ЭСБЕ/Дальномер
Дальномер. — Прибор, служащий для определения расстояния без непосредственного его измерения. Д. употребляются как в геодезии на съемках для ускорения работы в тех случаях, когда расстояние не требуется знать весьма точно, так и в военном деле при стрельбе, когда непосредственное измерение расстояния до неприятеля обыкновенно невозможно. В геодезии употребляются исключительно Д., основанные на геометрическом начале определения высоты равнобедренного треугольника по данному основанию и противолежащему углу. Основанием служит обыкновенно деревянный брусок (рейка), который ставится на одном конце той линии, длину которой требуется определить; на другом конце этой линии располагается угломерный снаряд, которым и измеряется угол между лучами зрения на концы основания. Основание, или базис, может быть постоянным или переменным, соответственно чему Д. разделяется на два рода: с постоянным базисом и с постоянным углом. Определение расстояния сводится для дальномеров с постоянным базисом к измерению переменного угла, а для Д. с постоянным углом к измерению переменного базиса. В Д. первого рода рейки имеют некоторую постоянную длину, и Д. представляют зрительную трубу соединенную с угломерным снарядом; зная длину базиса и угол, ему противолежащий, легко вычислить расстояние, которое, очевидно, будет обратно пропорционально углу визирования. В Д. второго рода в зрительной трубе имеется постоянный угол, представляемый лучами зрения, направляющимися к двум горизонтальным нитям в окуляре. Поставив рейку вертикально на одном конце измеряемой линии, а трубу на другом, в окуляре получают изображение рейки, и наблюдатель отсчитывает число делений рейки, поместившееся между горизонтальными нитями. Чем расстояние больше, тем изображение рейки в окуляре делается меньше и, следовательно, тем большее число делений поместится между нитями. Определяют число отсчитанных делений при некотором данном расстоянии; всякое другое расстояние будет прямо пропорционально отсчитанному числу делений. По мере увеличения расстояния точность дальномерных определений уменьшается; на расстояниях не превосходящих 1 версты точность составл. около 1 сажени, т. е. около 1/500. — В геодезических инструментах Д. обыкновенно не представляет самостоятельного прибора, а устраивается при других инструментах, снабженных зрительными трубами. Так, например, нивелир-теодолит и нивелир Штамфера представляют вместе с тем Д. с постоянным базисом, а употребляемый на съемках кипрегель — Д. с постоянным углом. 

Почин применения дальномеров к военному делу принадлежит артиллерии; уже с 60-х годов ведутся испытания Д. различных систем. В период гладкой артиллерии, когда дистанции, на которых приходилось стрелять, были незначительны (400—700 саж.), когда тактические условия боя были иные сравнительно с настоящими, удовлетворялись глазомерным определением расстояний. С введением дальнобойной, нарезной артиллерии дистанции в 1000 саж. считаются средними, требование меткой и действительной стрельбы на расстояния в пределах досягаемости выстрелов (7—12 в.) не позволяет довольствоваться глазомерною оценкою расстояний. При определении дистанции на глаз возможная ошибка наблюдения может заключаться в пределах от 20 до 40% искомого расстояния. Всякое артиллерийское орудие в конечном результате при стрельбе дает возможность направить главную линию полета снарядов (среднюю траекторию) желательным образом. Соответствующее направление средней траектории достигается пристрелкою, состоящею в том, что наблюдают места падения или разрыва снарядов; изменяя дальность отдельных выстрелов, комбинируют падения так, что в конце концов попадают в цель. При перечисленных операциях глазомер пригоняется весьма широко, служа для оценки недолета и перелета снарядов. При помощи Д. может только ускориться пристрелка, т. е. нахождение угла возвышения орудия или высоты прицела, отвечающих данному расстоянию и данному положению цели: как бы ни был точен Д., он все-таки не может совершенно исключить необходимость пристрелки. Этот прибор дает расстояния в линейных величинах, и если бы в таблицах стрельбы столбцы установок (высоты прицела, отклонения целика и другие условия выстрела), раз определенных, оставались постоянными, то можно было бы по ним легко и точно перейти к линиям прицела. В действительности условия производства выстрела на данное расстояние для попадания в цель будут отличаться от табличных, потому что в каждом отдельном случае имеются свои причины, отклоняющие снаряды в ту или другую сторону, так что пристрелка является необходимым действием для окончательного установления соответствующих элементов выстрела.

