sekstant - Sextant

sekstant

Bir sekstant , iki görünür nesne arasındaki açısal mesafeyi ölçen, çift ​​yansımalı bir navigasyon aletidir . Bir sekstantın birincil kullanımı , göksel navigasyon amacıyla astronomik bir nesne ile ufuk arasındaki açıyı ölçmektir .

Bu açının tahmini, yani irtifa, cismi görme veya vurma veya görüş alma olarak bilinir . Açı ve ölçüldüğü zaman , bir deniz veya havacılık haritasındaki bir konum çizgisini hesaplamak için kullanılabilir; örneğin, enlemi ( görerek ) tahmin etmek için öğlen Güneş'i veya gece Polaris'i (Kuzey Yarımküre'de) görmek. azalma ). Bir yer işaretinin yüksekliğini görmek, uzaklığın bir ölçüsünü verebilir ve yatay olarak tutulduğunda, bir sekstant , bir haritadaki bir konum için nesneler arasındaki açıları ölçebilir . Greenwich Ortalama Zamanını ve dolayısıyla boylamı belirlemek için ay ile başka bir gök nesnesi (bir yıldız veya gezegen gibi) arasındaki ay mesafesini ölçmek için bir sekstant da kullanılabilir .

Enstrümanın prensibi ilk olarak 1731 civarında John Hadley (1682-1744) ve Thomas Godfrey (1704-1749) tarafından uygulandı, ancak daha sonra Isaac Newton'un (1643-1727) yayınlanmamış yazılarında da bulundu .

1922'de Portekizli denizci ve deniz subayı Gago Coutinho tarafından havacılık navigasyonu için değiştirildi .

Navigasyon sekstantları

sekstant kullanmak

Gibi Davis kadran , sekstant gök cisimleri araca, ufuk çizgisine göre yerine nispi ölçülmesini sağlayacak. Bu mükemmel hassasiyet sağlar. Ayrıca, arkadan farklı olarak , sekstant yıldızların doğrudan gözlemlenmesine izin verir. Bu, bir backstaff'ın kullanılmasının zor olduğu gece sekstant kullanımına izin verir. Güneş gözlemleri için filtreler güneşin doğrudan gözlemlenmesine izin verir.

Ölçüm ufka göre olduğundan, ölçüm göstergesi ufka ulaşan bir ışık huzmesidir. Bu nedenle ölçüm, bir denizci usturlabında veya benzeri eski bir alette olduğu gibi , bir alidad uzunluğunun sinüs hatasıyla değil, aletin açısal doğruluğu ile sınırlıdır .

Bir sekstant, göreli bir açıyı ölçtüğü için tamamen sabit bir nişan gerektirmez. Örneğin, hareket halindeki bir gemide sekstant kullanıldığında, hem ufuk hem de gök cismi görüntüsü görüş alanında hareket edecektir. Bununla birlikte, iki görüntünün göreceli konumu sabit kalacaktır ve kullanıcı gök cismi ufka dokunduğunda bunu belirleyebildiği sürece, ölçümün doğruluğu hareketin büyüklüğüne kıyasla yüksek kalacaktır.

Sekstant elektriğe (birçok modern navigasyon biçiminin aksine) veya bu nedenle insan tarafından kontrol edilen sinyallere (GPS uyduları gibi) dayanan herhangi bir şeye bağımlı değildir. Bu nedenlerle, gemiler için son derece pratik bir yedek navigasyon aracı olarak kabul edilir.

