ДАЛЬНОМЕР С ДВУМЯ ЗРИТЕЛЬНЫМИ ТРУБАМИ, ОБЪЕКТИВЫ КОТОРЫХ РАСПОЛОЖЕНЫ ПО КОНЦАМ БАЗЫ Советский патент 1928 года по МПК G01C3/14 

Предлагаемое изобретение касается дальномера с двумя зрительными трубами, об′ективы которых расположены по концам базы. В известных дальномерах этого рода в каждом пункте имеется не только об′ектив, но и полная зрительная труба. Способ измерения в этих известных дальномерах основан на том, что каждая из труб наводится на наблюдаемый предмет, при чем положение, которое трубы занимают относительно базы, передается электрическим путем на принадлежащее к каждой трубе приспособление так, что этим приспособлением указывается расстояние до наблюдаемого предмета. В предлагаемом же дальномере окуляры обеих зрительных труб установлены на одном из концов базы и приспособлены для бинокулярного зрения. На пути лучей от каждого из об′ективов, в месте их установки, имеется несколько марок, расположенных таким образом, что получаемые от каждых двух соответствующих марок стереоскопические изображения лежат в одном и том же кажущемся расстоянии. При этом одна из зрительных труб имеет установочное приспособление, которое позволяет совмещать пространственное изображение наблюдаемого предмета со стереоскопическими изображениями марок.

На чертеже фиг. 1 изображает схему расположения дальномера и наблюдаемого предмета; фиг. 2 - боковой вид с частичным разрезом части дальномера, устанавливаемой на правом конце базы; фиг. 3 - то же, вид сверху, фиг. 4 и 5 - вид сбоку и сверху части дальномера, устанавливаемой на левом конце базы; фиг. 6 и 7 - то же, в большем масштабе.

На фиг. 1 через A₁ и A₂ обозначено расположение об′ективов по концам базы и через В - наблюдаемый предмет. Угол α заключен между прямыми и соединяющими наблюдаемый предмет с обоими концами базы. β обозначает угол, образуемый прямыми и Между расстоянием и длиной базы имеется зависимость:

при чем известными величинами в этой зависимости будут длина базы и углы α и β. От величины угла α зависит, как это известно в стереоскопических дальномерах с базой внутри инструмента, перестановка установочного приспособления из нулевого положения, имеющая целью совместить пространственное изображение наблюдаемого предмета и стереоскопические изображения марок. После того, как достигнуто упомянутое совмещение, угол α может быть определен при помощи соответствующих делений шкалы. Если, кроме того, еще определить угол β, то искомое расстояние легко может быть определено из уравнения

Для автоматического же отсчета расстояний, без решения вышеприведенного уравнения, дальномер снабжен установочным приспособлением l¹ l² и приспособлением для отсчета расстояний, состоящим из логарифмической шкалы q³ расстояний и указателя (фиг. 6 и 7). Зрительная труба дальномера, имеющая упомянутое установочное приспособление, связана с приспособлением для отсчета расстояний таким образом, что при перестановке установочного приспособления часть q⁴ приспособления для отсчета расстояний перемещается к ее опоре q¹ пропорционально log sin α. Другая же часть t³ приспособления для отсчета расстояний, соединенная с установочным и визирным приспособлением, при перестановке этих приспособлений, передвигается по отношению к опоре q¹ пропорционально log sin (α+β). Если при таком механизме желательно учитывать переменную длину базы, то для этого дальномер снабжается рядом указателей, из коих каждый относится к определенной длине базы.

