Как пользоваться оптическим квадрантом?

Квадрант оптический КО-10

Цена деления: 10“

Диапазон измерений: 0-360°

Система отчёта: двусторонняя

Размеры: 165х120х165 мм

Масса квадранта: 3,4 кг

Квадрант оптический КО-10 – прибор, предназначенный для измерения углов наклона плоских и цилиндрических поверхностей и установки их под заданным углом к горизонтальной плоскости.

Применение

Сфера применения квадранта оптического:

• метрологические работы;
• машиностроение;
• станкостроение.

Принцип измерения КО-10:

Основан на определении угла наклона квадранта относительно горизонта посредством снятия отсчета микроскопом с прецизионного лимба.

Особенности

Основным технической особенностью и достоинством квадранта оптического КО-10 является наличие двусторонней системы отсчета, которая исключает погрешность эксцентриситета лимба к оси вращения. Для удобства измерений КО-10 имеет наружную шкалу грубой установки отсчета. Отсчет по микроскопу снимается при помощи микрометра, причем основная и микрометрическая шкалы видны в одном поле зрения.

Примером использования квадранта КО-10 в качестве угломерного прибора является:

Поверка квадранта производится по:

ГОСТ 8.393-80 Квадранты оптические. Методы и средства поверки

Подробно о квадранте оптическом

Производители оборудования для инженерной геодезии и строительства выпускают разнообразные модификации средств измерения. Для расчетов можно использовать модель:

• механическую, где отвесную линию формирует стержень или струна с грузом,
• оптическую, оснащенную визирной трубкой,
• лазерную с видимым лучом в области спектра красного цвета.

Современный инструмент может быть дополнен различными приспособлениями и дополнительными деталями для повышения функциональности. Есть комбинированные модели, где сочетаются возможности оптики и лазера. Они отличаются:

• легкостью веса,
• компактностью размеров,
• влагостойкостью,
• эффективной защитой от пыли и перепадов температуры.

Одними из лучших в сегменте угломерных инструментов считаются оптические модели, обладающие отличным качеством, надежной конструкцией.

ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны быть выполнены операции и применены средства поверки, указанные в таблице.

Наименование операций	Номера пунктов стандарта	Средства поверки и их нормативно-технические характеристики	Обязательность проведения операций при
			выпуске из производства и ремонта	эксплуатации и хранении
Внешний осмотр	3.1	–	Да	Да
Опробование	3.2	–	Да	Да
Определение параллакса:	3.3	–	Да	Да
между верхним и нижним изображениями штрихов лимба квадрантов типов КО-2 и КО-10	3.3.1	–	Да	Да
между неподвижным индексом и штрихами шкалы оптического микрометра квадрантов типов КО-2 и КО-10	3.3.2	–	Да	Да
между штрихами шкалы окулярной сетки и лимба квадранта типа КО-60	3.3.3	–	Да	Да
Определение намагниченности оснований квадрантов	3.4	Груз массой (0,1±0,01) г; груз из углеродистой стали массой (7±0,1) кг, параметр шероховатости поверхности 1,25 мкм по ГОСТ 2789-73 (см. справочное приложение 1)	Да	Да
Проверка диапазона наводки окуляра	3.5	Диоптрийная трубка, диапазон измерения ±5 дптр	Да	Нет
Определение шероховатости опорных поверхностей основания	3.6	Рабочие образцы шероховатости по ГОСТ 9378-75 с параметром шероховатости 0,63	Да	Нет
Определение отклонения от плоскостности опорной поверхности основания	3.7	Плоская стеклянная пластина для интерференционных измерений типа ПИ-60 2-го класса по ГОСТ 2923-75; линейка ЛД-1-200 по ГОСТ 8026-75; плоскопараллельные концевые меры длины 2-го класса по ГОСТ 9038-73	Да	Да
Определение отклонения от параллельности оси ампулы поперечного уровня и опорной поверхности основания	3.8	Плита 1-1-630х400 по ГОСТ 10905-75; брусковый уровень 150-0,10 по ГОСТ 9392-75	Да	Да
Определение несоответствия шкалы отсчетного устройства длине наименьшего деления шкалы лимба	3.9	–	Да	Да
Определение несовпадения нулевых отметок шкалы лимба и наружной шкалы	3.10	–	Да	Да
Определение погрешности квадранта на нулевой отметке шкалы лимба	3.11	Плита 1-0-630х400 по ГОСТ 10905-75; экзаменатор модели 130 ТУ; цилиндрический валик (см. справочное приложение 2);брусковый уровень 150-0,10 по ГОСТ 9392-75	Да	Да
Определение погрешности квадрантов:	3.12
типов КО-2, КО-10 и КО-60	3.12.1	Визуальный автоколлиматор типа АК-0,5У по ГОСТ 11899-77; образцовая 36-гранная призма 1-го разряда по ГОСТ 8.016-75; образцовая 8-гранная призма 3-го разряда по ГОСТ 8.016-75; образцовая 8-гранная призма 4-го разряда по ГОСТ 8.016-75; специальная оправка (см. справочное приложение 3); оптическая делительная головка типа ОДГ-20 по ГОСТ 9016-77	Да	Да
типа КО-60	3.12.2	Специальная оправка (см. справочное приложение 3); оптическая делительная головка типа ОДГ-5 по ГОСТ 9016-77	Да	Да