Tasarım

Bir sekstant çerçevesi, bir dairenin (60°) yaklaşık 16'sı olan bir sektör şeklindedir , dolayısıyla adı ( sextāns, sextantis , "altıda bir" için Latince kelimedir). Hem daha küçük hem de daha büyük araçlar kullanımdadır (veya kullanılıyordu): oktant , beşli (veya beşli ) ve (çift yansıtıcı) kadran açıklık sektörleri , bir dairenin (45 °) yaklaşık 18'i , bir dairenin 15'i ( 72°) ve 14 daire (90°). Bu araçların tümü "sektant" olarak adlandırılabilir.

deniz sekstantı
Güneşin ufkun üzerindeki yüksekliğini ölçmek için sekstantı kullanma

Çerçeveye "ufuk aynası", indeks aynasını hareket ettiren bir indeks kolu , bir nişan teleskopu, güneşlikler, dereceli bir ölçek ve doğru ölçümler için bir mikrometre tambur göstergesi eklenmiştir . Ölçek, işaretli derece bölümleri, indeks kolunun döndüğü açının iki katını kaydedecek şekilde derecelendirilmelidir. Oktant, sekstant, quintant ve kadran ölçekleri sırasıyla sıfırın altından 90°, 120°, 140° ve 180°'ye derecelendirilir. Örneğin, gösterilen sekstant, -10° ile 142° arasında derecelendirilmiş bir ölçeğe sahiptir ve bu temelde bir beşlidir: çerçeve, indeks kolunun ekseninde 76°'lik bir açıya sahip bir dairenin sektörüdür.

İkili ölçekli okumanın gerekliliği, sabit ışın (aynalar arasındaki), nesne ışınının (görülen nesneden gelen) ve indeks aynaya dik olan normalin yönünün dikkate alınmasından kaynaklanır. İndeks kolu 20° gibi bir açıyla hareket ettiğinde, sabit ışın ile normal arasındaki açı da 20° artar. Ancak gelme açısı yansıma açısına eşittir, dolayısıyla nesne ışını ile normal arasındaki açı da 20° artmalıdır. Sabit ışın ve nesne ışını arasındaki açı bu nedenle 40° artmalıdır. Bu, grafikte gösterilen durumdur.

Bugün piyasada iki tür ufuk aynası var. Her iki tür de iyi sonuçlar verir.

Geleneksel sekstantlar, görüş alanını ikiye bölen bir yarım ufuk aynasına sahiptir. Bir tarafta ufuk manzarası var; diğer tarafta, gök cismi görünümü. Bu türün avantajı, hem ufuk hem de gök cismi olabildiğince parlak ve net olmasıdır. Bu, ufkun ve/veya bir yıldızın görülmesinin zor olabileceği gece ve puslu havada daha iyidir. Ancak, gök cisminin en alt uzvunun ufka değmesini sağlamak için gök cismini süpürmek gerekir.

Tüm ufuk sekstantları, ufkun tam bir görünümünü sağlamak için yarı gümüş bir ufuk aynası kullanır. Bu, göksel bir cismin alt uzvunun ufka ne zaman değdiğini görmeyi kolaylaştırır. Çoğu manzara güneş veya ay olduğundan ve bulutlu olmadan pus nadir olduğundan, yarı ufuk aynasının düşük ışık avantajları pratikte nadiren önemlidir.

Her iki tipte de daha büyük aynalar daha geniş bir görüş alanı sağlar ve böylece gök cismi bulmayı kolaylaştırır. Modern sekstantlar genellikle 5 cm veya daha büyük aynalara sahipken, 19. yüzyıl sekstantları nadiren 2,5 cm'den (bir inç) daha büyük bir aynaya sahipti. Bunun nedeni, büyük ölçüde, hassas düz aynaların üretimi ve gümüş için daha ucuz hale gelmesidir .

Yapay bir ufuk, siste, aysız gecelerde, sakin bir durumda, bir pencereden bakarken veya ağaçlarla veya binalarla çevrili arazide olduğu gibi, ufuk görünmez olduğunda yararlıdır. Yapay ufkun iki ortak tasarımı vardır. Yapay bir ufuk, kullanıcının vücut ile yansıması arasındaki mesafeyi ölçmesine ve ikiye bölmesine izin veren, rüzgardan korunan bir su havuzundan oluşabilir. Başka bir tasarım, kabarcıklı sıvı dolu bir tüpün doğrudan sekstanta monte edilmesini sağlar.

