Визначення азимуту напрямку за допомогою азимутальної насадки АНБ-1 до бусолі ПАБ-2А по зірках α і β Малої Ведмедиці.

Визначення азимуту істинного напрямку за допомогою азимутальної насадки АНБ-1 проводиться за результатами спостереження двох зірок сузір’я Малої Ведмедиці: α (Полярна зірка) і β.

Зірку α відшукують на небосхилі за допомогою двох крайніх зірок ковшу сузір’я Великої Ведмедиці. Для цього необхідно в уяві поєднати ці зірки прямою лінією і продовжити її на п’ятикратну відстань до такої ж яркої зірки. Це і буде зірка α сузір’я Малої Ведмедиці, яка також має форму ковшу (рис.2).

Зірка β розташована на іншому краю ковшу сузір’я Малої Ведмедиці і є другою по яркості зіркою цього сузір’я після зірки α.

Визначення істинного азимуту напрямку за допомогою азимутальної насадки проводять у такій послідовності:

ü установлюють бусоль, надівають на патрубок монокуляру азимутальну насадку і закріпляють її на монокулярі;

ü під’єднують до візиру патрон з лампою для освітлення сітки і вмикають освітлення;

ü повертаючи відліковий черв’як бусолі, установлюють на бусольному кільці і барабані нульові відліки;

ü повертаючи барабан механізму вертикального наведення монокуляру бусолі, виводять на середину бульбашку рівня візиру насадки;

ü відкривають кришку головки візиру і, спостерігаючи в окуляр візиру, повертають діоптрійне кільце окуляру до отримання різкого зображення сітки, після чого закривають кришку головки візиру і відпускають гвинт-затискач механізму вертикального наведення візиру (якщо він був затягнутий);

Рисунок 2 - Карта зіркового неба

ü відшукують на небосхилі Полярну зірку і за допомогою мушки і целіку наводять на неї візир, обертаючи маховичок установочного черв’яку бусолі і повертаючи від руки візир навколо горизонтальної осі обертання насадки, після чого затягують гвинт-затискач механізму вертикального наведення візиру (гвинт-затискач попередньо повинен бути повернений так, щоб було зручно працювати мікрометричним гвинтом механізму);

ü обертаючи барабан механізму вертикального наведення монокуляру бусолі, відновлюють (якщо потрібно) середнє положення бульбашки рівня насадки і відкривають кришку головки візиру;

ü спостерігаючи в окуляр візиру, вводять у поле зору зірку β сузір’я Малої Ведмедиці;

ü діючи установочним черв’яком бусолі, мікрометричним гвинтом механізму вертикального наведення візиру і маховичком повороту головки візиру, встановлюють візир так, щоб зображення зірки α було розміщено у малому бісекторі проти штриху відповідного року, а зображення зірки β – у великому бісекторі (рис.3); при цьому оптична вісь візиру (перехрестя сітки) буде співпадати з напрямком істинного мері дану (істиний азимут дорівнює нулю);

ü перевіряють установки на бусольному кільці і барабані; якщо вони збилися у процесі роботи (не дорівнюють 0-00), то знімають і записують відлік О₀;

Рисунок 3 - Введення зірок α і β у бісекторі сітки АНБ-1

ü відпускають гвинт-затискач механізму вертикального наведення візиру і, обертаючи маховичок відлікового черв’яку бусолі, а також повертаючи від руки візир у вертикальній площині, суміщають перехрестя сітки візиру з зображенням точки місцевості, азимут (А) на яку потрібно визначити;

ü знімають відлік по бусольному кільцю і барабану О_П.

Істинний азимут напрямку на задану точку А = О_П – О₀.

Приклад 1. 1) О₀ = 0-00; О_П = 22-43; А = О_П = 22-43.

2) О₀ = 59-97; О_П = 22-40; А = (22-40 + 60-00) – 59-97 = 22-43.

