САМОПИШУЩИЙ ТЕОДОЛИТ Советский патент 1927 года по МПК G01C1/06 

Для наблюдения над шарами-пилотами и для изучения физического состояния атмосферы по движениям шара-пилота и т.п., предлагается самопишущий теодолит.

На фиг. 1 теодолит изображен в боковом виде со стороны пишущего приспособления; на фиг. 2 - такой же вид при повороте на 90°; на фиг. 3 - вид в плане; на фиг. 4 изображен барабан теодолита в разрезе с изображением бокового вида метронома-замыкателя, расположенного внутри барабана; на фиг. 5 изображена часть барабана теодолита со снятой частично верхней крышкой и с изображением сверху метронома-замыкателя; на фиг. 6 - наружный передний вид метронома-замыкателя, и на фиг. 7 - боковой вид метронома-замыкателя.

На треноге 1, 2 (фиг. 1) укреплена ось 4, нижний конец которой с одетой на него гайкой защищается колпачком 3. Ось несет на себе диск 8, на котором расположен цилиндр теодолита, который может быть вращающимся около своей оси помощью заложенного внутрь часового механизма или неподвижным. Снаружи цилиндра теодолита одевается бумажная шкала 33 с делениями по кругу от 0° до 360° и по вертикали от 0° до 90°. Шкала закрепляется обычной пружиной, не показанной на чертеже. Внутри цилиндра заложен метроном-замыкатель и электрический элемент. В стенке цилиндра имеются дверцы, через которые можно сменить израсходованный элемент. Кроме сего, в стенке цилиндра, против метронома-замыкателя, имеются три отверстия (фиг. 5): для завода метронома, для переведения контакта, а в третьем отверстии показывается цифра, указывающая число секунд, через которое электрический ток будет давать замыкание тока. Число это может быть 5, 20, 30 и 60 секунд. Положение метронома-замыкателя показано на фиг. 4 и 5.

На верхней части цилиндра расположен теодолит, дающий 18-20-кратное увеличение, снабженный ломаной трубой; в одном колене заложен окуляр 43, 44, на другом об′ектив 37, соединенные кубом 35 с отражательной призмой. На средней горизонтальной части ломаной трубы, идущей над поверхностью цилиндра, надето зубчатое винтовое колесо 42. Последнее посредством промежуточного передаточного колесика 13 (фиг. 3) в зависимости от своего движения поднимает или опускает зубчатую рейку 25. Рейка ходит по двум направляющим 24 (фиг. 1), которые на прикрепленных к ним колесиках, при движениях горизонтального круга теодолита, могут свободно кататься вокруг всего цилиндра по ободку диска 8. На конце рейки 25 имеются два карандаша 26 и 28 (фиг. 1 и 2), которые при вращении вертикального круга передвигаются вверх или вниз и чертят одну вертикальную линию; при вращении горизонтального круга карандаши описывают две окружности вокруг всего цилиндра; при движениях одного и другого круга одновременно карандаши описывают на барабане пару некоторых кривых, характеризующих произведенное вращение. Около карандаша 26 имеется электромагнит 27, который при пропускании тока через катушку заставляет карандаш 26 подниматься вертикально вверх и делать на цилиндре вертикальную черточку. Точно так же электромагнит 29 при пропускании тока заставляет карандаш 28 делать горизонтальную черточку.

Если метроном-замыкатель (фиг. 4) пустить в ход, то электрический ток, при замыкании ветвится и проходит одновременно в оба электромагнита. Вся рейка 25 может быть при посредстве эксцентрика 17, 16, 20 (фиг. 2) отжата от зубчатого колеса 13 и, следовательно, раз′единена от вертикального разделенного круга теодолита 38, 39; при обратном движении эксцентрика рейка 25 колесиком 12 и пружиной 11 снова прижимается к колесу 13. К нижней части рейки 25 между карандашами 26 и 28 (фиг. 1, 2) прикреплен шнурок, который, перекидываясь через верх цилиндра по блочкам 14 и 15, поддерживает противовес 22. Если рейка 25 движется вверх, то противовес 22 движется вниз и обратно. Движения груза 22 происходят по направляющим рейкам 23. Последние на прикрепленных к ним колесиках могут по кромке диска 8 кататься вокруг цилиндра. Пространство, в котором передвигаются рейки 25 и противовес 22, закрыты легко от′емными медными чехлами. Таким образом, при горизонтальных вращениях теодолита одновременно вращаются, с одной стороны, рейки 25, с другой - противовес 22. Труба теодолита состоит из окуляра 43 и 44 обычного астрономического образца (фиг. 3) и об′ективной трубы 35, 37. На окулярную трубу насажены противовес 38 об′ективной трубы и червячное колесо 40, сцепленное с червяком, при помощи которого, при наблюдении, вращается весь теодолит в вертикальной плоскости и колесо 42, вращающее зубчатку 13, поднимающую и опускающую рейку 25. Эта часть трубы заканчивается пустотелым кубом 35, в котором заложена призма, отражающая лучи из об′ективной трубы в окуляр. С одной стороны куба 35 прикреплена объективная труба 37, с другой - противовес. Внутри цилиндра 33 заложен метроном-замыкатель (фиг, 4, 5), прикрепленный к нижнему дну цилиндра. Метроном приводится в движение часовой пружиной, вложенной в барабан 56. Пружина посредством зубчатого колена 57 передает свое движение на спусковое колесо. 58, движения которого регулируются маятником 49, дающим один удар в секунду. Это вращение передается на барабан-коллектор 59. Барабан-коллектор 59 представляет цилиндр из изолирующего материала с врезанными в него по производящим различной длины металлическими пластинками, металлически соединенными с осью цилиндра, приключенной к электромагнитам 27 и 29. К коллектору 59 прижимается стальной подвижкой контакт 63 (фиг. 5 и 7), укрепленный на эбонитовой пластинке, которая, в свою очередь, прикреплена к медной пластинке, имеющей отверстие с винтовой нарезкой для передвигания ее, а вместе с ней и контакта 63 вдоль барабана коллектора 59, посредством квадратной головки 60 винтовой оси. Эта же пластинка на нижнем конце имеет вырез, которым она ходит вдоль направляющего стержня. К контакту 63 присоединяется один полюс элемента. На конце винтовой оси 67 закреплена шестерня 61, служащая для передачи движения на диск-указатель 47 (фиг. 5). Диск-указатель имеет по окружности нарезку для сцепления с шестерней 61 и числа 5, 10, 20 и 60, обозначающие периоды замыканий тока в минуту.

