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:
- Предельный измерительный диапазон — от 0 до 90 ° , причём углы должны располагаться только в вертикальной плоскости.
- Точность измерения сильно зависит от состояния измерительных поверхностей: их износа, загрязнения и т. д.
- Измерение производится только после передвижения прибора на требуемое расстояние, в процессе чего могут появиться дополнительные погрешности.
- 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.
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.
Библиография
ТУ3-3.179-81 ГОСРЕЕСТР СИ № 26905-04 | Квадранты | |
ТУ3-3.1387-82 | Квадранты | |
ТУ | Плоские | |
ТУ | Автоколлиматоры | |
ТУ | Головки | |
Государственная | ||
Государственная | ||
ПР 50.2.007-94 | Государственная |
Ключевые
слова: оптические квадранты, поверка, среднеквадратическая погрешность
измерений, экзаменатор, унифицированные автоколлиматоры
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.
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.
Как пользоваться квадрантом?
Последовательность работы с квадрантом оптического исполнения рассмотрим на примере наиболее совершенной конструкции типа КО-60м.
Оптический квадрант включает в себя:
- Основание, в которое вмонтирован призматический магнит.
- Вертикальный корпус.
- Уровень для поперечного отсчёта показаний.
- Защитную крышку, предохраняющую от случайного попадания посторонних частиц в измерительную зону.
- Измерительное зеркало.
- Отсчётный микроскоп.
- Продольный уровень.
- Фиксирующий винт.
- Опорную панель.
- Винт наводки.
- Измерительный нониус.
Основание прибора выполнено из пластинки шлифованной инструментальной стали и снабжено полуцилиндрическим пазом для возможности установки квадранта на цилиндрическую поверхность. Слева и справа от этого паза имеются плоские магнитные захваты. Корпус крепится к основанию при помощи трёх винтов, а внутри его неподвижно размещено отсчётное устройство в виде лимба со шкалой и диск с защитной крышкой, где нанесена основная тарировочная шкала. С противоположной стороны отсчётное устройство защищено сплошной панелью. В защитной крышке предусмотрено технологическое отверстие, предназначенное для производства поверочных операций. При повседневной эксплуатации прибора это отверстие заглушено пластиковой пробкой.
Выше продольного уровня вертикально расположен тубус отсчётного микроскопа, а также измерительное зеркало и сменные измерительные уровни. При помощи зеркала производится визуальный контроль за положением воздушного пузырька продольного уровня. Зеркало имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси, установленной в корпусе.
При пользовании оптическим квадрантом типа КО-60м прибор располагают на измеряемой поверхности и считывают по показаниям в окуляре микроскопа деления стеклянного лимба. Перед этим продольный и поперечный уровни последовательно выставляют таким образом, чтобы пузырёк с воздухом располагался примерно посередине измерительной шкалы. Далее, при помощи винта точной настройки положение основания оптического квадранта корректируют.
Примерно аналогичным образом производится эксплуатация и остальных типов оптических квадрантов.
Применение рассмотренной измерительной техники целесообразно в геодезической практике, строительстве, а также в лабораториях машиностроительных предприятий, где ведётся поузловая сборка продукции. Точность отсчётов, выполненных с применением оптических квадрантов, гарантируется лишь после их систематических поверок в сертифицированных лабораториях (адреса таких центров обычно сообщаются производителем в техническом паспорте на изделие).
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие
межгосударственные стандарты:
ГОСТ
8.016-81 Государственная система обеспечения единства измерений.
Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств
измерений плоского угла
ГОСТ
12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия
электротехнические. Общие требования безопасности
ГОСТ 380-2005
Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
ГОСТ
1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали.
Общие технические условия
ГОСТ 2386-73 Ампулы уровней.
Технические условия
ГОСТ 2789-73
Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ
2875-88 Меры плоского угла призматические. Общие технические условия
ГОСТ 8026-92 Линейки
поверочные. Технические условия
ГОСТ
9038-90 Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия
ГОСТ
9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические
условия
ГОСТ 9392-89 Уровни рамные
и брусковые. Технические условия
ГОСТ 10905-86
Плиты поверочные и разметочные. Технические условия
ГОСТ 25557-2006 (ИСО
296:1991) Конусы инструментальные. Основные размеры
Примечание
– При
пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных
стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на
1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям,
опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то
при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим
(измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то
положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей
эту ссылку.
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)
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.
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».
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.
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.
Как пользоваться квадрантом?
Последовательность работы с квадрантом оптического исполнения рассмотрим на примере наиболее совершенной конструкции типа КО-60м.
Оптический квадрант включает в себя:
- Основание, в которое вмонтирован призматический магнит.
- Вертикальный корпус.
- Уровень для поперечного отсчёта показаний.
- Защитную крышку, предохраняющую от случайного попадания посторонних частиц в измерительную зону.
- Измерительное зеркало.
- Отсчётный микроскоп.
- Продольный уровень.
- Фиксирующий винт.
- Опорную панель.
- Винт наводки.
- Измерительный нониус.