Допускается применять другие средства поверки, прошедшие метрологическую аттестацию в органах государственной метрологической службы и удовлетворяющие по точности требованиям настоящего стандарта.

История эволюции угломерных приборов

Человеку издревле приходилось что-то измерять, для чего изобретались различные приспособления. Ученые древнего Вавилона первыми стали использовать термин «градус». Одновременно с градусом они ввели понятия минуты и секунды.

Клавдий Птолемей способствовал сохранению этих единиц для измерения, которые стали основой угломерных приборов.

Древние ученые для расчетов создали транспортир, но это средство измерения не подходило для работ на местности. Первый квадрант для определения параметров наклона поверхностей на местности описал в I веке до нашей эры как «диоптр» Герон Александрийский из Древней Греции. Этот инструмент и дал начало созданию науки геодезии.

С развитием технического прогресса для измерений прикладного характера появились экер, нивелир, теодолит, инклинометр, универсал, автоколлиматор. В астрономии – астролябия, октант, секстант, бэкстаф, для машиностроения — различные угломеры.

Рождение достаточно сложных оптических приборов началось в XVI-XVII веках, благодаря трудам ученых Рене Декарта, Пьера Ферма, Исаака Ньютона, Х. Гюйгенса, Галилея Галилео, Иогана Кеплера, других. Они объединили лучшие черты предшествующих инструментов и уникальные возможности оптики. Усовершенствованные средства измерения были значительно точнее, соответствовали требованиям, предъявляемым топографами и навигаторами.

Принцип работы, классификация и разновидности

Для угловых измерений используют, кроме оптических, также и механические устройства. Измерения механическими квадрантами производятся при помощи поворачивающегося зубчатого сектора, на лицевой плоскости которого наносится измерительная шкала. Искомый угол наклона совмещают с ближайшим делением шкалы, после чего выполняют отсчёт показания.

При простоте устройства, механические квадранты обладают рядом эксплуатационных ограничений. Основными из них являются:

1. Предельный измерительный диапазон — от 0 до 90°, причём углы должны располагаться только в вертикальной плоскости.
2. Точность измерения сильно зависит от состояния измерительных поверхностей: их износа, загрязнения и т. д.
3. Измерение производится только после передвижения прибора на требуемое расстояние, в процессе чего могут появиться дополнительные погрешности.
4. Самостоятельная регулировка механического квадранта невозможна, необходимы специальные поверочные устройства.

В отличие от механических квадрантов, в приборах оптического действия используют визуальный принцип совмещения плоскостей – обычный или в виде цилиндра. При этом ориентируются на показания тарированной ампулы, внутри которой находится пузырёк с воздухом. По месторасположению этого пузырька относительно измерительной шкалы делают заключение о значении угла и направлении наклона измеряемой плоскости или поверхности. Особенность применения оптического квадранта – необходимость в его дополнительной фиксации.