От военного Д. требуется: 1) измерение дистанций при ошибках не более 1,5—2%, определяемого расстояния; 2) быстрота определения расстояния; 3) удобство переноски прибора, в особенности в тех случаях, когда Д. должен быть подвижен; 4) постоянство прибора, т. е. прибор не должен терять точности показания при перевозке и при передвижении; 5) простота устройства, гарантирующая простоту обращения с ним; 6) возможность определения расстояния до движущихся целей; 7) для обращения с прибором должно служить небольшое число людей. Способы измерения расстояний по существу разбиваются на акустический, оптический и геометрический. По первому способу отмечают разность моментов вылета снаряда из неприятельского орудия (световое явление, дым) и услышания звука этого выстрела; умножив отмеченное число единиц времени на скорость звука, получают искомую дистанцию. В этом случае принимают скорость распространения звука в воздухе постоянною (340 м в секунду). Ошибки в определении расстояний по этому способу могут достигать 10% и более, так как в действительности на скорость звука имеют влияние температура воздуха, направление ветра и т. п. К типу акустических Д. относится телеметр Лебулянже, фонотелеметр Тувенена и др. Телеметр Лебулянже состоит из стеклянной трубки А, заключенной в металлическую оправу В, обшитую кожей (чертеж 1).  Стеклянная трубка наполнена смесью дистиллированной воды и спирта; здесь же находится серебряный указатель — поплавок С, состоящий из двух дисков, соединенных стерженьком. Скорость падения указателя (когда трубка в вертикальном положении) в 25000 раз меньше скорости распространения звука в воздухе, причем смесь воды со спиртом подобрана так, что отношение между скоростями падения указателя в жидкости и распространения звука в воздухе при барометрических изменениях атмосферы остается постоянным. Трубку ставят отвесно в момент видимости выстрела — указатель падает; как только выстрел услышан, трубку снова приводят в горизонтальное положение — указатель устанавливается на некотором делении, по которому непосредственно читают дистанцию. Средняя ошибка при определении расстояния посредством телеметра Лебулянже составляет около 25°. Фонотелеметр Тувенена по идее — обыкновенный секундомер. Его пускают в момент появления неприятельского выстрела; остановившаяся стрелка телеметра укажет деление, по которому читается дистанция. Вообще акустические Д. характеризуются удобством переноски и простотою устройства; но в боевой обстановке они часто трудно применимы, так как невозможно разбираться в звуковых впечатлениях во время боя; часто отдельного выстрела нельзя ни наблюдать, ни слышать; кроме того, определение расстояний невозможно, если неприятель молчит.

Устройство оптических Д. основывается на изменении (фокусного) расстояния изображения предмета в зависимости от расстояний, в которых находится сам предмет (см. Диоптрика и Зрительные трубы). Теоретически рассуждая, возможно судить о расстоянии до наблюдаемого предмета по движению окуляра. Существенное затруднение устройства такого Д. состоит в том, что для измерения расстояний до 3-х в. с точностью до 5% необходима труба в 10 метр. длиной, употребление которой на практике в боевой обстановке немыслимо. Кроме того, увеличение «фокусного расстояния» объектива связано с изменением «увеличения» трубы, а это, в свою очередь, стоит в обратном отношении к «полю зрения» и «ясности» и т. п. В настоящее время нет средств к удовлетворительному решению вопроса об оптическом Д. Наиболее широкое применение имеют Д., устройство которых основано на геометрических началах (см. выше).

I. В основу определения дистанции берется один из размеров цели (стадия), который принимается известным, как-то: высота превышения над горизонтом пехотинца (5′), кавалериста (9′), артиллерийского орудия (З,5′-4′), ширина фронта батареи (около 65 шагов для шести орудийной батареи) и др.  При посредстве зрительной трубы измеряется угол зрения. По этим двум данным находится (черт. 2) дистанция: 

Для точности наблюдения направление должно быть перпендикулярно базе (постоянное требование). На точность показания этого Д. влияют следующие причины: размеры, которые принимаются постоянными, на самом деле переменны; наконец, большое значение имеет ясность видения цели, ее контуров и пр. Ошибка на 3—4 версты достигает 8—10%. 

