Backstaff является навигационным инструментом , который был использован для измерения высоты в виде небесного тела , в частности Солнца или Луны . Наблюдая за Солнцем, пользователи держали Солнце спиной (отсюда и название) и наблюдали тень, отбрасываемую верхним флюгером на горизонтальный флюгер. Его изобрел английский мореплаватель Джон Дэвис , описавший его в своей книге «Секреты моряка» в 1594 году [1].
Типы задников [ править ]
Backstaff - это название любого инструмента, который измеряет высоту солнца по проекции тени. Похоже, что идея измерения высоты солнца с помощью обратных наблюдений возникла у Томаса Харриота . [2] Многие типы инструментов произошли от перекрестного нотоносца, который можно классифицировать как бэкстейв. Только квадрант Дэвиса остается доминирующим в истории навигационных инструментов. Действительно, квадрант Дэвиса по сути является синонимом backstaff. Однако Дэвис не был ни первым, ни последним, кто разработал такой инструмент, и здесь рассматриваются и другие.
Квадрант Дэвиса [ править ]
Капитан Джон Дэвис изобрел версию заднего посоха в 1594 году. Дэвис был штурманом, хорошо знакомым с инструментами того времени, такими как морская астролябия , квадрант и поперечный посох . Он осознал присущие каждому из них недостатки и попытался создать новый инструмент, который мог бы уменьшить эти проблемы и повысить легкость и точность получения солнечной высоты .
Одна из ранних версий посоха квадранта показана на рисунке 1 . [3] У него была дуга, прикрепленная к посоху, чтобы он мог скользить по нему (форма не критична, хотя была выбрана изогнутая форма). Дуга (A) была размещена так, чтобы она отбрасывала тень на горизонтальный флюгер.(В). Штурман смотрел вдоль посоха и наблюдал за горизонтом через щель в горизонтальном флюгере. Сдвинув дугу так, чтобы тень выровнялась с горизонтом, угол наклона солнца можно было прочитать на градуированной рейке. Это был простой квадрант, но не такой точный, как хотелось бы. Точность инструмента зависит от длины рейки, но длинная рейка делала инструмент более громоздким. Максимальная высота, которую можно было измерить с помощью этого прибора, составляла 45 °.
Следующая версия его квадранта показана на рисунке 2 . [3] Дуга в верхней части инструмента в предыдущей версии была заменена теневой пластиной, размещенной на транце. Этот транец можно перемещать по градуированной шкале, чтобы указать угол тени над рейкой. Под рейкой добавлена дуга 30 °. Горизонт, видимый через горизонтальный флюгер слева, совмещен с тенью. Прицельная лопатка по дуге перемещается , пока он не совпадет с видом на горизонте. Измеренный угол представляет собой сумму угла, указанного положением транца, и угла, измеренного на шкале на дуге.
Инструмент, который теперь идентифицируется с Дэвисом, показан на рисунке 3 . [4] Эта форма сформировалась к середине 17 века. [4] Дуга квадранта разделена на две части. Дуга меньшего радиуса с размахом 60 ° была установлена над рейкой. Снизу была установлена дуга большего радиуса с размахом 30 °. Обе дуги имеют общий центр. В общем центре был установлен горизонтальный флюгер с прорезями (В). Подвижный теневой флюгер размещался на верхней дуге так, чтобы его тень отбрасывалась на горизонтальный флюгер. Подвижная визирная заслонка была установлена на нижней дуге (С).
Человеку легче разместить лопасть в определенном месте, чем считывать дугу в произвольном месте. Это связано с остротой зрения Вернье , способностью человека точно выровнять два отрезка линии. Таким образом, дугу с небольшим радиусом, отмеченную относительно небольшим количеством делений, можно использовать для точного размещения теневой лопасти под определенным углом. С другой стороны, для перемещения визирной заслонки в место, где линия горизонта встречается с тенью, требуется большая дуга. Это связано с тем, что положение может составлять доли градуса, а большая дуга позволяет считывать более мелкие градуировки с большей точностью. В более поздние годы большая дуга прибора была помечена поперечными линиями, что позволяло считывать дугу с большей точностью, чем позволяют основные деления. [5]
Таким образом, Дэвис смог оптимизировать конструкцию квадранта, чтобы иметь как маленькую, так и большую дугу, обеспечивая эффективную точность одного квадранта дуги большого радиуса, не делая весь инструмент таким большим. Эта форма инструмента стала синонимом backstaff. Это была одна из наиболее широко используемых форм тыла. Моряки из континентальной Европы называли это английским квадрантом .
Более поздняя модификация квадранта Дэвиса заключалась в использовании стекла Флемстида вместо теневого флюгера; это было предложено Джоном Флемстидом . [4] Это поместило линзу на флюгер, который проецировал изображение солнца на флюгер вместо тени. Это было полезно в условиях, когда небо было туманным или слегка пасмурным; тусклое изображение солнца ярче показывалось на флюгере, где не было видно тени. [5]
Рисунок 1 - Простой предшественник квадранта Дэвиса после иллюстрации в его книге «Секреты моряка» . Дуга ограничивалась углами измерения до 45 °.