Оптические квадранты серии КО производятся отечественной приборостроительной промышленностью. Обычно они имеют производственный ресурс до 6000 часов, и различаются своими эксплуатационными характеристиками.

Основные технические характеристики модели КО-1:

• Диапазон измеряемых углов, ° ±90;
• Цена деления основной шкалы, ° 1;
• Наибольшая длина измерительного основания, мм – 148.

Основные технические характеристики модели КО-10:

• Диапазон измеряемых углов, ° ±180;
• Цена деления основной шкалы, ° 1…5;
• Наибольшая длина измерительного основания, мм – 165.

Основные технические характеристики модели КО-30м:

• Диапазон измеряемых углов, ° ±120;
• Цена деления основной шкалы, ° 1;
• Наибольшая длина измерительного основания, мм –155

Основные технические характеристики модели КО-60м:

• Диапазон измеряемых углов, ° ±120;
• Цена деления основной шкалы, ° (регулируемая) 0,5…1,0;
• Наибольшая длина измерительного основания, мм –155

Индекс «м» в обозначении оптического квадранта означает, что устройство оснащено магнитным захватом. Для остальных моделей фиксация выполняется вручную.

Число после буквенного обозначения модели означает цену деления шкалы угломера в минутах (за исключением модели КО-1, где она приведена в градусах).

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.

Приложение Д (справочное)

Форма протокола
поверки

Протокол
поверки

от «___»____________20___г.

Оптический квадрант № ______________________

типа (модели)________________, изготовленный______________________________,

принадлежащий_________________________________________________________,

вновь изготовленный, после ремонта, находящийся в эксплуатации,

(нужное подчеркнуть)

поверен в соответствии с ГОСТ 8.393-2010

с применением средств поверки____________________________________________

Температура окружающей среды:

в начале измерений tн, °C__________

в конце измерений tк, °C__________

Относительная влажность, %______

Время:

в начале измерений tн, ч_________

в конце измерений tк, ч_________

Скорость изменения температуры Dt/Dt, °С/ч________

Результаты измерений

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________ Результаты поверки Номер пункта методики поверки Допускаемые отклонения Действительные отклонения Заключение Поверитель____________________ ____________________________ личная подпись                                  инициалы, фамилия

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.

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии» (ФГУП «СНИИМ»)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 июня 2010 г. N 37)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 июня 2011 г. N 117-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.393-2010 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2012 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 8.393-80

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Библиография

	ТУ3-3.179-81 ГОСРЕЕСТР СИ № 26905-04	Квадранты оптические КО-10; КО-60. Технические условия
	ТУ3-3.1387-82 ГОСРЕЕСТР СИ № 26905-04	Квадранты оптические КО-60М. Технические условия
	ТУ 3-3.2123-88	Плоские стеклянные пластины для интерференционных измерений. Технические условия
	ТУ 3-3.2254-90 ГОСРЕЕСТР СИ № 10714-05	Автоколлиматоры унифицированные АКУ. Технические условия
	ТУ 3-3.199-80 ГОСРЕЕСТР СИ № 26906-04	Головки делительные оптические ОДГЭ. Технические условия
		Государственная система обеспечения единства измерений. Штангенглубиномеры. Методика поверки
		Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений
	ПР 50.2.007-94	Государственная система обеспечения единства измерений. Правила по метрологии. Поверительные клейма

Ключевые
слова: оптические квадранты, поверка, среднеквадратическая погрешность
измерений, экзаменатор, унифицированные автоколлиматоры

Как пользоваться квадрантом?

Давайте представим, что у нас в разработке есть небольшое приложение для речного судоходства, чтобы можно было отслеживать и прокладывать новые маршруты движения круизных судов по реке. Это нужно для организатора круизов, чтобы он мог изменять маршрут прямо на своем компьютере и при этом получать точные характеристики и вычисления по эффективности созданного маршрута.

Судовой маршрут по реке можно представить в виде множества отрезков и точек, в которых отрезки соединяются. Наша задача, чтобы в этом приложении была возможность добавлять и удалять как точки, так и отрезки маршрута. Поэтому при построении судового маршрута у нас будут 3 важные составляющие:

• геозона — место, где пролегает круизный маршрут;
• точка, обозначающая момент остановки или изменения направления корабля;
• отрезок между точками.