Изображенная на фиг. 2, 3 (правая) часть дальномера состоит из основания а¹, снабженного цапфой а², надеваемой на стойку, и двумя кронштейнами а³ и а⁴, общая ось которых пересекает под прямым углом ось цапфы а². В этих опорах вращается тело b, по отношению к которому вращается камера с¹ вокруг цапфы c². При этом ось цапфы с² пересекает под прямым углом общую ось опор a³ и a⁴. С камерой с¹, при помощи скобы с³, соединена наглухо трубка с⁴, которая в свою очередь, при посредстве цапфы с⁵, соединяется с мостиком с⁷, прикрепленным двумя кольцами с⁶ к телу b. Камера с¹ имеет в себе об′ектив d¹, ось которого пересекает под прямым углом ось цапфы с². За об′ективом d¹ и около фокусной плоскости об′ектива расположены призма d² и собирающая линза d³. В фокальной же плоскости об′ектива находится прикрепленная оправой е¹ к телу b стеклянная пластинка е² в виде кольца, центр которого (фиг. 3) совпадает с осью цапфы с². Угловые расстояния между соседними марками е³ пластинки е² равны между собою; каждые три марки образуют группу, при чем расстояния отдельных марок группы до оси возрастают. Труба с⁴ заключает в себе две призмы d⁴ и d⁵, а также собирательную линзу d⁶. Посредством помещенной в теле b отражательной призмы ƒ¹, выходящие из призмы d⁵ лучи подводятся к имеющейся на левом конце тела b линзе ƒ², ось которой совпадает с общей осью опор а³ и а⁴. В камере с¹ имеется зрительная труба, заключающая в себе оптические части - об′ектив g¹, вращающуюся призму g² и окуляр g³, g⁴, при чем ось об′ектива g¹ параллельна оси об′ектива d¹. Противовес h служит для того, чтобы удерживать центр тяжести системы тела b с приделанными к ней частями на геометрической оси опор а³ и а⁴.

Изображенная на фиг. 4-7 (левая) часть дальномера состоит из основания i¹, снабженного цапфой i², надеваемой на стойку, и двумя кронштейнами i³, i⁴, общая ось которых пересекает под прямым углом ось цапфы i², тела j, вращающегося в этих опорах, трубы k¹, соединенной с мостиком k³, прикрепленным к этому телу помощью двух колец k², и снабженной цапфой k⁴, ось которой пересекает под прямым углом общую ось опор i³ и i⁴. Помощью скоб k⁵ с этой трубкой соединена наглухо окулярная трубка k⁶. Трубка k¹ имеет в головке k⁷ два преломляющих клина l¹ и l², с оправами которых связаны конические шестерни m¹ и m². С этими шестеренками сцепляется коническая шестеренка m³ с приводной кнопкой m⁴. За клиньями l¹ и l² в трубе k¹ расположен об′ектив l³ и крышевидная призма l⁴, при чем ось об′ектива l³ пересекается под прямым углом с осью цапфы так, что точка пересечения совпадает с задней главной точкой об′ектива. В фокальной плоскости об′ектива l³ имеется прикрепленная оправой n¹ к телу j стеклянная пластинка в виде кольца, центр которого совпадает с осью