Бинокль
Многие оптические приборы: бинокли, прицелы, буссоли, дальномеры и другие приборы наблюдения имеют шкалы и сетки, градуированные в так называемых тысячных (делениях угломера). Откуда берётся такая единица измерения?
Угломер и тысячная
Деление угломера — это величина центрального угла, который соответствует дуге в 1/6000 доле (любой) окружности.
Длина дуги окружности радиуса R, соответствующая углу в одно деление угломера, равна:
С достаточным для практики округлением принимают, что длина этой дуги равна 1/1000 радиуса данной окружности. Этим и объясняется часто употребляемое наименование деления угломера — «тысячная». Тысячная также является единицей измерения углов, принятой на практике использования оптических угломерных инструментов (в артиллерии, военной топографии, геодезии). Фактически, одно деление угломера соответствует одной тысячной дальности.
В артиллерии существуют правила записи и произнесения выраженных в делениях угломера угловых величин. Например, угол, равный 450 тысячным, принято записывать как 4-50 и произносить как «четыре пятьдесят». Если в угол укладывается целое число больших делений угломера, то после дефиса записывается два нуля. Например угол в 90 градусов записывается как 15-00 и произносится как «пятнадцать ноль-ноль»).
Относительная ошибка, которая получается при округлении до тысячных, равна 5% то есть тысячная на 5% меньше деления угломера. На практике этой ошибкой пренебрегают.
Деление угломера (тысячная) позволяет легко переходить от угловых единиц к линейным и обратно, так как длина дуги, соответствующая делению угломера, на всех расстояниях равна одной тысячной длины радиуса, равного дальности до измеряемого объекта. Углу в одну тысячную соответствует дуга (а также стягивающая её хорда) на расстоянии 1000 м.
Углу в несколько тысячных (У) соответствует длина дуги (В), равная произведению одной тысячной дальности Д/1000, на угол, содержащий У тысячных, то есть В = (Д/1000) × У.
Отсюда получаются «формулы тысячных», имеющие широкое применение в угломерной практике:
В данных формулах Д — дальность до объекта в метрах; У — угол, под которым виден предмет в тысячных; В — высота (или ширина) объекта в метрах. В этих формулах используется длина хорды, а не дуги, однако при малых углах (до 15°) разница между длиной дуги и хорды не превышает одной тысячной, поэтому при практической работе они считаются равными.
Запоминанию формулы тысячной способствуют такое мнемоническое правило, как: «Дунул Ветер, Тысяча Упала».
Бинокль как оптический прибор
А теперь обратимся к биноклям. Различных модификаций бинокля очень много.
Бинокль (франц. binocle, от лат. bini — пара, два и oculus — глаз) — наиболее распространённый оптический прибор, предназначенный для наблюдения за удалёнными объектами двумя глазами. За счёт этого наблюдатель видит стереоскопическое изображение. Как измерительный прибор он используется для измерения углов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также определения дальности до предметов (если известны их размеры).
В каждой зрительной трубе бинокля на одном конце имеется вращающаяся окулярная трубка с окуляром, а на другом конце — объектив. Внутри самой трубы помещаются две призмы. Линзы и призмы в бинокле расположены так, что наблюдающий видит прямое и увеличенное изображение рассматриваемых предметов.
Для измерительных целей бинокль оснащён угломерной и дальномерной сеткой. Она нанесена на стеклянной пластинке, помещённой в правом монокуляре. Для неё требуется дополнительная настройка на резкость, поэтому окуляры бинокля фокусируются независимо друг от друга.
Угломерная сетка
Угломерная сетка — это обычно две взаимно перпендикулярные шкалы с делениями и без каких-либо числовых обозначений (или с обозначениями, позволяющими вычислить цену деления шкалы).
В различных биноклях угломерная сетка разная, учитывая её функциональные назначения. Например, в биноклях типов Б-3 – Б-8 она выглядит как на рисунке ниже.
Цена большого деления сетки (между длинными соседними штрихами) равна 0-10 (десять тысячных). Цена малого деления сетки (между длинными и короткими штрихами) равна 0-05 (5 тысячных). Разделив на глаз малое деление сетки на две части, углы можно измерять с точностью до двух-трёх делений угломера.
Углы в горизонтальной плоскости измеряют при помощи горизонтального ряда штрихов угломерной сетки. Чтобы измерить угол между двумя предметами, надо совместить какой-либо штрих шкалы с одним из них и подсчитать число делений против изображения второго. Умножив число делений на цену одного деления, получим величину измеряемого угла в тысячных.
Кроме горизонтальных делений, имеется ещё несколько вертикальных делений в тысячных, которые используются аналогично.
Практические примеры использования бинокля
Определить дальность до предмета (цели) при помощи угломерной сетки можно только в том случае, когда известны линейные размеры предмета или же размеры предмета, находящегося в непосредственной близости от цели. При этом используется «формула тысячных»:
Расстояние до объекта = (Размер объекта в метрах / Размер в тысячных) × 1000
Пример 1
Танк противника высотой 2,8 м. виден под углом 0-05. Определить расстояние до цели.
Решение. Д = (2,8 / 5) × 1000 = 560 м.
Пример 2
Расстояние до башни 100 м., а её угловая величина от основания до верха 2-20 соответственно. Определить высоту башни.
Решение. В = (100 / 1000) × 220 = 22 м.
Пример 3
После первого выстрела по пулемёту противника на расстояние 500 м. снайпер наблюдал отклонение трассы влево на одну фигуру от середины цели. Определить боковую поправку в тысячных.
Решение. У = (0,75 / 500) × 1000 = 1,5 тысячных.
При решении разных задач бывает необходимо перейти от градусного измерения углов к тысячным и наоборот.
Одному делению угломера (тысячной) будет соответствовать 0-01 = 3,6' = 216".
1° ≈ 0-17, 1-00 = 6°, 360° = 60-00.
Использование снайперского прицела
Угломерная сетка модернизированного бинокля имеет вид сетки снайперского прицела. На сетке нанесены:
• основной (верхний) угольник для прицеливания при стрельбе до 1000 м. (2);
• дополнительные угольники (ниже шкалы боковых поправок по вертикальной линии) для прицеливания при стрельбе на 1100, 1200 и 1300 м. (3);
• дальномерная шкала в виде сплошной горизонтальной и кривой пунктирной линий (4).
Шкала боковых поправок обозначена снизу (влево и вправо от угольника) цифрой 10, что соответствует десяти тысячным (0-10). Расстояние между двумя вертикальными чёрточками шкалы соответствует одной тысячной (0-01). Высота угольника и длинного штриха шкалы боковых поправок соответствует двум тысячным (0-02).
Дальномерная шкала рассчитана на высоту цели 1,7 м. (средний рост человека). Это значение высоты цели указано под горизонтальной линией. Над верхней пунктирной линией нанесена шкала с делениями, расстояние между которыми соответствует расстоянию до цели в 100 м. Цифры шкалы 2, 4, 6, 8, 10 соответствуют расстояниям 200, 400, 600, 800, 1000 м. Определить дальность до цели с помощью прицела можно по дальномерной шкале, а также по шкале боковых поправок.
Почитать по теме
1. Бинокли Б-6, Б-2, Б-3, Б-8, Бл-8 и Б-15. Руководство службы. — М.: Военное издательство МО Союза ССР, 1940. — 32 с.
2. Большая Советская Энциклопедия. Т. 3 / Гл. ред. А.М. Прохоров. – М.: Советская энциклопедия, 1970–1978.