Для отримання більш точного значення істинного азимуту його визначають 3-4 рази. Змінюючи перед кожним наступним визначенням установки на бусольному кільці і барабані (О₀ ≠ 0-00). За кінцеве значення істинного азимуту приймають середнє арифметичне із отриманих значень азимуту.

Під час визначення азимутів напрямків на точки, що перебувають на близькій відстані (менше 200 м), необхідно для отримання більш точного результату враховувати зміщення оптичної осі обертання бусолі. Для цього у виміряний азимут вводять поправку, взяту із табл.2.

Таблиця 2 – Поправка у напрямки, які визначаються за допомогою АНБ-1

Під час визначення дирекційного куту орієнтирного напрямку астрономічним способом по часовому куту світила вимірюють на місцевості горизонтальний кут Q між напрямком на орієнтирну точку і світило, який відліковують проти ходу годинної стрілки від напрямку на орієнтир до напрямку на світило (рис.4) і відмічають по годиннику момент наведення на світило. Обчислюють азимут світила а і від нього переходять до азимуту А, а потім до дирекційного куту α на орієнтирну точку. Величини Q, А і α обчислюють за формулами

Q = М – С; А =а + Q; Q, α = A – γ;

де М – відлік по орієнтиру;

С – відлік по світилу;

γ – зближення меридіанів у даній точці.

Рисунок 4 - Схема визначення дирекційного куту орієнтирного напрямку астрономічним способом

Перед виконанням спостережень ретельно горизонтують прилад.

Прилад на Сонце наводять тільки через світлофільтр окулярної або азимутальної насадки.

Для нічних спостережень завчасно перевіряють електрообладнання приладу і віх. Для спостереження орієнтирної точки у нічних умовах на ній встановлюють світлову віху.

Момент наведення на світило підліковують по годиннику, що встановлений за московським (київським) часом. Зміщення часу на одну годину вперед, яке вводиться щорічно на період з 1 квітня по 30 вересня, не враховують. Час спостереження світила визначають з урахуванням поправки годиннику на момент їх перевірки і поправки на хід годиннику.

Перевірку годинника проводять завчасно по сигналах точного часу, які передають через кожну годину радіостанціями у вигляді шести звукових сигналів; початок останнього шостого сигналу співпадає з початком години.

Одночасно з перевіркою годинника визначають і його поправку. Для цього у момент передачі шостого звукового сигналу необхідно взяти відлік по годиннику з точністю до 1 с. Поправку годиннику обчислюють за формулою u = T_М – Т_Ч, де T_М – московський (київським) (точний) час у момент перевірки годинника; Т_Ч – відлік по годиннику у момент прийому сигналу.

Поправку за хід годиннику ω, що виражена у секундах на годину часу, визначають по результатах двох перевірок годиннику і обчислюють за формулою ω = (u₂ – u₁) / n, де u₁ і u₂ – поправки, що отримані при двох перевірках годиннику; n – кількість годин між першою і другою перевірками

Інтервал часу між визначенням поправки годиннику і моментом спостереження повинен бути найкоротшим і забезпечувати отримання часу спостереження світила з помилкою не більше 5 с.

Приклад 2. Визначити поправку годиннику, якщо 10 годині за московським часом відлік по годиннику дорівнював 10 год. 1 хв. 15 с.

Рішення. u = 10 год. 00 хв. 00 с. - 10 год. 1 хв. 15 с = - 1 хв. 15 с.

Приклад 3. Визначити поправку за хід годиннику, якщо о 5 годині u₁ = - 1 хв. 10 с, а о 10 годині u₂ = - 1 хв. 25 с.

Рішення. ω = (- 1 хв. 25 с – (- 1 хв. 10 с)) / 5 год. = - 3,0 с/год.

Приклад 4. Визначити час спостереження світила, якщо за годинником знято відлік Т’ = 13 год. 28 хв. 10 с. поправка годиннику при перевірці о 10 годині була u = - 1 хв. 25 с, поправка за хід годиннику ω = - 3,0 с/год.