Смысл вроде ясен. Но как здесь пользоваться квадрантом? Чтобы воспользоваться квадрантом, нужно в дерево квадрантов внести вероятное поведение всех элементов модели маршрута (точка, отрезок, геозона). В этом случае наш заказчик сможет в своем приложении прокладывать маршрут по уже запрограммированным точкам, при этом будет происходить автоматический пересчет всего маршрута. Выделенный нашим заказчиком элемент будет автоматически выводить привязанные к нему другие элементы. Например, по точке будут определяться ближайшая геозона и ближайшие отрезки.

Вот что примерно должно получиться по факту:

В нашем случае получается, что дерево квадрантов — это и есть судоходный маршрут. Построенное дерево квадрантов обеспечивает быстрый доступ к его элементам, в нашем случае — это отрезки и точки.

Схематичный код нашего дерева квадрантов:

class QuadTree {

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».

Квадрант ко 10 – надежный и удобный

Цена деления квадранта Ко10 составляет 10”, позволяет измерять углы в диапазоне 0-360, по сравнению с моделью КО-1 дает более точные данные.

Он одинаково функционирует при любом свете, но в отличие от более современных моделей только при температурном режиме от + 40 до — 10 градусов и не более 80% влажности. Предел абсолютной погрешности изделия составляет ±10.

Конструкция включает:

• основание,
• оптический элемент,
• внешний кожух, оснащенный окуляром,
• уровни.

Надежный корпус защищает оптику и механические детали. Отечественные модели оснащаются оптическими микрометрами с двусторонним отсчетом, что исключает эксцентриситет лимба.

Описание

Квадранты изготавливаются трех модификаций: КО-10 (с ценой деления 10″), КО-60 и КО-бОМ (с ценой деления 60″).

Принцип действия квадранта заключается в том, что отсчет угла наклона основания относительно оси уровня производится по стеклянному лимбу с помощью отсчетного микроскопа. Квадрант работает как при естественном, так и при искусственном освещении.

Оптическая схема квадранта КО-10 (рисунок 1).

Лучи света от зеркала (16) через защитное стекло (15) попадают в светопровод (7) и направляются им на лимб (14) и шкалу (3). Лучи, передающие изображение штрихов шкалы и штрихов лимба (нижнее в поле зрения), через сетку (2) с индексом, через призмы (1) и (19) проходят в объектив, состоящий из линз (4) и (5). Лучи, передающие изображение штрихов диаметрально противоположной части лимба (верхнее поле зрения), призмой (17), клиньями (18) микрометра и призмой (19) направляются также в объектив. Объектив через призму (13) и разделительный блок, состоящий из призмы (11) и клиньев (8) и (12), передаёт изображение штрихов шкалы и двух диаметрально противоположных частей лимба в фокальную плоскость окуляра. Окуляр состоит из линз (9) и (10). Лучи, передающие изображение шкалы, отражаются зеркальным участком грани призмы (11). Лучи, передающие нижнее изображение штрихов лимба, отражаются зеркальным участком клина (12), а зеркальная грань клина (8) отражает лучи, передающие верхнее изображение штрихов. Линия раздела между верхним и нижним изображениями штрихов образуются границей серебрения на клине (12). Пластина (6) компенсирует разность верхнего и нижнего изображений штрихов лимба, возникающую в разделительном блоке. Клинья (18) совместно образуют плоскопараллельную пластинку. Сдвигом клиньев перпендикулярно оптической оси меняется толщина пластинки, и этим достигается правильность показаний отсчетного устройства.

2

Рисунок 1 – Оптическая схема квадранта КО-10 Конструктивно квадрант состоит из следующих основных частей: оптического устройства, наружного кожуха с окуляром, блока уровней, основания. Общий вид квадранта КО-10 представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Общий вид квадранта К0-10 Оптическая схема квадрантов КО-бО и КО-бОМ (рисунок 3).

Пучок лучей, попадая в светофильтр (1), проходит далее через оптический лимб (2), линзы объектива (3), сетку с коллективом (4) и линзы окуляра (5). Поле зрения наблюдается в зелёном свете.

