования.
Сравнивая этот инструмент с фотографией типичного октанта в верхней части статьи, можно увидеть, что единственными существенными отличиями в более современной конструкции являются:
Рисунок Astroscope Смита или Sea-quadrant , английский страховой брокер с Сильный интерес к астрономии создал октант в 1734 году. Он назвал его Астроскопом или Морским квадрантом. Он использовал фиксированную призму в дополнение к индексному зеркалу для обеспечения отражающих элементов. Призмы имели преимущества перед зеркалами в эпоху, когда полированные зеркала из металлического зеркала были хуже, и серебрение зеркала, и производство стекла с плоскими параллельными поверхностями было затруднено.
На рисунке справа элемент горизонта (B) может быть зеркалом или призмой. На указательном рычаге указательное зеркало (A) вращалось вместе с рычагом. На раме (С) был установлен прицельный оптический прицел. Индекс не использовал нониус или другое устройство на шкале (D). Смит назвал индексное плечо инструмента этикеткой в манере Элтона для своего квадранта моряка.
. Различные элементы дизайна инструмента Смита сделали его хуже октанта Хэдли, и он не использовался значительно. Например, одной проблемой с Astroscope был угол прямой видимости наблюдателя. Глядя вниз, ему было труднее наблюдать, чем при нормальной ориентации головы.
Обратная сторона октанта. Эта сторона нечасто встречается на фотографиях. Справа виден винт для регулировки зеркала горизонта. Вверху одна из ножек, на которой октант покоится в футляре, находится чуть ниже оси указательного плеча. Слева хорошо виден блокнот. Этот небольшой кусок слоновой кости в форме краеугольного камня, размером чуть больше миниатюры, использовался навигатором для записи своих показаний. Октант имел ряд преимуществ по сравнению с предыдущими инструментами.
Прицел было легко выровнять, потому что горизонт и звезда, кажется, движутся вместе, когда корабль наклоняется и катится. Это также создало ситуацию, когда ошибка в наблюдении меньше зависела от наблюдателя, поскольку он мог непосредственно видеть оба объекта одновременно.
Благодаря использованию производственных технологий, доступных в 18 веке, инструменты были способны читать очень точно. Размер инструментов был уменьшен без потери точности. Октант может быть половиной размера квадранта Дэвиса без увеличения ошибки.
Используя тени на световых путях, можно было наблюдать за солнцем напрямую, в то время как перемещение шторы с пути света позволяло навигатору наблюдать слабые звезды. Благодаря этому инструмент можно было использовать как днем, так и ночью.
К 1780 году октант и секстант почти полностью вытеснили все предыдущие навигационные инструменты.
Ранние октанты были сконструированы в основном из дерева, а более поздние версии включали детали из слоновой кости и латуни. Самые ранние зеркала были из полированного металла, поскольку технология производства посеребренных стеклянных зеркал с плоскими параллельными поверхностями была ограничена. По мере совершенствования методов полировки стекла стали поставляться стеклянные зеркала. В них использовались покрытия из ртутьсодержащей амальгамы олова; покрытия из серебра или алюминия не были доступны до 19 века. Плохое оптическое качество полированных зеркал из полированного металла означало, что телескопические прицелы были непрактичными. По этой причине в большинстве ранних октантов вместо этого использовалось простое наблюдение невооруженным глазом.
Подробная информация об октанте. На этой фотографии показаны градуированная шкала и конец указательного плеча с нониусом. Винт с накатанной головкой, используемый для фиксации положения указательного рычага, виден под указательным рычагом, в то время как винт с накатанной головкой, используемый для точной регулировки рычага, находится слева. Справа от значения 50 на основной шкале выгравирован логотип SBR. Шкала имеет прямую градуировку в градусах и третях градуса (20 '). Нониус может делить 20-футовые интервалы до ближайшей угловой минуты. Ранние октанты сохранили некоторые особенности, общие для backstaves, такие как трансверсали на шкале. Однако, как показано на гравюре, они показали, что инструмент имеет кажущуюся точность всего две угловые минуты, в то время как задний посох оказался точным с точностью до одной минуты. Использование нониусной шкалы позволило считывать шкалу с точностью до одной минуты, что улучшило товарный вид инструмента. Это, а также легкость изготовления верньеров по сравнению с поперечными, привели к принятию верньера для октантов, произведенных позже в 18 веке.