Рішення. 1. Поправка годиннику у момент спостереження u = - 1 хв. 25 с + [- 3,0 с/год. (13,5 год. – 10 год.)] = - 1 хв. 35 с.

2. Час і момент спостереження світила Т = Т’ + u = 13 год. 28 хв. 10 с + (- 1 хв. 35 с) = 13 год. 26 хв. 35с.

Під час астрономічного орієнтування за годинним кутом світила спостерігають Сонце і чотири зірки (Полярну, Бетельгейзе, Арктур, Вегу), координати яких обчислюються за допомогою Збірника астрономічних таблиць.

Для астрономічних спостережень обирають світила, які розташовані над горизонтом не вище 60⁰.

Польові вимірювання за допомогою теодоліту виконують у наступному порядку.

При «круге вправо»:

Ø наводять трубу на орієнтирну точку, знімають і записують відлік по горизонтальному кругу;

Ø наводять трубу на світило, знімають і записують відліки по годиннику (з точністю до 1 с) і горизонтальному кругу.

При «круге влево»:

Ø наводять трубу на світило, знімають і записують відліки по годиннику і горизонтальному кругу;

Ø наводять трубу на орієнтирну точку, знімають і записують відлік по горизонтальному кругу.

Вказані дії складають один прийом спостереження.

Під час спостереження Сонця прилад наводять на нього так, як показано на рис.5. Правильність наведення контролюють (окомірно) рівнянням двох малих сегментів, які відсікаються горизонтальною ниттю.

Рисунок 5 - Положення диску Сонця у полі зору труби теодоліту

Зразок запису відліків у журналі спостережень приведено на схемі 3.

Польові вимірювання за допомогою бусолі з азимутальною насадкою виконують у наступному порядку:

ü готують бусоль з азимутальною насадкою до роботи;

ü установлюють на бусольному кільці і барабані нульові відліки і наводять перехрестя сітки візиру на орієнтир, діючи установочним механізмом бусолі, при цьому контролюють рівень насадки;

ü за допомогою відлікового механізму бусолі і механізму вертикального наведення азимутальної насадки наводять перехрестя сітки візиру на світило, контролюють положення рівня насадки і слідкують за рухом світила; по команді «Увага», а потім «СТОП» припиняють слідкування за світилом, знімають і записують відліки по годиннику і бусольному кільцю і барабану;

Схема 3.

ü повторюють наведення приладу на світило, знімають і записують відліки по годиннику і бусолі у тому ж порядку;

ü наводять насадку на орієнтир за допомогою відлікового механізму бусолі, знімають і записують відлік, який повинен бути 0-00 або відрізнятися від нього не більше ніж на 0-01.

Вказані дії складають один прийом спостереження.

Під час спостереження за допомогою АНБ-1 зображення Сонця вводять у центральний квадрат поля зору азимутальної насадки, а на зірки і орієнтири наводять перехрестя у центрі цього квадрату.

Зразок записів відліків у журналі спостережень приведений на схемі 4.

Під час роботи з азимутальною насадкою орієнтири слід обирати не ближче 200 м від бусолі, що забезпечує зменшення впливу зміщення оптичної осі азимутальної насадки відносно вертикальної осі обертання бусолі на точність орієнтування.

При віддаленні орієнтиру менше 200 м у обчислений дирекційний кут на орієнтир вводять поправку, яка вибирається з табл.1.

Дирекційний кут орієнтирного напрямку одним приладом визначають не менше ніж двома прийомами. При цьому розходження між значеннями азимуту, отриманими з різних прийомів, не повинні перевищувати 3’ під час роботи з теодолітом і 0-03 під час роботи з бусоллю ПАБ-2А. За кінцевий результат приймають середнє значення азимуту.