Основание прибора выполнено из пластинки шлифованной инструментальной стали и снабжено полуцилиндрическим пазом для возможности установки квадранта на цилиндрическую поверхность. Слева и справа от этого паза имеются плоские магнитные захваты. Корпус крепится к основанию при помощи трёх винтов, а внутри его неподвижно размещено отсчётное устройство в виде лимба со шкалой и диск с защитной крышкой, где нанесена основная тарировочная шкала. С противоположной стороны отсчётное устройство защищено сплошной панелью. В защитной крышке предусмотрено технологическое отверстие, предназначенное для производства поверочных операций. При повседневной эксплуатации прибора это отверстие заглушено пластиковой пробкой.
Выше продольного уровня вертикально расположен тубус отсчётного микроскопа, а также измерительное зеркало и сменные измерительные уровни. При помощи зеркала производится визуальный контроль за положением воздушного пузырька продольного уровня. Зеркало имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси, установленной в корпусе.
При пользовании оптическим квадрантом типа КО-60м прибор располагают на измеряемой поверхности и считывают по показаниям в окуляре микроскопа деления стеклянного лимба. Перед этим продольный и поперечный уровни последовательно выставляют таким образом, чтобы пузырёк с воздухом располагался примерно посередине измерительной шкалы. Далее, при помощи винта точной настройки положение основания оптического квадранта корректируют.
Примерно аналогичным образом производится эксплуатация и остальных типов оптических квадрантов.
Применение рассмотренной измерительной техники целесообразно в геодезической практике, строительстве, а также в лабораториях машиностроительных предприятий, где ведётся поузловая сборка продукции. Точность отсчётов, выполненных с применением оптических квадрантов, гарантируется лишь после их систематических поверок в сертифицированных лабораториях (адреса таких центров обычно сообщаются производителем в техническом паспорте на изделие).
Ламельный фрезер. Как выбрать лучший?
Как выбрать стеклорез?
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 8.016-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений плоского угла
ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия
ГОСТ 2386-73 Ампулы уровней. Технические условия
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ 2875-88 Меры плоского угла призматические. Общие технические условия
ГОСТ 8026-92 Линейки поверочные. Технические условия
ГОСТ 9038-90 Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия
ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия
ГОСТ 9392-89 Уровни рамные и брусковые. Технические условия
ГОСТ 10905-86 Плиты поверочные и разметочные. Технические условия
ГОСТ 25557-2016 (ISO 296:1991) Конусы инструментальные. Основные размеры
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
Устройство
Части секстанта смонтированы на раме, образованной двумя радиусами и дугой, которая называется лимбом. С помощью секстанта можно измерять углы до 140° влево от нулевого индекса и до 5° вправо, эти отметки находятся на лимбе. На левом радиусе неподвижно установлены малое зеркало и светофильтры. Половина поверхности малого зеркала прозрачна. В вершине рамы на подвижном радиусе, называемом алидадой, укреплено большое зеркало. На другом конце алидады укреплён отсчётный барабан, разделённый на 60 минутных делений. Один оборот барабана соответствует перемещению алидады на один градус. Труба вставляется в специальную стойку на раме секстанта.
Описание
Принцип действия квадранта основан на использовании схемы оптического растрового накапливающего преобразователя с последующей интерполяцией (дроблением) получаемых квадратурных сигналов SIN(axN) и COS(axN), где a – текущий угол поворота лимба, N -общее количество штрихов измерительного растра, расположенного на лимбе. Кроме того, на лимбе (на ограниченном малой частью окружности участке) расположена шкала нулевой метки в виде сложной непериодической последовательности штрихов. Аналогичная по структуре шкала имеется на индикаторном растре. Это позволяет один раз за оборот лимба получать короткий сигнал нулевой метки (репера), который может использоваться для обнуления показаний квадранта. Положение нулевой метки установлено таким образом, что сигнал репера вырабатывается при прохождении лимба через точку, соответствующую среднему положению пузырька продольного уровня при условии, что квадрант стоит на строго горизонтальной поверхности.
Конструктивно квадрант состоит из следующих основных частей: наружного кожуха с батарейным отсеком, датчиком угла и элементами управления, экрана цифровой индикации, блока уровней и основания.
Датчик угла смонтирован внутри кожуха и состоит из шпинделя со стеклянным лимбом, установленным на шариковых подшипниках, платы управления и двух считывающих головок, установленных на внутреннем корпусе и состоящих из осветителя, фотоприемника. Внутри корпус крепится к основанию винтами.
Блок уровней состоит из продольного уровня, поперечного уровня, жестко связан со шпинделем винтами и вращается вместе с лимбом.
Наружных кожух закрывает лимбовый узел, снаружи на лицевой стороне кожуха выступает блок уровней, кожух крепится к основанию винтами.
Основание имеет угловой паз, позволяющий устанавливать квадрант на цилиндрические поверхности.
На лицевой стороне кожуха также расположены: экран цифровой индикации, закрытый защитным стеклом, и кнопка сброса. На задней стороне закреплен батарейный отсек, в котором устанавливаются четыре литиевых элемента питания.
На корпусе также расположены элементы управления: переключатель для включения квадранта, разъем для подключения стабилизированного выпрямителя.
Для защиты квадранта от несанкционированного доступа производится пломбировка винтов на основании квадранта.
Общий вид квадранта, места пломбирования и нанесения знака утверждения типа представлены на рисунке 1.
а) б)
Рисунок 1 – Квадрант цифровой К0-10Ц (а) – место нанесения знака утверждения типа, (б) – места пломбирования
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.
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.
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.