Рисунок 2 - Второй квадрант Дэвиса после иллюстрации в его книге «Секреты моряка» . Дуга вверху заменена дугой внизу и транцем, отбрасывающим тень вверху. Теперь этот инструмент может измерять до 90 °.
Рисунок 3 - Квадрант Дэвиса в его развитии к середине 17 века. Верхний транец заменен дугой 60 °.
Использование [ править ]
Чтобы использовать инструмент, навигатор должен был разместить теневой флюгер в месте, предполагающем высоту солнца. Держа инструмент перед собой, с солнцем за спиной, он держит инструмент так, чтобы тень, отбрасываемая теневым флюгером, падала на горизонтальный флюгер сбоку от щели. Затем он перемещает визирную заслонку так, чтобы наблюдать за горизонтом по линии от визирной заслонки через щель горизонтальной заслонки, одновременно сохраняя положение тени. Это позволяет ему измерить угол между горизонтом и солнцем как сумму углов, считанных с двух дуг.
Поскольку край тени представляет на конечность Солнца, он должен исправить значение для полупоперечника солнца.
Инструменты, заимствованные из квадранта Дэвиса [ править ]
В квадранте Элтона получен из квадранта Дэвиса. Он добавил указательный рычаг со спиртовыми уровнями, чтобы создать искусственный горизонт.
Деми-кросс [ править ]
Обессоленной крест был инструментом , который был современником квадранта Дэвиса. Это было популярно за пределами Англии. [4]
Вертикальный транец был похож на полутранец на поперечной стойке , отсюда и название полукрест . Он поддерживал теневую заслонку (A на рис. 4 ), которую можно было установить на одну из нескольких высот (три согласно May [4], четыре согласно de Hilster [6] ). Путем установки высоты теневой лопасти был установлен диапазон углов, которые можно было измерить. Транец можно было двигать вдоль рейки, и угол считывался по одной из градуированных шкал на рейке.
Прицел лопасть (С) и горизонтом лопасть (В) были выровнены визуально с горизонтом. Угол был определен с помощью тени от теневого флюгера, отбрасываемой на горизонтальный флюгер и выровненной с горизонтом. На практике инструмент был точным, но более громоздким, чем квадрант Дэвиса. [6]
Плуг [ править ]
Плуг было имя , данное необычным инструментом , который существовал в течение короткого промежутка времени. [4] Это был отчасти перекрестный штаб, а отчасти - задняя часть. На рисунке 5 , является транец , что бросает свою тень на горизонт лопатке в B . Он работает так же, как рейка на Рисунке 1 . C - прицельная планка. Навигатор использует визирную лопасть и горизонтальную лопасть для выравнивания инструмента по горизонтали. Прицельную планку можно перемещать слева направо по рейке. Dтакой же транец, как и на перекладине. На этом транце есть две лопасти, которые можно перемещать ближе или дальше от рейки, чтобы имитировать транцы разной длины. Транец можно перемещать на рейке и использовать для измерения углов.
Посох Альмукантара [ править ]
Персонал альмукантарате представляет собой устройство , в частности , используется для измерения высоты Солнца на малых высотах.
Cross-Staff [ править ]
Кросс-персонал был обычно прямым инструментом наблюдения. Однако в более поздние годы он был модифицирован для использования с обратными наблюдениями.
Квадрант [ править ]
Был вариант квадранта - задний сектор наблюдения - который использовался для измерения высоты солнца путем наблюдения за тенью, отбрасываемой на горизонтальный флюгер.
Командир Томаса Гуда [ править ]
Томас Худ изобрел этот перекрестный жезл в 1590 году. [4] Его можно было использовать для съемки, астрономии или других геометрических задач.
Он состоит из двух частей: транца и двора. Транец является вертикальным элементом и имеет градуировку от 0 ° вверху до 45 ° внизу. В верхней части транца установлена лопасть, отбрасывающая тень. Двор горизонтален и имеет градуировку от 45 ° до 90 °. Транец и ярд соединены специальной арматурой ( двойная розетка на рис. 6 ), которая позволяет независимо регулировать транец по вертикали и ярд по горизонтали.
Было возможно сконструировать инструмент с ярдом наверху транца, а не внизу. [7]
Первоначально транец и ярд настроены таким образом, что они соединяются под углом 45 °. Инструмент держат так, чтобы двор был горизонтальным (для помощи навигатор может видеть горизонт вдоль двора). Гнездо ослабляется, так что транец перемещается вертикально до тех пор, пока тень от лопасти не будет отбрасываться при установке ярда на 90 °. Если это можно сделать с помощью движения только транца, высота задается градуировкой транца. Если солнце слишком высоко для этого, горизонтальное отверстие ярда в розетке ослабляется, и двор перемещается, чтобы тень упала на отметку 90 °. Затем двор дает высоту.
Это был довольно точный инструмент, поскольку градуировки были хорошо расположены по сравнению с обычным поперечным рейком . Однако это было немного громоздко, и на ветру было сложно справиться с этим.