цапфы k⁴, и которая снабжена марками n³. Расположение этих марок аналогично расположению марок с³ на правом приборе дальномера. Окуляр l⁵, l⁶ поддерживается окулярной трубкой k⁶. Последняя соединена с трубкой о¹, вращающейся вокруг пустой цапфы о², ось которой совпадает с осью цапфы k⁴. На конце тела j имеется собирательная линза р¹, которая принимает лучи, выходящие из линзы ƒ² правого прибора дальномера и передает их на отражательную призму р², расположенную внутри тела j (фиг. 4). В трубке о¹ имеется отражательная призма p³, которая принимает выходящие из призмы р² лучи, и рассеивающая линза р⁴, которая вместе с линзой р¹ составляет собирательную систему с относительно длинным фокусным расстоянием и окуляр р⁵, р⁶, при чем между этими двумя оптическими частями помещается зеркальная призма р⁷. Взаимное расстояние между осями визирования обоих окуляров l⁵, l⁶ и р⁵, р⁶ равно среднему расстоянию между глазами человека. В опорной части q¹, прикрепленной в головке k⁷ трубы, вращается вал q², на который насажена шайба q⁴ с логарифмической шкалой q³. На вал q² насажено зубчатое колесо q⁵, зубья которого расположены по спиральной линии. С этим зубчатым колесом сцепляется другое зубчатое колесо q⁶, зубья которого расположены также по спиральной линии и которое заклинено на валу m⁵. Последний проходит через опору в головке k⁷ и имеет на конце коническую шестеренку m⁶, которая сцепляется с коническими колесами m¹ и m². Упор m⁷, действующий совместно с сидящим на валу m⁵ стерженьком m⁸, препятствует валу m⁵ сделать больше одного полного оборота. Вал m⁵ имеет на своем нижнем конце нарезку m⁹. В скобе к⁸ укреплен болт r¹, ось которого совпадает с осью цапфы k⁴. По этому болту может передвигаться втулка r², при чем ее вращение задерживается пружиной r³. На втулке r² может вращаться плечо r⁴, имеющее на своем конце гайку r⁵, навинчиваемую на вал m⁵. Плечо s¹ имеет две проушины s² и s³, при помощи которых оно вращается вокруг болта r¹ и захватывает штифтом s⁴ винтообразно изогнутую прорезь r⁶ втулки r². На конце плечо s¹ имеет пластинку s⁵, которая снабжена прорезью s⁶ (фиг. 7). В эту прорезь стержнем t² заходит плечо t¹, которое может вращаться около цапфы q⁷. Плечо t¹ имеет на конце пластинку t³ в виде кольца, которая снабжена логарифмическими делениями t⁴, обозначающими длину базы, и которая при вращении плеча t¹ движется вдоль шкалы расстояния q³. Спиральная пружина t⁵ стремится непрерывно вращать плечо t¹ в таком направлении, в котором обозначения расстояний уменьшаются, т.-е. если смотреть сверху, то обратно направлению часовой стрелки. Помощью противовеса u (фиг. 5) достигают того, что центр тяжести тела j вместе с укрепленными на нем частями совпадает с общей геометрической осью опор i³ и i⁴.