Çoğu sekstant, güneşi izlerken ve pus etkilerini azaltırken kullanım için filtrelere sahiptir. Filtreler genellikle, pus ve güneşin parlaklığını azaltmak için tek başına veya kombinasyon halinde kullanılabilen, giderek koyulaşan bir dizi camdan oluşur. Bununla birlikte, filtre çerçevesini çevirerek karanlık derecesinin ayarlandığı ayarlanabilir polarize filtreli sekstantlar da üretilmiştir.

Çoğu sekstant , görüntüleme için 1 veya 3 güçlü bir monoküler monte eder . Birçok kullanıcı, daha geniş, daha parlak bir görüş alanına sahip ve geceleri kullanımı daha kolay olan basit bir nişan tüpünü tercih eder. Bazı denizciler, aysız gecelerde ufku görmeye yardımcı olmak için ışığı güçlendiren bir monoküler monte eder. Diğerleri aydınlatılmış bir yapay ufuk kullanmayı tercih eder.

Profesyonel sekstantlar, bir tıklama-durdurma derecesi ölçüsü ve bir dakikayı , bir derecenin 1/60'ını okuyan bir solucan ayarı kullanır . Çoğu sextants ayrıca şunlardır sürmeli 0.1 dakikaya okur solucan kadranında. 1 dakikalık hata yaklaşık bir deniz mili olduğu için, göksel navigasyonun mümkün olan en iyi doğruluğu yaklaşık 0.1 deniz milidir (200 m). Denizde, birkaç deniz mili içinde, iyi bir görüş mesafesi içinde sonuçlar kabul edilebilir. Çok yetenekli ve deneyimli bir denizci, konumu yaklaşık 0.25 deniz mili (460 m) hassasiyetle belirleyebilir.

Sıcaklıktaki bir değişiklik arkı çarpıtarak yanlışlıklara neden olabilir. Birçok denizci, sekstantlarının dış sıcaklıklarla dengeye gelmesi için kabinin dışına yerleştirilebilmesi için hava koşullarına dayanıklı kılıflar satın alır. Standart çerçeve tasarımlarının (resme bakın) sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan diferansiyel açısal hatayı eşitlemesi beklenir. Kol, gövde ısısının çerçeveyi bükmemesi için yaydan ve çerçeveden ayrılmıştır. Tropikal kullanım için sekstantlar genellikle güneş ışığını yansıtmak ve nispeten serin kalmak için beyaza boyanır. Yüksek hassasiyetli sekstantlar bir invar (özel bir düşük genleşmeli çelik) çerçeveye ve yaya sahiptir. Bazı bilimsel sekstantlar kuvars veya seramikten daha da düşük açılımlarla yapılmıştır. Birçok ticari sekstant, düşük genleşmeli pirinç veya alüminyum kullanır. Pirinç, alüminyumdan daha düşük genleşmelidir, ancak alüminyum sekstantlar daha hafiftir ve kullanımı daha az yorucudur. Bazıları, kişinin eli daha az titrediği için daha doğru olduklarını söylüyor. Katı pirinç çerçeve sekstantları, şiddetli rüzgarlarda veya gemi ağır denizlerde çalışırken sallanmaya karşı daha az hassastır, ancak belirtildiği gibi önemli ölçüde daha ağırdır. Alüminyum çerçeveli ve pirinç yaylı sekstantlar da üretilmiştir. Esasen, bir sekstant, her gezgin için son derece kişiseldir ve kendilerine en uygun özelliklere sahip olan modeli seçerler.

Uçak sekstantları artık üretilmiyor, ancak özel özelliklere sahipti. Çoğu, aynı hizada bir pencereden manzarayı izlemeye izin veren yapay ufuklara sahipti. Bazıları, yapay ufuk sıvısındaki rastgele ivmeleri telafi etmek için görüş başına yüzlerce ölçüm yapmak için mekanik ortalamalayıcılara da sahipti. Daha eski uçak sekstantlarının iki görsel yolu vardı, biri standart, diğeri ise birinin kucağındaki sekstantın üzerinden doğrudan görüş sağlayan açık kokpitli uçaklarda kullanılmak üzere tasarlanmıştı. Daha modern uçak sextants vardı periskobik yukarıda sadece küçük projeksiyon ile uçak gövdesinin . Bunlarla, navigatör görüşlerini önceden hesapladı ve ardından konumlarını belirlemek için gözlemlenen ve öngörülen vücut yüksekliği arasındaki farkı kaydetti.

