# Дальномеры

из ТехническойЭнциклопедии1927-34г.г. Статья

Статья из Технической Энциклопедии 1927-34 г.г.

Дальномеры

Origin: http://samlib.ru/t/tonina_o_i/te_dalnomer.shtml

Создан: 10/08/2006, изменен: 17/02/2009, 16k

Статья: История

Series: @ Статьи из технической энциклопедии издания 1927-1934 года.

____________________________________________________________

ДАЛЬНОМЕРЫ, приборы для определения расстояния между двумя данными точками без непосредственного его измерения и вычисления, при чем предполагается, что Д. установлен в одной из них. Д. применяются при геодезических работах в качестве навигационных инструментов на морских судах и в военном деле. Д. могут быть разделены на следующие группы: акустические, оптические, горизонтально- и вертикально- базные с базой на местности (механические Д.) и микрометры.

А к у с т и ч е с к и е Д. Действие акустич. Д. основано на применении законов акустики. Первым и наиболее простым представителем этой группы является дальномер системы ле-Буланже.

О п т и ч е с к и е Д. Здесь задача определения расстояния сводится к решению прямоугольного тр-ка (фиг. 1), одной из вершин которого служит удаленный предмет (цель) С, двумя же другими вершинами служат концы А и В базы Д. При этом считается, что база Д. всегда расположена перпендикулярно к направлению на цель, т. е. угол А--всегда прямой; длина базы АВ между центрами объективов дальномера точно (до 0,1%) известна, и наблюдатель находится в точке А. При наличии этих условий искомое расстояние АС до цели м. б. всегда определено из прямоугольного тр-ка ABC, если известен один из острых углов. В целях достижения большей точности измеряется малый угол С --а при цели, т . н . п а р а л л а к т и ч е с к и й у г о л (а не угол В, близкий к 90 град.), и расстояние определяется по элементарной форм-уле:

Главной особенностью оптических дальномеров является способ измерения весьма малых углов с точностью, которая недостижима обычным механическим путем.

Проф. Барр и Струд первые разработали прибор, производящий измерение столь малых углов косвенным путем. Представим себе (фиг. 2), что по концам АВ базы Д. установлены два зеркала аа и bb или две призмы с полным внутренним отражением, отражающие поверхности которых расположены точно под углом 45 град. к линии АВ базы. Примем, по указанному выше, что рассматриваемый предмет С всегда расположен на одном (левом) из лучей, идущих к концам базы. Если же этот предмет бесконечно далек, то лучи С А и С1В, идущие от него к концам базы, можно считать параллельными между собой и перпендикулярными к базе, почему и по отражении от концевых зеркал лучи эти пойдут вдоль базы АВ. Встретив на своем пути вторую (центральную) систему зеркал а'а' и b'b', соответственно параллельн. первым (но в которой зеркало а'а' расположено ниже b'b' ) , лучи отразятся от них и пойдут так, что в окуляр Ок Д. верхняя и нижняя половины предмета будут видны лежащими в одной вертикальной плоскости и представляющими точное продолжение одна другой (фиг. 2, D). Если после этого наблюдаемый предмет придвинулся из бесконечности к наблюдателю, то правый луч С2В окажется наклоненным на некоторый угол С1ВС2=а к своему первоначальному направлению С1В. Вследствие этого и отражение Вb' этого луча от правого концевого зеркала В пойдет не вдоль базы АВ, а несколько под углом к ней, вследствие чего и изображение в верхней половине поля зрения сдвинется относительно части предмета, видимой в нижней половине поля зрения, оставшейся неподвижной (фиг. 2, Е). Поместим в Д. (фиг. 3) на пути правого луча, после его отражения от концевого зеркала bb, объектив О2 и призму Р, преломляющую луч к своему основанию вершиной к цели. Перемещая, в соответствии с расстояниями от цели, призму Р между двумя крайними ее положениями посредством микрометрического винта, вращаемого от измерительного валика Д., можно добиться такого положения призмы Р, при котором правый преломленный луч упадет как раз на центр зеркала b 'b' и, отразившись от него и пройдя через окуляр Ок, окажется в одной вертикальной плоскости с лучами, идущими от левого отражающего зеркала А. Тогда наблюдатель получит впечатление целого наблюдаемого предмета (например, мачты), верхняя и нижняя половина к-рого будут точно совпадать. Таким обр., всякому расстоянию до цели С будет соответствовать свое определенное положение призмы Р; величина Л передвижения призмы Р характеризует собой расстояние цели от Д., сама же дистанция отсчитывается по шкале, к-рая связана с призмой и движется мимо неподвижного индекса. Так как ход призмы Р велик, то даже малое изменение параллактич. угла выражается сравнительно большим и точно измеримым передвижением отклоняющей призмы. Фирма Цейсc в своих Д. применяет для отклонения правого луча не линейное передвижение одной отклоняющей призмы, а вращение одной отклоняющ. призмы относительно другой. Оптическ. Д. делятся на два класса: монокулярные, основанные на зрении одним глазом, и бинокулярные (или стереоскопические) Д., основанные на особенности видения обоими глазами.