У журналі спостережень для кожного прийому обчислюють:

Ø середній момент часу спостереження світилу Т_сер;

Ø середнє значення з двох відліків на орієнтирну точку М_сер;

Ø середнє значення з двох відліків при наведенні труби на світило С_сер;

Ø горизонтальний кут між орієнтирною точкою і напрямком на світило як різницю середніх значень з відліків на орієнтирну точку і світило: Q = М_сер – С_сер.

Для скорочення часу використовують послідовне трьохкратне спостереження світила через рівні проміжки часу (наприклад, через 2 хв.) при одному положенні труби (КП або КЛ).

Під час кожного наведення на світило знімають і записують відліки по годиннику і горизонтальному кругу приладу. Контролем правильності спостережень є рівність різниць послідовності відліків по горизонтальному кругу приладу. Розходження різниць відліків не повинен перевищувати 3,0’ під час роботи з теодолітом і 0-02 під час роботи з бусоллю.

При допустимих розходженнях різниць повторно наводять трубу приладу на орієнтирну точку і знімають відлік по горизонтальному кругу. При великих розходженнях спостереження повторюють.

Азимут світила визначають за допомогою Таблиць для обчислення азимуту світила (ТВА) або на ЕКОМ, а при їх відсутності за допомогою Таблиць логарифмів.

Схема 4

Для обчислення азимуту визначають вихідні дані:

ü широту В і довготу L точки спостереження по карті з округленням до 0,5’;

ü часовий кут t і схилення світила δ за допомогою Збірника астрономічних таблиць за київським часом і київській даті спостереження.

За допомогою ТВА можна обчислити азимут світила двома способами: по функціях Т і S (табл.1 ТВА) і по функціях Ф[cos], Ф[sin] і Т(t / 2) (табл.2 ТВА). Крім того, ці ж таблиці забезпечують можливість визначення азимутів Полярної зірки по табл.3 і 4. Порядок обчислення азимуту світила за допомогою таблиць ТВА кожним з цих способів розглянутий у поясненнях до вказаних таблиць.

З метою скорочення часу під час обчислень азимуту по функціях Ф[cos], Ф[sin] і Т(t / 2) коефіцієнти К₁ і К2 необхідно обчислювати заздалегідь, до початку робіт або під час підготовки приладу до вимірювань. У першому випадку величину схилення світила вибирають на кожну годину можливого часу спостереження, у другому випадку – по наближеному часу з округленням до 10 хв.

Приклади обчислень дирекційного куту орієнтирного напрямку за допомогою ТВА наведені н схемах 5,6 і 7.

При відсутності ТВА азимути світила обчислюють:

а) за допомогою ЕКОМ по формулі

,

де α’ – кут у першій чверті;

В – широта точки спостереження;

t - часовий кут світила у точці з довготою L на момент спостереження;

δ – схилення світила у момент спостереження;

б) за допомогою таблиць логарифмів по формулах:

tg α’ = tg t cosec (B – M); tg M = tg δ sec t.

Кут М беруть в межах від 0 до ± 90⁰, маючи на увазі знак tg M.

Від куту α’до азимуту світила переходять за допомогою табл.3 по значенню часового куту t і знаку tg α’ (α’). Кут α’ має той же знак, що і функція tg α’. При переході від α’ до α значення α’ беруть зі своїм знаком.

Таблиця 3 – Перехід від α’ до азимуту світила α

Схема 5.

Схема 5 (продовження).

Схема 6.

Схема 6 (продовження).

Схема 7.

Від азимуту світила до дирекційного куту орієнтирного напрямку переходять за формулами

Q = М – С; А = α + Q; α = A – γ;

де М – відлік по орієнтиру;

С – відлік по світилу;

γ – зближення меридіанів у даній точці.

Приклад обчислення дирекційного куту орієнтирного напрямку за допомогою таблиць логарифмів наведений на схемі 8.

Для пошуку зірок Арктур, Бетельгейзе і Вега на небесній сфері користуються графіком (рис.6), за допомогою якого можна заздалегідь визначити наближений азимут і висоту світила. За допомогою цього ж графіку наближено контролюється правильність обчислення азимуту зірки.