Действие предлагаемого дальномера заключается в следующем: оба прибора (правый и левый), составляющие дальномер, каждый на своем месте установки, насаживаются на стойку в таком взаимном положении, что общая ось опор а³ и а⁴ составляет, приблизительно, прямую линию с общей осью опор i³ и i⁴, что может быть установлено с помощью вспомогательных подзорных труб. После этого, находящийся на левом конце базы наблюдатель, смотря левым глазом в окуляр l⁵ и l⁶ и правым глазом - в окуляр р⁵ и р⁶, приводит левый прибор дальномера вращением около цапфы i² и наклоном около общей оси опор i³ и i⁴ в такое положение, чтобы даваемое об′ективом l³ изображение измеряемого об′екта находилось в поле зрения окуляра l⁵, l⁶. Одновременно находящийся на правой оконечности базы наблюдатель, пользуясь окуляром g³, g⁴, приводит правый прибор дальномера вращением около цапфы а² и наклонением около общей оси опор a³ и а⁴ в такое положение, чтобы получающееся в об′ективе g¹ изображение измеряемого об′екта находилось в поле зрения окуляра g³, g⁴. Вследствие этого положения, об′ектив d¹ с помощью линзы d³ отбрасывает к месту пластины с марками изображения наблюдаемого предмета. Это изображение линзой d⁶ изображается в месте нахождения ƒ² и полученная там картина изображается системой p¹, p⁴ в ноле зрения окуляра p⁵, p⁶. Вместе с находящимся в поле зрения окуляра l⁵, l⁶ изображением определяемого об′екта там же видны всегда две или три марки n³. Равным образом, вместе с лежащим в поле зрения окуляра р⁵, р⁶ изображением определяемого предмета видны всегда две, или три марки e³. Вследствие малой величины угла (α на фиг. 1), заключающегося между линиями, соединяющими определяемый предмет и обе крайних точки базы (линии А¹В и А²В на фиг. 1), по крайней мере одна из видимых марок в поле зрения окуляра l⁵, l⁶ будет видна всегда и в поле зрения окуляра р⁵, р⁶. Соответствующими одна другой будут при этом те марки, которые имеют по отношению к средним маркам групп (обозначенные на чертеже е⁰ и n⁰) одинаковое расположение; таким образом, марке e³ соответствует отсчитываемая от марки e⁰ влево третья марка, а марке n³ соответствует та марка, которая отсчитывается влево от марки n⁰, как третья марка. Каждые две соответствующие друг другу марки при рассматривании обоими глазами дают стереоскопическую марку, при чем, вследствие того, что марки расположены уступами, по три в группу, и притом так, что в каждом поле зрения видимы, самое большее, одновременно три марки, достигается то, что всегда только соответствующие друг другу марки могут дать стереоскопическую марку. Видимые в полях зрения окуляров l⁵, l⁶ и p⁵, p⁶ изображения определяемого предмета дают при рассматривании обоими глазами пространственное изображение измеряемого предмета. Если находящийся на левом конце базы наблюдатель подействует на кнопку m⁴, то клинья l¹ и l², вращаясь один относительно другого, изменят кажущееся расстояние до пространственного изображения измеряемого об′екта, между тем как кажущееся удаление стереоскопических марок является независимым от взаимного положения клиньев. Производство измерений состоит в том, что находящийся на левом конце базы наблюдатель действует на кнопку m⁴ в таком направлении и настолько, что пространственное изображение определяемого предмета приходит в то кажущееся удаление, в котором расположены стереоскопические марки. Если это равенство кажущихся удалений достигнуто, то одна и та же черта деления t⁴, которая соответствует длине базы (линия A¹А² на фиг. 1) показывает на шкале q³ удаление определяемого предмета от левой оконечности базы (длина линии А¹B на фиг. 1). Линии, на которых находятся зубья зубчатых колес q⁵ и q⁶, имеют такое начертание, что при действии на кнопку m⁴ шайба q⁴ вращается относительно опоры q¹ на такой угол, который пропорционален логарифму синуса того угла, на который отклоняются при взаимном вращении клиньев l¹ и l² проходящий осевой луч; таким образом, когда действием на кнопку m⁴ будет установлено упомянутое совпадение кажущихся удалений, то шайба q⁴ вращается относительно опоры q¹ на угол, который равен логарифму синуса α. Действие на кнопку m⁴ обусловливает далее вращение вала m⁵; вследствие этого, при посредстве винтовой передачи m⁹, r⁵, происходит перестановка плеча r⁴ вдоль болта r¹, в чем принимает участие и втулка r². Щель r⁶ имеет такое очертание, что перемещение втулки r² производится посредством штифта s⁴ вращением плеча s¹ относительно скобы k⁸ на угол α. Так как плоскость, заключающая направление оси болта r¹ и оси вала q² с плоскостью, пересекающей под прямым углом оптическую ось об′ектива l³ и заключающей в себе базу, составляет угол β (сравн. фиг. 1), то определяемый об′ект видим в средине поля зрения окуляра l⁵, l⁶, при чем первая из обеих указанных плоскостей составляет с плоскостью симметрии прорези s⁶, проходящей через ось болта r¹, всегда угол α+β. Прорезь s⁶ имеет такое начертание, что вращение, которое получает кольцевой сегмент t³ при изменении угла α+β относительно опоры q¹ пропорционально логарифму синуса (α+β). Шайба q⁴ и пластинка t³ получают вследствие этого при вращении трубы k¹ около цапфы k⁴ и действии на кнопку m⁴ продольное взаимное перемещение, которое равно логарифму синуса (α+β) минус логарифм синуса α.