М о н о к у л я р н ы й Д. состоит из наружного корпуса и внутреннего остова. Наружный корпус Д. имеет вид длинной (до 10 м) трубы, расположенной горизонтально и вращающейся на штативе; он служит для защиты внутреннего остова; кроме того, на нем расположены окулярные части и валик, служащий для измерения расстояний. Внутренний остов заключает в себе всю важнейшую внутреннюю оптическую часть Д. и внутренний механизм его. Оптика монокулярного Д. была описана выше. Точность показаний Д. выражается следующей ф-лой:

где --ошибка в дистанции (в м), D--дистанция (в м), В--величина базы Д. (в м), w--линейн. увеличение, --угловая ошибка сведения изображений, принимаемая равной 10". На практике величина изменяется в зависимости главным образом от степени обученности дальномерщика и от условий наблюдений (освещения и видимости предмета, отсутствия дрожания слоев воздуха и пр.). При наилучших условиях будет ок. 10", при плохих--20-1-30", а в наиболее неблагоприятных случаях (туман, мгла и т. п.) может доходить до 40" (см. табл.).

Б и н о к у л я р н ы й (стереоскопический) Д. для процесса измерения расстояния требует работы обоих глаз одновременно. Как известно, стереоскопичность зрения, позволяющая воспринимать глубину пространства, происходит, во-первых, от того, что изображения одного и того же предмета на ретине обоих глаз не тождественны; во-вторых, при изменении расстояния r (фиг. 4) цели С от глаз А и В, меняется угол а между визирными линиями АС и ВС. Эти изменения инстинктивно отмечаются глазами и вызывают стереоскопичность видения. Однако, при очень малых углах а глаза теряют эту способность. Пределом а для хорошего дальномерщика можно считать 10". Расстояние b между глазами у различных лиц меняется в пределах от 58 до 72 мм; в среднем, b = 64 мм. Расстояние r0, при к-ром глазной параллакс а равен 10", называется р а д и у с o м с т е р е о с к о п и ч е с к о г о зрения:

так как для расстояний, больших r0, все предметы кажутся одинаково удаленными; однако, с увеличением базы В радиус этот увеличивается как отношение расстояния В между объективами прибора к расстоянию b между глазами. Это отношение называется у д е л ь н о й п л а с т и к о й п р и б о р а . При введении в прибор еще увеличения w, увеличиваются в w раз и предел глазного параллакса (10") и полная пластика прибора . Пусть АС (фиг. 5) стереоскопич. труба, у к-рой объективы О1, О2 с параллельными осями находятся на расстоянии В друг от друга (B--база инструмента). При помощи комбинаций из призм изображения оборачиваются и подводятся под окуляры Ок1 и Ок2, оси которых между собою параллельны и находятся на расстоянии глаз наблюдателя b друг от друга. Тогда,напр., при базе инструмента В=6,4 м и увеличении в 28 раз, полная пластика Р прибора будет:

Вообразим, что в фокальных плоскостях трубок прибора помещены стереоскопич. снимки с ряда вех, находящихся на определенных расстояниях от наблюдателя. Смотря в прибор, увидим,что вехи как бы уходят вглубь пространства, и сможем оценить удаление точек обозреваемого ландшафта в зависимости от того, близ которой из вех они придутся. Такой бинокль был в начале 90-х годов прошлого столетия предложен Грузильером в Германии (Шарлоттенбург). Идея Грузильера была практически осуществлена фирмой Цейсc при участии проф. Аббе и Пульфриха, разработавших прототип современного стерео дальномера. Теоретическая точность стереоскопического Д. совпадает с таковой монокулярных, ибо в ф-ле ошибки величины предельного глубинного и бокового параллаксов совпадают, достигая у хороших дальномерщиков, примерно, 10". Преимущество стереоскопич. Д. перед монокулярными несомненно: первые не требуют для наблюдения предметов с резко выраженными вертикальными контурами и, не искажая изображения предмета, позволяют лучше его наблюдать.

Г о р и з о н т а л ь н о б а з н ы е Д. с базой на м е с т н о с т и основаны на механическом построении тр-ка по известной стороне-- базе АС (фиг. 6) и двум прилежащим к ней углам A и С, при чем остальные две стороны АВ и ВС и представляют собой в масштабе искомые расстояния от точек А и С до цели В. При этом углы А и С определяются с помощью угломеров, а величина базы, которая в целях точности выбирается возможно большей (несколько км), определяется для данного Д. раз навсегда геодезически с большой точностью.

Горизонтальнобазный береговой дальномер системы Лауница с телефонной передачей (фиг. 7) состоит из двух одинаковых отдельных угломеров, устанавливаемых по концам А и В большой горизонтальной базы и соединяемых между собой телефонными линиями. Каждый угломер состоит из горизонтального лимба l, зрительной трубы t, могущей вращаться вокруг центра лимба (А и В), базисного бруска (Ab и аВ) и трех линеек: дистанционной d, засекающей е и вспомогательной f. Базисный брусок Ab и аВ закрепляется неподвижно по нулевому диаметру лимба, справа или слева от его центра, в зависимости от расположения вспомогательного наблюдательного пункта В относительно главного А, от которого и определяют расстояние до цели. Линейки, дальномерная d и вспомогательная f, могут вращаться вокруг центра лимба (А и В), засекающая же линейка е (соединенная всегда параллельно вспомогательной) вращается вокруг той точки b или а) базисного бруска, к-рая изображает на нем точку стояния второго угломера. Расстояния определяются по способу засечек, при чем направление визирного луча со вспомогательного пункта В (выраженное в делениях угломера) передается по телефону на главный прибор А, после чего на нем строится тр-к Асb, подобный тр-ку АСВ на местности, и расстояние АС до цели отсчитывается по шкале дистанционной линейки d в месте ее пересечения засекающей е.

При стрельбе по движущейся цели нужно знать расстояние не для момента дальномерного определения, а последующего падения снарядов. Исправление направления зрительных труб производится автоматически посредством так называемых упредительных механизмов. Горизонтальные Д. с большой базой отличаются по сравнению с оптическими большей точностью, но обладают некоторыми недостатками, главными из коих являются длительность и ненадежность передачи по телефону. Во избежание этого недостатка, телефонная передача установки засекающей линейки вспомогательн. угломера на главный заменена электромеханическ. передачей, при к-рой засекающая линейка главного прибора движется синхронно с визирной трубкой бокового наблюдателя (французск. cистема Ривальса; итальянская--Браччиалини; русская--Петрушевского и де-Шарьера). Наибольшая дистанция, определяемая горизонтальнобазным Д. с достаточной для боевых целей точностью, равна приблизительно учетверенной длине базы.