А “ плоскость делений лимба;

Б – плоскость делений сетки

Рисунок 3 – Оптическая схема квадранта КО-бО / КО-бОМ

Конструктивно квадрант КО-бО состоит из следующих основных частей: основания

(КО-бОМ – с магнитом), корпуса, крышки, микроскопа отсчётного, зеркала, уровня основного,

уровня поперечного, кожуха, винта закрепительного, винта наводящего, индекса. Общий вид

квадранта КО-бО / КО-бОМ представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Общий вид квадранта КО-бО / КО-бОМ Для защиты квадранта от несанкционированного доступа производится пломбировка одного винта на крышке с уровнем, идентификационная наклейка размещается на боковой стороне корпуса, справа.

Астрономический инструмент

В линейке угломерных средств особое место занимают модели, применяемые в астрономии. Они с древности используются для расчетов высоты светил и расстояний от одной до другой планеты.

Самый примитивный вариант — плоская доска формой, равной четверти окружности. Рядом с центром круга крепилась передвигающаяся линейка, конец которой направлялся на небесный объект. Чем больше были размеры такого устройства и точнее вертикальная установка, тем более точными получались расчеты. Со временем характерной чертой конструкции таких приборов стала планка под телескоп. Для путешествий астрономы использовали переносные изделия, устанавливаемые на штативах, для постоянных обсерваторий — стенные.

Эффективное устройство для расчетов

Технический прогресс, а также возрастающая сложность задач оказали влияние на эволюцию оптико-механических приборов, в том числе на оптический квадрант – инструмент, где угломер совмещен с уровнем. Такое средство измерения состоит из надежного корпуса, составных элементов, оптики. Его функциональность основана на том, что горизонтальная линия независимо от степени отклонении основания задается при помощи продольного уровня цилиндрической формы. Определение выполняется при помощи расчетной системы прозрачного лимба из стекла. Как правильно пользоваться квадрантом определенной модели, можно узнать из паспорта инструмента.

Современные производители выпускают три вида оптических квадрантов, обладающие разными ценами делений – 2, 10, 60, которые позволяют выполнять измерения с большей точностью, чем устройства древнейших предшественников.

СТЕННОЙ КВАДРАНТ

В числе прототипов современных угломерных инструментов – квадрант. Его неподвижную конструкцию сооружали для астрономических исследований на стенах обсерваторий, как правило, в одной плоскости с меридианом. В средние века таким образом измеряли высоту планет над горизонтом при помощи градуированной дуги.

Такие изделия были громоздкими, но сложность их возведения вознаграждалась точностью результатов. История сохранила такие огромные настенные квадранты, которые использовали в странах Востока известные ученые ал-Бируни, Насир ад-Дина ат-Туси, Улугбека. Позже их заменили меридианными кругами.

КВАДРАНТ МЕХАНИЧЕСКИЙ

Измерения в дооптрической астрономии проводились механическими угломерными инструментами. Конструкции таких моделей основывались на формировании отвесной линии, получаемой при помощи струны, отягощенной грузом, или специального стержня.

Груз крепился на конец струны. Если струна располагалась вертикально, его могли поместить в воду или масло, чтобы повысить точность результатов. Современные геодезисты редко используют механический квадрант, предпочитая вести расчеты при помощи оптических и лазерных моделей.

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.

Использование в разных отраслях

Оптические модели квадрантов созданы для измерений:

• астрономических,
• геофизических,
• космических,
• картографических,
• строительных,
• проектных,
• сельскохозяйственых,
• машиностроительных,
• научно-исследовательских.

Высокоточные инструменты позволяют определить:

• угловые значения шаблонов,
• углы заточки крупных инструментов для резки,
• степень наклона опорных плит.

РЕГУЛИРОВКА

До получения расчетов при помощи оптического квадранта ко 60 необходимо проверить нулевую отметку, перпендикулярность опорных площадок. Для этого инструмент измерения располагают на поверхности и вращают диск так, чтобы пузырьки ампулы продольного уровня находились посередине.