II. База находится в самом приборе, измеряются углы, прилежащие к базе (в случае горизонтальной базы), или угол, ей противолежащий (в случае вертикальной базы). Способ, когда измеряются углы, прилежащие базе, неудобен, потому что часто требует на концах базы двух наблюдателей, которые легко могут визировать не в одну точку; хотя точность измерения увеличивается с увеличением базы, но последнее при базе, заключенной в приборе, сопряжено с увеличением громоздкости прибора. Самое незначительное расстройство частей (напр. от тряски при перевозке) не позволяет пользоваться прибором. К типу Д. с вертикальною базою относится дальномер кап. Прищененко. База (черт. 3) прибора a вертикальна и определенная (10 саж.); дистанция х = аCtgδ, σгол δ получается при визировании через трубу n на предмет, до которого определяют расстояние; указатель р, двигаясь по kk, проходит дугу kp, измеряющую угол, равный δ. Δля удобства обращения с прибором дистанции заранее измерены, нанесены на дугу k и прямо читаются, когда при наблюдении за целью наведут трубу n.

III. База вне прибора (по величине чаще переменна) разбивается на местности; два прилегающие к ней угла по величине постоянны или переменны. Д. с произвольною базою и постоянными углами представляет собою прибор (еще испытываемый) г.-м. Мартюшева для полевой артиллерии. Д. с произвольными углами по концам базы включает большую свободу в выборе направлений базы, но не исключает возможности визирования не в одну точку цели при визировании с двух концов базы. Д. Ноллена относится к последней конструкции; он состоит из двух угломеров, помещаемых на треногах по концам базы (черт 4).  Каждый угломер состоит из большой зрительной трубы Z, направляемой (с каждого конца базы порознь) на цель, и меньшей трубы k, направляемой по базе; алидада F с нониусом скреплена с короткой трубой k и отмечает углы на дуге ДД, скрепленной неподвижно с большой трубою l. К прибору относится рулетка с тесьмой для измерения базы и таблица для перехода от результатов измерений к дистанции. При определении дистанции х до цели С большие трубы l направляются на цель, а другие k вдоль базы а. Из черт. 5 имеем:

Принимают с достаточным приближением  Недостатки этого Д. заключаются в меньшей сравнительно с другими точности (при базе в 25 саж. ошибка на версту около 5°, на 3 в. — около 35°), что происходит от слабости труб и отсутствия микрометра; требуется 5 человек для действий с Д. (в крайнем случае 3). С другой стороны, Д. Ноллена для определения дистанции требует, средним числом, около 2 минут и очень немного весит — всего 1,5 пуда. К числу оригинальных и весьма портативных Д. относится прибор франц. капитана Сушье. Прибор помещается в кармане; прост по теории, устройству и употреблению, требует для определения расстояния мало времени; при всем этом точность вполне надежная (черт. 6).  Главная часть телеметра — четырехгранная флинтгласовая призма; она оправлена в дерево; сверху и снизу прикреплены пластинки с табличками для перехода от базы (B) к дистанции (D). В деревянной оправе два окна: (а) обращаемое к предмету и (b) визирное; по визирному окну ходит хомутик (пластинка), закрывающая то одну, то другую (A — avant, R — retour) его половину. Таблица составлена при опредеденном коэффициенте (различном для различных призм), который обыкновенно проставляется на приборе и вообще — около 50. Употребление прибора основано на законах отражения и преломления свет. лучей. Свет. луч, падающий на предметное окно а от цели, выходит по направлению, перпендикулярному к измеряемой дистанции. Получив (при стоянии на местности А, чертеж 6) одно изображение цели при определенном положении хомутика на визирном окне (напр. на прилагаемом рисунке хомутик стоит на А — avant), перемещаются с прибором в руках вправо или влево до совмещения изображения цели С (черт. 7) с каким-либо близнаходящимся местным предметом S. Точку стояния А отмечают на местности. Передвинув хомутик на R — retour, получают другое, отклоненное от местного предмета S, изображение той же цели С. Если теперь отступать назад по направлению, перпендикулярному дистанции, то отклоненное изображение начнет приближаться к предмету S, отходят назад до тех пор, пока изображение с ним снова не совместится. Отмечается вторая точка стояния а. Вышеописанным способом измеряется расстояние между точками А и В, т. е. определяется в шагах база, которая служит входным числом для прочтения в табличке соответствующей дистанции. Средняя ошибка 5%, среднее время измерения 2 минуты. Описанный Д. имеет широкое применение в пехоте во Франции, вводится у нас. Подобен ему по идее — телеметр-брелок Кинемана.