Устройство метронома-замыкателя таково, что, вращая при помощи ключа диск 47 (фиг. 6), можно период замыкания и размыкания тока делать сколь угодно частыми; на чертеже показан диск, дающий возможность устанавливать замыкание каждые 5, 10, 20 и 60 секунд. Эти замыкания производятся цилиндром 59 путем перемещения скользящего контакта вдоль цилиндра по винтовой нарезке, заставляя его, в зависимости от положения, встречать при вращении барабана 59 различное число металлических прокладок и, следовательно, замыкать ток через любой промежуток времени.

Установка теодолита производится при помощи двух взаимно перпендикулярных уровней, расположенных сверху теодолита. Наблюдение производится следующим образом: выпустив шар-пилот, наблюдатель в тот же момент пускает в ход метроном, и с первого же момента следит за шаром-пилотом, сначала пользуясь мушками, затем, по истечении, например, полу-минуты, когда движения шара-пилота будут медленнее, наблюдатель включает бесконечные винты для горизонтального и вертикального круга. Во все время наблюдений задача наблюдателя заключается только в том, чтобы держать шар-пилот на перекрестке нитей трубы; все необходимые для этого движения будут записаны на шкале в виде двух непрерывных кривых, при чем расстояние между каждой парой точек кривых на вертикали будет равно расстоянию между карандашами.

Если при движении рейки, например, вверх, верхний карандаш почему-либо отстанет, то контролем может служить именно постоянство вертикального расстояния между кривыми, так как нижний карандаш вертикальных перемещений совершать не может. Точно так же при горизонтальных вращениях теодолита контролем служит верхний карандаш, не имеющий свободы перемещения в горизонтальном направлении.

После окончания наблюдения шкала снимается с цилиндра, на ней оказываются две непрерывные кривые, при чем на верхней отметки времени обозначены вертикальными штрихами, на нижней - горизонтальными.

Чтобы получить отсчеты вертикального и горизонтального кругов, достаточно определить положение точки нижней кривой по отношению к нанесенным на шкале делениям. При переходе наблюдаемого предмета через зенит, рейка 25 может быть, как сказано выше, отжата, переставлена на любое деление вниз; затем наблюдение продолжается дальше в прежнем порядке и без всяких изменений. При обработке легко указать поправку для получения отсчета вертикального круга, происшедшую от переставления рейки.

1. Самопишущий теодолит с ломаной оптической осью, отличающийся тем, что между треногой 1 и теодолитом расположен поворотный вокруг своей оси цилиндр 33, с надеваемой на него разграфленной бумагой, окулярная же часть трубы теодолита, поворотная вокруг своей оси при посредстве червяка и зубчатки 40, снабжена зубчатым колесом 42, при посредстве зубчатки 13 сцепленным с зубчатой рейкой 25, несущей в нижней своей части два электромагнита - один вертикальный 27, другой горизонтальный 29, с якорями, снабженными пишущими приспособлениями 26 и 28, расположенными против цилиндра 33, каковые пишущие приспособления при периодическом возбуждении электромагнитов 27 и 29 и при связанном с этим притяжении их якорей служат для отметок времени на цилиндре 33 - пишущее приспособление 26 - в виде вертикалькой черты, а пишущее приспособление 28 - в виде горизонтальной черты, сам же теодолит вместе с системой зубчатых колес, рейкой 25 и направляющими ее движение штангами 24 устроен поворотным вокруг вертикальной оси, а штанги 24, скрепленные в нижней своей части поперечной перекладиной снабжены роликами, катящимися при вращении теодолита по нижнему загнутому краю 8 цилиндра 33.

2. При указанном в п. 1 самопишущем теодолите применение, для отметок равных промежутков времени, приводимого в действие часовым механизмом замыкателя, отличающегося применением цилиндра 59 из изолирующего материала, со врезанными в него и соединенными с осью металлическими пластинами различной длины, и переставным в направлении параллельном оси цилиндра пружинным контактом 63, каковой замыкатель служит, при включении в цепь электромагнитов 27 и 29 одного теодолита или нескольких, для отметок равных промежутков времени, для указания же числа замыканий в единицу времени служит градуированный диск 47, сцепленный с зубчаткой 61, сидящей на оси 67, вращение которой обусловливает перемещение пружинного контакта 63 вдоль цилиндра 59.