Октанты производились в больших количествах. Относительно низкая цена из дерева и слоновой кости по сравнению с секстантом из латуни сделала их популярным инструментом. Дизайн был стандартизирован многими производителями, использующими идентичный стиль рамы и компоненты. В разных цехах можно было производить разные компоненты: мастера по дереву специализировались на рамах, а другие - на латунных компонентах. Например, Spencer, Browning and Rust, производитель научных инструментов в Англии с 1787 по 1840 год (действующий как Spencer, Browning and Co. после 1840 года), использовали механизм деления Ramsden для деления изготовить градуированные шкалы цвета слоновой кости. Они широко использовались другими, и инициалы SBR можно было найти на октантах многих других производителей.
Примеры этих очень похожих октантов представлены на фотографиях в этой статье. Изображение вверху - это, по сути, тот же инструмент, что и на детальных фотографиях. Тем не менее, они от двух разных производителей инструментов - верхняя часть имеет маркировку Crichton - London, которую продает Дж. Берри Абердин, а изображения деталей относятся к инструменту от Spencer, Browning Co., Лондон. Единственное очевидное отличие - это наличие на октанте Крайтона оттенков горизонта, которых нет на другом.
Детали октанта, показывающие прицельную шпильку с двойным отверстием. Также видна небольшая крышка, которая может заблокировать одно или другое отверстие. Зеркало горизонта находится на противоположной стороне инструмента. Левая сторона прозрачна, а амальгама олова на зеркальной стороне полностью корродировала и больше не отражает свет. Задняя часть держателя индексного зеркала находится вверху, а три круглых стеклянных плафона в квадратных рамках находятся между двумя зеркалами. Эти октанты были доступны во многих вариантах. Самый дешевый октант с градуировкой прямо на деревянной раме. Они обходились без оптического прицела, вместо этого использовались прицельные приспособления с одним или двумя отверстиями. Весы из слоновой кости увеличили бы цену, как и использование латунного рычага индекса или нониуса.
В 1767 году в первом издании Морского альманаха были сведены в таблицу лунные расстояния, что позволило навигаторам определять текущее время по угол между солнцем и луной. Этот угол иногда превышает 90 °, поэтому его невозможно измерить октантом. По этой причине адмирал Джон Кэмпбелл, проводивший корабельные эксперименты с методом лунного расстояния, предложил более крупный инструмент, и был разработан секстант.
С этого времени и далее. секстант был инструментом, который подвергся значительному развитию и усовершенствованию и был предпочтительным инструментом военно-морских штурманов. Октант продолжали производиться и в XIX веке, хотя в целом это был менее точный и менее дорогой инструмент. Более низкая цена октанта, в том числе и без оптического прицела, делала его практичным инструментом для кораблей торгового и рыболовного флотов.
Одной из распространенных практик среди мореплавателей до конца девятнадцатого века было использование и секстанта, и октанта. Секстант использовался с большой осторожностью и только для лунных, в то время как октант использовался для обычных измерений меридиональной высоты Солнца каждый день. Это защитило очень точный и дорогой секстант, в то же время использовав более доступный октант там, где он хорошо работает.
С начала 1930-х до конца 1950-х годов производилось несколько типов гражданских и военных пузырьковых инструментов для использования на борту самолетов. Все они были оснащены искусственным горизонтом в виде пузыря, центрированного так, чтобы выровнять горизонт для штурмана, летящего на тысячи футов над землей; у некоторых были функции записи.
Использование и настройка октанта по существу идентичны секстанту навигатора.
Хэдли был не первый отражающий квадрант. Роберт Гук изобрел отражающий квадрант в 1684 году и написал об этой концепции еще в 1666 году. Гука был инструментом с однократным отражением. Другие октанты были разработаны Жан-Полем Фуши и Калебом Смитом в начале 1730-х годов, однако они не стали значимыми в истории навигационных инструментов.
Носители, относящиеся к Октантам на Wikimedia Commons