Рисунок 6 - Графік для визначення азимуту і висоти світила

Графік дозволяє визначати наближене значення азимуту і висоти світила по її часовому куту, який обчислюється за допомогою Збірника астрономічних таблиць по формулі

t = S₀ +∆S₁ + τ + L,

де S₀, ∆S₁ і τ – величини, які вибирають з табл.1, 2 і 4 вказаного Збірника з округленням до 1’’на заданий момент часу;

L – довгота точки спостереження (округлюється до 1⁰).

Схема 8.

Приклад 5. Визначити азимут і висоту зірки Вега (α Ліри), якщо спостереження проводились 26 серпня 1980 року у 3 години 10 хвилин за московським часом у точці з довготою 36⁰.

Рішення. Із Збірника астрономічних таблиць по вказаній даті і часу вибираємо S₀ = 319⁰, ∆S₁ = 18⁰, τ = 81⁰; t = 319⁰ + 18⁰ + 81⁰ + 36⁰ = 454⁰ = 94⁰. Користуючись лінією добової паралелі зірки Веги (α Ліри) і пунктирними лініями часових кутів для t = 94⁰, визначаємо по осі ординат графіку азимут зірки α = 300⁰ і по осі абсцис висоту зірки h = 26⁰.

Астрономічне орієнтування значно спрощується і прискорюється, якщо завчасно обчислити на ЕОМ або «вручну» дирекційні кути світила на визначені моменти часу для заданих точок (центрів районів розгортання) і звести їх у таблицю.

У таблиці дирекційних кутів світила (табл.4) вказуються: найменування світила, дата, час і координати точки, для якої проводилися обчислення дирекційних кутів.

Таблиця 4 – Таблиця дирекційних кутів Сонця

Інтервал часу, для якого складаються таблиці, повинен відповідати очікуваному або призначеному часу робіт по прив’язці (по контролю прив’язки) у даному районі. Звичайно цей інтервал призначається рівним двом-трьом і більше годинам. Крок часу для обчислення дирекційних кутів світила приймають рівним 10 хвилинам при орієнтуванні по Сонцю і 30 хвилинам при орієнтуванні по Полярній зірці. Дирекційні кути для проміжків кроку часу визначають лінійним інтерполюванням.

Під час орієнтуванні у будь-якій точці даного району розгортання необхідно:

Ø підготувати прилад до роботи;

_Ø установити нульові відліки і навести прилад на орієнтир;

_Ø навести прилад на світило і зафіксувати момент наведення по годиннику;

_Ø зняти і записати відлік β_св;

_Ø обчислити дирекційний кут на орієнтир α_ор = α_св - β_св, де α_св – дирекційний кут світила на момент наведення приладу за московським (київським) часом.

З метою контролю орієнтування повторюють. Розходження між значеннями дирекційного куту на орієнтир не повинно перевищувати 3’ під час роботи з теодолітом і 0-02 під час роботи з бусоллю.

Якщо точка В, на якій проводиться орієнтування, віддалена на відстань більше 10 км від табличної точки А, то в отриманий дирекційний кут α_ор вводять поправку ∆α_В, що визначається за формулою

∆α_В = 0,54 d_AB tg h_CB sin (α_AB – α_CB),

де d_AB – відстань між точками А і В, яка визначається по карті з округленням до 0,1 км;

h_CB – висота світила над горизонтом, що вимірюється у точці В з округленням до 1⁰;

α_AB – дирекційний кут напрямку з точки А на точку В, що визначається по карті з округленням до 1⁰;

α_CB – дирекційний кут світила з точки А.

Поправку ∆α_В отримують у хвилинах. Знак поправки визначають по величині різниці α_AB – α_CB. Якщо різниця перебуває у межах від 0⁰ до 180⁰ – знак поправки «мінус», якщо у межах від 180⁰ до 360⁰ – знак поправки «плюс».