В сухопутной крепостной и береговой артиллерии, кроме Д., имеются другие средства для определения дистанций до целей, так как расстояния до пунктов впереди лежащей местности тем или другим путем и даже непосредственным измерением могут быть определены заранее. В частности, в береговой артиллерии применяются назначенные для сосредоточенной стрельбы из орудий приборы, сущность которых состоит в определении прямой засечкой мест расположения целей. К числу таких приборов принадлежит индикатор, предложенный покойным генералом В. Ф. Петрушевским. Идея этого прибора заключается в том, что в двух пунктах местности имеются планшеты, разграфленные на квадраты, изображающие собою впереди лежащую местность. На одном из планшетов по концам базы расположены зрительная труба и алидада, которая может перемещаться параллельно зрительной трубе, расположенной на соответствующем конце базы другого планшета. При одновременном направлении зрительных труб в цель на первом планшете получается точка пересечения оси трубы и алидады, которая и укажет соответствующее положение цели. Параллельное перемещение трубы и алидады достигается помощью особых часовых механизмов, передача движения одного из них другому делается при посредстве гальванического тока.

Дальномер (морской). Трудность определения расстояния в море сказывается непригодностью большей частью существующих Д. К числу наиболее удовлетворяющих своему назначению относится микрометр Люжоля, которым исключительно в настоящее время снабжаются суда русского флота. Устройство его, в общих чертах, состоит из зрительной трубы, объектив кот. разрезан пополам (как в гелиометре), из механизма для приведения полуобъективов в движение и из круга с делениями для измерения раздвижений полуобъективов. Для определения расстояния существуют два способа; первый способ заключается в измерении угла между двумя точками предмета, расстояние до которого хотят знать; точки эти должны находиться приблизительно на одной вертикальной линии, и линейное расстояние между ними известно. Второй способ заключается в измерении вертикального угла между ватерлиниею предмета и видимым горизонтом.

I способ. Линия ab, соединяющая (черт. 8) две точки, угол между которыми измеряют, и две линии оа и ob, идущие к этим точкам от наблюдателя, составляют треугольник, который во всех случаях, когда ab приблизительно вертикальна, решается как прямоугольный. 

Если наблюдаемый угол назовем через α, а искомое расстояние через х, то

 

Обыкновенно бывает известна не ab, а ad — разность уровней точек a и b; но ad так мало разнится от ab, что без чувствительной ошибки принимают

x = adctgα, или, называя ad через h

x = hctgα.

Величины углов а, взятых для h между 20 и 200 фт. через 0,5 фт. и для расстояний от 3-х до 24,5 кабельтовых через 0,5 кабельтова (кабельтов = 600 фут.), даны в таблицах барона Врангеля, пользуясь которыми, по известной высоте А и по измеренному углу α находится расстояние в кабельтовах. Недостаток этого способа, с боевой точки зрения, заключается в том, что он требует знания вертикальных размеров противника.

II способ этого недостатка не имеет; данными в нем для определения расстояния служат: высота глаза наблюдателя над уровнем моря и угол между видимым горизонтом и ватерлиниею, измеряемый микрометром. Пусть DBE представляет (черт. 9) сечение земной поверхности вертикальною плоскостью, проходящею через глаз А наблюдателя и точку В на поверхности моря, расстояние до которой хотят знать. О — центр земли; AD высота глаза, которую назовем A, BD — искомое расстояние X.  Вследствие рефракции В видно по Ab, а равно и видимый горизонт виден не по AE, а по Ае, отчего наблюдаемый угол будет eAb, назовем его J. Из ΔABC зависимость между углом J и расстоянием DB, или углом γ, выражается уравнением  где  а k — средний коэффициент рефракции, принимаемый 0,08. Нужные здесь для вычисления J углы φ и γ вычисляются по формулам 

 и  

По этим формулам составлены таблицы лейтенантом Купреяновым, которые содержат углы J для высот глаза от 15 до 99 фт. через каждые 0,5 фт. и для расстояний от 2-х кабельтовых до 80 через каждые 0,25 кабельтова. Употребление инструмента требует двух человек: один измеряет углы, а другой подыскивает соответствующие расстояния из таблиц.

ЭСБЕ:Приборы
ЭСБЕ:Геодезия
ЭСБЕ:Артиллерия
ЭСБЕ:Военно-морской флот