В е р т и к а л ь н о б а з н ы е Д. с б а з о й на м е с т н о с т и . Определение дистанции сводится к решению прямоугольного тр-ка ABC на местности (фиг. 8) по известным катету АВ (высота стояния Д.) и углу а при цели, по ф-ле D=АВ ctg а. Высота стояния Д. над уровнем моря определяется геодезически и является т. о. постоянной. При наличии сильных приливов и отливов, резко изменяющих высоту стояния Д., последняя все время указывается особым прибором и при пользовании Д. устанавливается соответственно данному моменту. Величина угла а представляет собой наклон визира относительно горизонтальной линии. Для автоматизации решения визирная труба движется по криволинейным направляющим, при чем угол наклона а, а следовательно, и дистанция, определяются непосредственно по положению трубы и отсчитываются на шкале, нанесенной на направляющих. Прибор дает хорошие, в смысле точности, показания при большой высоте базы. Наличие сильных приливов и отливов, особенно при малой высоте стояния Д., равно как и колебания рефракции, значительно уменьшают точность показаний. Величина наибольшей дальности в км, измеряемой с достаточной для боевых целей точностью, равняется высоте базы, выражаемой в м, деленной на 4.

Микрометры, тип Д., к-рые собственно измеряют только угол а, под к-рым видна база (параллактич. угол), величина же самого расстояния получается из прямоугольного тр-ка ABC (фиг.9) по формуле: D = h ctg a при известной высоте h вертикальной базы цели. Микрометр представляет собой обыкновенную зрительную трубу, объектив которой распилен по вертикали пополам; обе половины его могут двигаться по вертикали независимо одна от другой, давая каждая свое изображение цели. Процесс измерения состоит в следующем. Сначала на особой шкале с надписью "высота цели" устанавливают высоту цели. Затем, наведя прибор на цель, вращают измерительный винт до тех пор, пока оба изображения цели, передвигаясь по вертикали, не станут точно одно над другим, касаясь друг друга, как показано на фиг. 10. Подобным совмещением измеряется параллактич. угол а, а самое расстояние читается на соответственной шкале. Таково устройство микрометров системы Люжаля, Мякишева, Фюсса. В микрометре системы Крылова возможно еще и боковое смещение изображений. Это обстоятельство важно с точки зрения подбора и возможности совмещения наиболее резко видимых точек изображения, напр., вершин мачт со срезом башен (фиг. 11), что неосуществимо в микрометрах других систем.

Лит.: Л е м тю ж н и к о в Д. С, Дальномеры. Теория и устройство, Л., 1928; Отчет Кронштадтской крепостной артиллерии об испытании оптич. дальномеров, СПБ, 1912; З о л о т у х и н С. X., Дальномеры Барра и Струда, СПБ, 1 903; Г у р а н д а И. В., Стереоскопия.при0оры,П:, 1914; Д л у с с к и й А.П., Оптика и дальномеры, П., 1914; Описание дальномера Барра и Струда типа F. Q., СПБ, 1912; Goerz, Telemetre a base pour petites distances, "Revue d'optique theoretique et instrumentale", P., 1926, 3, p. 137--13 9; Telemetre stereoscopique avec altimetre et tachymetre, ibid., 1925, l; Nouveau t616metre suisse, "Ztschr. f. Instrumentenkunde", В., 1925, p. 546. С. Агафонов.

<

____________________________________________________________

© Статья из Технической Энциклопедии 1927-34 г.г.. Дальномеры

Origin: http://samlib.ru/t/tonina_o_i/te_dalnomer.shtml

Создан: 10/08/2006, изменен: 17/02/2009, 16k

Статья: История

Series: @ Статьи из технической энциклопедии издания 1927-1934 года.