Так как и шкала q³ (деления которой соответствуют расстоянию A¹B от левого конца базы до определяемого предмета), и шкала t⁴ (деления которой соответствуют базе А¹А²) являются логарифмическими с надлежаще подобранным масштабом, то всегда каждое из делений шкалы t⁴ (поскольку они употребляются в пределах области действия дальномера) показывает на шкале q³ ту именно величину A¹B, которая, определяясь вышеприведенным уравнением

дает расстояние до того предмета, который подвергается определению помощью базиса А¹А², соответствующего данному делению шкалы.

При изображенном положении дальномера, если предположить, что база равняется 50 м, то показание дальномера будет 1000 м, между тем, как при базе в 55 м расстояние равно 1100 м и при базе в 60 м показывает расстояние в 1200 м.

1. Дальномер с двумя зрительными трубами, об′ективы которых расположены по концам базы, отличающийся тем, что окуляры l⁵, l⁶ и р⁵, р⁶ (фиг. 4 и 5) обеих зрительных труб установлены на одном из концов базы и приспособлены для бинокулярного зрения, а на пути лучей от каждого из об′ективов l³ и d¹, в месте их установки, расположен ряд марок n³ и e³ (фиг. 3 и 5) таким образом, что получаемые от каждых двух соответствующих марок n³ и е³ стереоскопические изображения лежат в одном и том же кажущемся расстоянии, и одна из зрительных труб снабжена установочным приспособлением, напр., передвижными клиньями l₁ и l₂ (фиг. 6) с целью возможности совмещения пространственного изображения наблюдаемого предмета и стереоскопических изображений марок.

2. Форма выполнения указанного в п. 1 дальномера, отличающаяся тем, что при об′ективе d¹, расположенном отдельно от соответствующего ему окуляра, применена оптическая система d³, d⁴, d⁶, d⁵, ƒ¹ и ƒ², дающая увеличенное изображение поля зрения об′ектива d¹ и служащая для направления лучей к окуляру р⁴, р⁵, р⁶, установленному на другом конце базы (фиг.2, 3).

3. Форма выполнения указанного в п. 1 дальномера, отличающаяся применением визирного приспособления, напр., в виде зрительной трубы g¹, g², g³, g⁴, оптическая ось которого всегда остается расположенной параллельно оптической оси об′ектива d¹ и которое служит для получения изображения наблюдаемого предмета в соответствующем окуляре p⁵, p⁶ (фиг. 2, 3).

4. Форма выполнения указанного в п.п. 1 и 3 дальномера, отличающаяся тем, что каждый из двух об′ективов d¹ и l³ устроен вращающимся вокруг оси, расположенной перпендикулярно оси об′ектива и проходящей через заднюю главную его точку, и связан с соответствующим ему визирным приспособлением таким образом, что ось об′ектива принимает участие в движениях визирного приспособления, соответствующие же марки е³ и n³ при об′ективах нанесены на поверхностях плоских колец е² и n², центры которых совпадают с осью вращения соответствующего объектива (фиг. 2, 3, 6 и 7).

5. Форма выполнения указанного в п. 1 дальномера, отличающаяся тем, что снабженная установочным приспособлением l¹ l² зрительная труба дальномера таким образом связана с приспособлением для отсчета расстояний, состоящим из логарифмической шкалы q³ расстояний и указателя, что при перестановке установочного приспособления одна часть q⁴ приспособления для отсчета расстояний перемещается по отношению к ее опоре q¹ пропорционально логарифму синуса угла, образуемого пересечением обеих визирных линий при каждом положении установочного приспособления, другая же часть t³ приспособления для отсчета расстояний таким образом соединена с установочным и визирным приспособлением, что при перестановке установочного и визирного приспособлений эта часть t³ передвигается по отношению к опоре q¹ пропорционально логарифму синуса суммы двух углов - одного, образованного пересечением обеих визирных линий, и другого, образуемого визирной линией с базой (фиг. 6, 7).

6. Дальномер по п. 5, отличающийся рядом указателей, при чем каждый из них относится к определенной длине базы.