bir manzara almak

Bir görüş (ya da ölçü arasındaki açı) güneş , bir yıldız ya da bir gezegen ve ufuk 'yıldız ile yapılır teleskop görünür bir ufuk ile sekstant monte'. Denizdeki bir gemide , sisli günlerde bile, daha kesin ve daha iyi bir ufuk sağlamak için suyun üzerinde alçak bir yükseklikten bir görüş yapılabilir. Navigatörler, yaya parmaklarla dokunmaktan kaçınarak, sekstantı sağ elinde tutamağından tutar.

Bir güneş görüşü için, hem indeks aynayı hem de göz hasarını önlemek için tasarlanmış ufuk aynasını kaplayan "gölgeler" gibi kamaşmanın üstesinden gelmek için bir filtre kullanılır . İndeks çubuğunu sıfıra ayarlayarak güneş teleskopla izlenebilir. İndeks çubuğunu serbest bırakarak (bir sıkıştırma vidasını gevşeterek veya modern aletlerde hızlı serbest bırakma düğmesini kullanarak), güneşin görüntüsü yaklaşık olarak ufuk seviyesine getirilebilir. Ufku görebilmek için ufuk aynası gölgesini geri çevirmek gerekir ve ardından indeks çubuğunun ucundaki ince ayar vidası , güneşin alt eğrisi ( alt uzuv ) ufka değene kadar çevrilir . Sekstantı teleskobun ekseni etrafında " sallamak ", okumanın alet dikey olarak tutularak alınmasını sağlar. Görüş açısı daha sonra sağlanan mikrometre veya verniye ölçeği kullanılarak yay üzerindeki ölçekten okunur. Görüşün kesin zamanı da aynı anda not edilmeli ve gözün deniz seviyesinden yüksekliği kaydedilmelidir.

Alternatif bir yöntem, navigasyon tablolarından güneşin mevcut irtifasını (açısını) tahmin etmek , ardından indeks çubuğunu yay üzerindeki o açıya ayarlamak, uygun gölgeleri sadece indeks aynasına uygulamak ve aleti doğrudan ufka yönelterek süpürmektir. teleskopta güneş ışınlarının bir parlaması görülene kadar bir yandan diğer yana. Daha sonra yukarıdaki gibi ince ayarlar yapılır. Bu yöntemin yıldızları ve gezegenleri gözlemlemek için başarılı olma olasılığı daha düşüktür.

Yıldız ve gezegen manzaraları normalde deniz alacakaranlığı sırasında şafakta veya alacakaranlıkta çekilirken, hem gök cisimleri hem de deniz ufku görülebilir. Gövde teleskopta sadece bir nokta olarak göründüğü için gölge kullanmaya veya alt uzuvları ayırt etmeye gerek yoktur . Ay gören olabilir, ancak çok hızlı hareket görünmektedir sahip gibi görünmektedir farklı boyutlarda farklı zamanlarda ve kimi zaman yalnızca alt veya üst ekstremite onun nedeniyle ayırt edilebilir faz .

Bir görüş alındıktan sonra çeşitli matematiksel işlemlere bakılarak bir konuma indirilir. En basit görüş azaltma , bir küre üzerinde görülen gök cisminin eşit yükseklikteki çemberini çizmektir. Bu dairenin bir ölü hesap yolu veya başka bir görüşle kesişmesi, daha kesin bir konum verir.