Квадрант Бенджамина Коула [ править ]
Позднее добавление к коллекции задних посохов в мире навигации, это устройство было изобретено Бенджамином Коулом в 1748 году [4].
Инструмент состоит из рейки с поворотным квадрантом на одном конце. Квадрант имеет теневую пластину , которая может опционально использовать линзу, подобную стеклу Флемстида квадранта Дэвиса, на верхнем конце градуированной шкалы (A на рисунке 7 ). Это отбрасывает тень или проецирует изображение солнца на горизонтальном флюгере (B). Наблюдатель смотрит на горизонт через отверстие в смотровом окошке (D) и через щель в горизонтальной заслонке, чтобы убедиться, что инструмент выровнен. Компонент квадранта поворачивается до тех пор, пока горизонт и изображение или тень солнца не будут выровнены. Затем высоту можно будет считать по шкале квадранта. Чтобы уточнить показания, на рейку (С) закреплен круговой нониус .
Тот факт, что такой инструмент был представлен в середине 18 века, показывает, что квадрант все еще оставался жизнеспособным инструментом даже в присутствии октанта .
Джордж Адамс-старший в то же время создал очень похожий задник. Версия Адама гарантировала, что расстояние между стеклом Флемстида и горизонтальным флюгером было таким же, как расстояние от флюгера до визирного флюгера. [8]
Квадрант перекрестного лука [ править ]
Эдмунд Гюнтер изобрел квадрант перекрестного лука , также называемый морским луком , около 1623 года. [4] Он получил свое название от сходства с арбалетом лучника .
Этот прибор интересен тем, что дуга составляет 120 °, но градуируется только как дуга 90 °. [4] Таким образом, угловое расстояние в градус на дуге немного больше одного градуса. Примеры инструментов можно найти с градуировкой от 0 ° до 90 ° или с двумя зеркальными сегментами от 0 ° до 45 ° с центром в средней точке дуги. [4]
Инструмент имеет три лопасти, горизонтальную лопасть (A на рисунке 8 ), в которой есть отверстие для наблюдения за горизонтом, теневую лопасть (B), чтобы отбрасывать тень на горизонтальную лопасть, и визирную лопасть (C), которую навигатор Используется для просмотра горизонта и тени на флюгере. Это служит для обеспечения горизонтального положения прибора при одновременном измерении высоты солнца. Высота - это разница углового положения теневого и визирного лопастей.
В некоторых версиях этого инструмента на дуге отмечали склонение солнца для каждого дня года. Это позволяло штурману устанавливать теневую лопасть на дату, и прибор считывал высоту напрямую.
Ссылки [ править ]
- Ефрем Чемберс, Циклопедия, Первый том, 1728 г., объясняющий использование посоха
- Морис Домас, Научные инструменты семнадцатого и восемнадцатого веков и их создатели , Портман Букс, Лондон 1989 ISBN 978-0-7134-0727-3
- Жерар Л'Эстрейндж Тернер, Antique Scientific Instruments , Blandford Press Ltd. 1980 ISBN 0-7137-1068-3
Заметки [ править ]
- ^ Виллем Фредерик Якоб Мёрцер Бруйнс; Ричард Данн (2009). Секстанты в Гринвиче: каталог морских квадрантов, морских астролябий, поперечных посохов, задников, октантов, секстантов, квинтантов, отражающих кругов и искусственных горизонтов в Национальном морском музее в Гринвиче . Издательство Оксфордского университета . С. 72–. ISBN 978-0-19-953254-4. Проверено 16 сентября 2011 года .
- ^ Тейлор, EGR (1953). "Доктрина морских треугольников Компендиус". Журнал Института навигации . 6 : 134–135.
- ^ a b "Секреты моряка". Архивировано 22 июня 2008 г. в Wayback Machine ; текст публикации Дэвиса с иллюстрациями.
- ^ a b c d e f g h i j k Май, Уильям Эдвард, История морской навигации , GT Foulis & Co. Ltd., Хенли-он-Темз, Оксфордшир, 1973, ISBN 0-85429-143-1
- ^ a b Беннетт, Джим, «Катадиоптрика и коммерция в Лондоне восемнадцатого века», в Истории науки, том xliv, 2006, страницы 247–277.
- ^ a b Веб-сайт Николаса де Хильстера Веб-страница, на которой задокументирована превосходная репродукция полукреста .
- ^ De Hilster, N. (2009). «Посох мастера Гуда: реконструкция» (PDF) . Вестник Общества научного приборостроения . 101 . Архивировано из оригинального (PDF) 21 июля 2011 года. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ↑ Чарльз Хаттон , «Математический и философский словарь». Архивировано 5 июня 2011 г. на Wayback Machine.
Внешние ссылки [ править ]
- "Backstaff" на answers.com - Хорошая диаграмма того, как используется backstaff.
- Атрибуция
Эта статья включает текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии : Chambers, Ephraim , ed. (1728). Cyclopædia, или Универсальный словарь искусств и наук (1-е изд.). Джеймс и Джон Кнаптон и др. Отсутствует или пусто |title=( справка )