Перевернув прибор на 180 градусов, с помощью наводящего винта добиваются того же результата. При правильной регулировке абсолютные значения обоих измерений будут одинаковыми, но отличаться по знакам.

При расположении средства измерения на высоте, когда не видно или неудобно следить за пузырьками лимба, можно использовать зеркало, отражающее изображение уровня. Если отклонение от нуля превышает ±20”, требуется юстировка, которую надо проводить по следующему порядку:

• выворачиваются винты,
• снимается щиток,
• с помощью спецключа ослабляются гайки,
• юстировочные винты вращаются по очереди до совмещения нулевых рисок лимба с сеткой микроскопа,
• щиток возвращается на место,
• гайки закрепляются.

При несовпадении расчетных делений юстировка повторяется.

Существует два типа прибора:

• механический;
• оптический.

Механический квадрант с уровнем используют для установки и определения угла наклона в вертикальной плоскости (угловой диапазон – 0-90 градусов). Конструктивно инструмент представляет собой рамку, опорные площадки которой взаимноперпендикулярны. Кроме того, конструкция включает направляющую дугу, зубчатый сектор и движок с ампулой. Зубчатый сектор необходим для того, чтобы выставлять направляющую дугу под конкретным углом к опорным площадкам. Дискретность этого сектора 0-25. Движок с ампулой находится на дуге и приводится в движение с помощью маховика. Месторасположение ампулы фиксируют при помощи винта и гайки, которые имеются на движке.Используя механический квадрант, можно установить заданный угол наклона. Для этого на шкале зубчатого сектора выставляют приблизительное значение необходимого угла (уменьшенное и кратное 0-25). Вращая маховик движка, добиваются совпадения его риски с отметкой шкалы направляющей дуги, соответствующей требуемому значению угла. Далее инструмент размещают таким образом, чтобы его опорные площадки были на контрольной площадке установки. Наклоняя площадку установки, ловят момент, когда ампула будет в среднем положении, что будет означать – угол установлен.

Для чего используют квадрант ?

Для измерения угла наклона прибор располагают опорной площадкой на соответствующую площадку установки. Движок ставят ближе к отметке 0-25 (если значение угла от 0 до 7-50) или к нулю (если углы 7-50-15-00). Направляющую дугу поднимают, отжав указатель риски, до тех пор, пока ампула не переместится к зубчатому сектору. Квадрант необходимо устанавливать так, чтобы было совпадение краев опорной площадки с рисками, имеющимися на контрольной площадке установки.Прежде чем начинать работу с квадрантом, следует провести проверку нулевой установки и перпендикулярности опорных площадок. Проверка нулевой установки: опорную площадку квадранта со значком от 0 до 7-50 устанавливают на контрольную площадку установки, совмещая риски движка и указателями с нулевыми шкалами. Далее переворачивают квадрант на 180 градусов. Если ампула смещается от середины на величину, превышающую половину малого деления, то ее при помощи винта и гайки отводят в направлении середины на половину смещения и повторяют проверку.Перпендикулярность опорных площадок проверяется следующим образом: по шкалам ставят угол 7-50, а квадрант располагают на установке любой опорной площадкой, и перемещают ампулу к середине. Далее квадрант переустанавливают другой опорной площадкой. Ампула при этом не должна сместиться от середины более чем на два малых деления.Квадрант имеет достаточно широкую область использования. Так же как и индикаторный нутромер, механический квадрант применяют в строительстве, на заводах, в научно-исследовательских институтах и других сферах народного хозяйства. 

Транспортировка и хранение

Производители оборудования перед продажей консервируют все модели, чтобы защитить от коррозии. Инструменты транспортируются, хранятся в ящиках. Для перевозки можно использовать любой транспорт, кроме авиации.

При доставке и хранении квадранта ко 60м необходимо избегать:

• механических ударов по ящику,
• проникновения внутрь влаги,
• длительного воздействия прямых лучей солнца.

Хранить ящики необходимо на складах:

• с вентиляцией при 5 — 40 °С и влажности не более 80%,
• без колебаний температурного режима, вызывающих образование конденсата,
• расположения рядом ящиков рядом с отопительными приборами.

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.