Sekstantlar, örneğin bir gök cismi ile diğeri arasındaki ve karadaki işaretler arasındaki diğer görünür açıları ölçmek için çok doğru bir şekilde kullanılabilir . Yatay olarak kullanıldığında, bir sekstant bir iki önemli noktalara arasındaki belirgin bir açı ölçer fener ve kilise sonra mesafe bulmak için kullanılabilir sivri, kapalı ya da deniz üzerinden (iki önemli noktalara arasındaki mesafe temin bilinir). Dikey el arasındaki açının bir ölçüm fener bilinen yükseklikte bir fener ve deniz seviyesinde tabanında da kapalı mesafe için de kullanılabilir.

Ayarlama

Enstrümanın hassasiyeti nedeniyle, aynaları ayardan çıkarmak kolaydır. Bu nedenle bir sekstant sık sık hatalara karşı kontrol edilmeli ve buna göre ayarlanmalıdır.

Gezgin tarafından ayarlanabilen dört hata vardır ve bunlar aşağıdaki sırayla kaldırılmalıdır.

diklik hatası
Bu, indeks aynasının sekstant çerçevesine dik olmadığı zamandır. Bunu test etmek için, indeks kolunu yay üzerine yaklaşık 60° açıyla yerleştirin ve yay sizden kol mesafesinde uzakta olacak şekilde sekstantı yatay olarak tutun ve indeks aynasına bakın. Sekstantın yayı aynaya kırılmadan devam ediyormuş gibi görünmelidir. Bir hata varsa, o zaman iki görünüm bozuk görünecektir. Arkın yansıması ve doğrudan görünümü sürekli görünene kadar aynayı ayarlayın.
yan hata
Bu, ufuk camı/ayna aletin düzlemine dik olmadığında meydana gelir. Bunu test etmek için önce indeks kolunu sıfırlayın, ardından sekstant boyunca bir yıldız gözlemleyin. Ardından, yansıyan görüntünün dönüşümlü olarak doğrudan görünümün üstünden ve altından geçmesi için teğet vidayı ileri geri döndürün. Bir konumdan diğerine geçerken, yansıyan görüntü doğrudan yansıtılmayan görüntünün üzerinden geçerse, herhangi bir yan hata yoktur. Bir tarafa geçerse yan hata vardır. Kullanıcı, sekstantı yan tarafında tutabilir ve gün boyunca sekstantı kontrol etmek için ufku gözlemleyebilir. İki ufuk varsa yan hata vardır; ufuk camını/aynayı yıldızlar tek bir görüntüde birleşene veya ufuklar tek bir görüntüde birleşene kadar ayarlayın. Yan hata genellikle gözlemler için önemsizdir ve göz ardı edilebilir veya sadece elverişsiz bir düzeye indirilebilir.
kolimasyon hatası
Bu olduğunda, teleskop veya tek gözlü değildir paralel için düzlem Sekstant. Bunu kontrol etmek için iki yıldızı 90° veya daha uzak mesafede gözlemlemeniz gerekir. Görüş alanının solunda veya sağında iki yıldızı çakıştırın. Yıldızların görüş alanının diğer tarafına geçmesi için sekstantı hafifçe hareket ettirin. Ayrılırlarsa , kolimasyon hatası vardır. Modern sekstantlar nadiren ayarlanabilir teleskoplar kullandıklarından, kolimasyon hatası için düzeltilmesine gerek yoktur.
Dizin hatası
Bu, indeks kolu sıfıra ayarlandığında indeks ve ufuk aynaları birbirine paralel olmadığında meydana gelir. İndeks hatasını test etmek için indeks kolunu sıfırlayın ve ufku gözlemleyin. Ufkun yansıyan ve doğrudan görüntüsü aynı hizada ise indeks hatası yoktur. Biri diğerinin üzerindeyse, indeks aynasını iki ufuk birleşene kadar ayarlayın. Bu, geceleri bir yıldızla veya ay ile yapılabilir.

Modern ABD Donanması eğitimi

15 yıllık bir aradan sonra , 2016 yılında ABD Deniz Kuvvetleri 30. Deniz Operasyonları Şefi , elektrik sistemlerine dayanmadığı için sekstantı bir yedek navigasyon cihazı olarak kullanma eğitiminin verilmesi talimatını verdi.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar