Version: 1. august 2009 Side af Sekstant (metal) – instrumentbeskrivelse og virkemåde



Yüklə 83,37 Kb.
Pdf görüntüsü
tarix11.01.2018
ölçüsü83,37 Kb.
#20176


 Sekstant (metal) – instrumentbeskrivelse og virkemåde 

 

Version: 11. august 2009 

 

Side 1 af 4 

Sekstant (metal) – instrumentbeskrivelse og virkemåde 

 

 



  

Sekstantens dele 

  

 



  

  

1. Sekstantens faste del (corpus). 



2. Alhidadespejl. 

3. Blændglas - skal bruges mod solen! 

4. Gradskala (limbus). 

5. Fokusindstilling. 

6. Kikkertsigte. 

7. Alhidade, den bevægelige del af sekstanten. 

8. Horisontspejl. 

9. Gradaflæsning. 

10. Fingerklemmer til løsning af alhidaden. 

11. Aflæsning af bueminutter og finjustering under målingen. 

12. Håndtag. Brug altid dette, når sekstanten håndteres! 

 

Behandling af sekstanten 

Sekstanten er et følsomt instrument og skal behandles derefter! Sekstanten bør kun transporteres i 

kassen. Man løfter ALTID sekstanten i håndtaget eller "kroppen" - ALDRIG i buen eller alhidaden. 

  

 



 


 Sekstant (metal) – instrumentbeskrivelse og virkemåde 

 

Version: 11. august 2009 

 

Side 2 af 4 

Sekstantens anvendelse 

Sekstanten bruges til at måle vinklen mellem to (fjerne) objekter, A og B. Det kan være både en vandret 



vinkel, en skrå vinkel og en lodret vinkel.  

Den kan bruges til at måle den vandrette vinkel mellem to objekter. Dette kan f.eks. være vinklen 

mellem to særligt synlige landemærker (kirketårn, fyrtårn, forbjerg etc.) målt fra et fartøj der sejler 

langs med en kyst. Sådanne målinger indgår i terrestrisk navigation og i landmåling

Den kan også bruges til at måle den lodrette vinkel mellem to objekter. Det vil typisk være vinklen 

mellem solen og horisonten eller mellem nordstjernen og horisonten eller mellem et tredje 

himmellegeme og horisonten. 

Den kan endvidere bruges til at måle skæve vinkler på himmelkuglen, f.eks. vinklen mellem 

månens kant og en stjerne eller en planet – dette har man haft brug for ved månedistancemetoden til 

bestemmelse af længdegraden af en position. 

Sådanne målinger indgår i astronomisk navigation

 

 

Vinkelmåling med sekstant mellem to objekter A og B 

 

 

 



Lysstrålegangen i sekstanten, når man skal 

måle vinklen mellem to objekter: 

Lysstrålen fra objekt B rammer 

alhidadespejlet, som vist på figuren. 

Lysstrålen reflekteres fra alhidadespejlet og 

rammer horisontspejlet, hvorfra den 

reflekteres igen og ender inde i sigtet. 

Strålegangen er på figuren til venstre vist som 

en gul linje.  

Gennem sigtet iagttager man samtidig objekt 

A ved siden af horisontspejlet. Denne 

sigtelinje er på figuren vist som en rød linje. 

Geometrien bag metalsekstanten er præcis 

den samme som geometrien bag 

plasticsekstanten. Hvis man ønsker en 

geometrisk begrundelse for hvorfor man på 

en bue der spænder over 60 grader kan måle 

vinkler op til 120 grader, henvises derfor til 

beviset i beskrivelsen af plasticsekstanten.  

 

 



Skal man måle solens højde sættes blændglas for alhidadespejlet (ved kunstig horisont for begge 

spejle). Blændglassene er af forskellig styrke, og man må prøve sig frem efter forholdene. Man skal 

gerne kunne se et skarpt, men ikke blændende billede af solen for at få en god måling. 

Sigt gennem kikkerten mod A og forskyd alhidaden indtil man i horisontspejlet kan se spejlbilledet 

af B. Slip grebet, og alhidaden kan nu kun flyttes ved hjælp af tromlen (finindstilling). Skruen 

drejes indtil spejlbilledet af B ses at flugte med A.  

 



 Sekstant (metal) – instrumentbeskrivelse og virkemåde 

 

Version: 11. august 2009 

 

Side 3 af 4 

 

I den mest almindelige anvendelse af sekstanten er 



Solen objekt B, mens objekt A er horisonten lodret 

under Solen (deraf navnet horisontspejlet). På figuren 

til venstre ses en skitse af, hvordan denne situation vil 

se ud gennem sekstantens kikkertsigte. Bemærk, at 

undersiden af Solen flugter med horisonten. 

Står spejlbilledet ikke klart, kan man skrue på 

kikkerten for at få B i fokus. 

For at sikre at man måler f.eks. den lodrette afstand 

mellem solen og horisonten kan sekstanten svinges 

lidt fra side til side. Solen bør da beskrive en bue, 

hvis laveste punkt berører horisonten.  

Vinklen mellem A og B kan da aflæses på 

gradskalaen. 

 

Ved højdemåling af solen måles mellem horisonten og enten solens over- eller underrand. Solens 



halve diameter (16 minutter) trækkes fra eller lægges til efter målingen. 

NB! Vær opmærksom på at en sekstant egentlig kun kan bruges til at måle vinkler mellem ting, der 

er langt væk. Ellers vil man få en indbygget parallaksefejl med pga. sekstantens konstruktion (dvs. 

den lodrette afstand mellem kikkerten og alhidadespejlet). 

Hver gang sekstanten bruges, skal man huske at måle indeksfejlen, dvs. dén vinkel man aflæser, 

når objekt A og objekt B er det samme. Fejlen kan være både positiv og negativ. 



Indeksfejlen bestemmes ved at bringe horisonten ind i spejlet, så den flugter med horisonten uden 

for spejlet. 

I stedet for horisonten kan man også bruge et fjernt objekt. 

 

Indeksfejlen er forskellig fra instrument til instrument, og den kan ændre sig lidt i tidens løb. 



Derfor skal indeksfejlen bestemmes på ny ved enhver måleserie. 

 

 

 

Hvordan aflæses en målt vinkel? 

 

 

 



 Sekstant (metal) – instrumentbeskrivelse og virkemåde 

 

Version: 11. august 2009 

 

Side 4 af 4 

 

På billedet ovenfor står mærket på mikrometerrøret et sted mellem 27 og 28 grader. 



Mikrometerskruens mærke står på 37. Altså er den målte vinkel 27 grader og 37 bueminutter. 

 

 

Vinkelmåling ved brug af kunstig horisont 

  

Ved brug af sekstanten på land er det ofte nødvendigt at bruge en kunstig horisont. Til det formål 



skal man bruge en blank væskeoverflade. 

Ved højdemålingen skal man stille sig, så man kan se både solen og dens spejlbillede. Man måler da 

vinklen mellem disse. Resultatet er det dobbelte af solens højde over horisonten. 

 

 



Man kan enten måle vinklen når billederne står 

direkte oven i hinanden, eller man kan måle 

vinklen mellem solen og spejlbilledets nærmeste 

rande eller deres fjerneste rande. Efter division 

med to vil man få hhv. solens underrands eller 

overrands højde. 

Læs mere om brugen af kunstig horisont på: 

http://www.geomat.dk/opdagelser_og_navigation/instrumenter/kunstig_ho/kunstig_horisont.htm

 

 

NB:  Vær  meget  opmærksom  på, at  arbejde  med  klassiske  navigationsinstrumenter 



kan  indebære  en  stor  risiko  for  varige  øjenskader,  når  der  sigtes  mod  solen. 

Sekstanterne  må  derfor  kun  benyttes  til  målinger,  hvor  der  ses  direkte  mod  solen 

(eller refleksioner af solen), hvis solfiltrene er slået til. 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



level of difficulty

 

beginner

 

intermediate

 

advanced

 

 

The CD-Sextant  



Build your own sextant

 

One of the obstacles to learn and practice celestial navigation is the price and availability of sextants. 



Even the simplest plastic models cost between US$ 50 and 150 and can only be found in a few 

specialized stores. 

That's why a few months ago I published the 

X-tant Project

 , a "do-it-yourself" octant design. While that 

octant is cheap to build, it requires electric tools, some hard to find materials and considerable work. 

So I went on to design an even simpler sextant, which I called CD-Sextant. This small instrument is 

built using a CD and its case. As in the X-Tant Project, I used a few Lego blocks and glass mirrors. No 

electric tools are necessary to build a CD-Sextant.  

 

The CD-Sextant (assembled and parts)

 

The needed materials are: 



 

materials

 



 

A CD with box. Use the traditional CD box.

 



 



sticker paper (full A4 page without label cuts. For printing the scale on inkjet or 

laser printer)

 



 



2 small glass mirrors ( 40 mm x 22 mm x 3 mm thick ). Found in glass stores.

 



 

Lego bricks

 

o

 



1 2x4 brick

 

o



 

2 2x1 plates

 

o

 



1 2x2 brick

 

o



 

1 2x2 plate

 

o

 



A couple more for the shade support (depends on your design choices)

 



 

Cyanoacrylate glue (aka Loctite or Superbonder).

 



 



tools: paper cutter (Olfa), ruler, scissors, handsaw.

 



The design takes advantage of the dimensional precision of CD parts and Lego bricks. The sextant 

arm is the CD itself and the sextant frame is the CD box. The angle is changed by turning the CD. 

Of course the small CD radius gives limited precision to the instrument when compared to larger 

sextants, but it is enough for celestial navigation practice. Because the instrument is so small, care 

must be taken in all steps (cutting, sticking etc) to achieve the best possible precision. 

The CD-Sextant is not only useful for celestial navigation, but also in coast navigation, using simple 

trigonometric relations. And it is surprisingly strong (I have dropped mine a couple times, with pieces 

flying in all directions, and it is still working). 



Vernier scale sextants

 

Minutes of arc are very small and reading them is only possible with a precise scale. There are two 



kinds of minute scales used in sextants. Modern sextants use a drum to trim the instrument and read 

the minutes. One full turn of this drum equals one degree ( or 60' ). This device requires sofisticated 

machining to build. 

The CD-Sextant uses a vernier scale, a simpler but usefull minute scale type. Since the CD-Sextant 

degrees are small ( due to the small CD radius ) I used a single 60' vernier (larger sextants usually 

divide each degree in three ticks of 20' ). 

For more details on vernier scales click here

Printing the Scale

 

The scale is the most difficult sextant component to do using traditional techniques. Fortunately, most 



of us have a precise printing equipment right on our desktop: an inkjet or laser printer. These machines 

can print 300 dots per inch (1200 for laser), with enough precision to print a sextant scale. 



Sextant scale printer program

 

In order to achieve the best results, I wrote a small sextant scale printing program. This will print the sextant 



scale using vector rendering, for best resolution. This is the same program used in the X-tant project. 

XtantScalePrinter - version 1.1 - download 

here

 

  

For Windows, 192.874 bytes - This program can be freely used for personal, noncommercial purposes, 

provided that the credit (name and URL) is not removed from the printed scales.

 

Mac and Linux users may print this 



high definition image

  

(300 DPI) with similar results.



 

 

1) To print the CD-Sextant scale, run the program and check the CD-Sextant checkbox. 



2) The CD-Sextant is a vernier sextant (see 

X-tant Project

 for more details on Verniers). In the case of the CD-

Sextant, the small scale radius makes it impossible to divide the scale degrees into smaller ticks. Set the 

div/degree property to 1. This will give a scale with ticks only for full degrees and a 60' vernier. 

3) Select your favorite font. Use size 7. 

4) Press the [Print scale] button. 

5) After printing, cut around the scale precisely. Don't cut the CD axis hole yet. 




Sticking the scale

 

Sticking the scale is a critical operation. If the scale is not perfectly centered when you stick, you will probably 



have to remove it in pieces and print a new one. I did this: 

1) Lift an edge of the sticker paper backing, in the scale part. 

 

2) Cut the paper backing edge, to expose a small area of the sticker surface. 



 

3) Position the scale on the CD (use the data side), making sure the scale is 

perfectly centered. Look against a light source to check if scale is centered in the 

CD center hole. Hold the CD and printed scale with both hands, making sure the 

printed scale is not out of the CD in any side. 

4) Once the scale is centered, press the exposed sticker surface against the CD to 

stick it. This will secure the scale to the CD in the correct position. 

 

5) Remove the rest of the sticker paper backing and carefully stick the scale, 



working in one direction, to avoid bubbles and ripples. In the end, the printed scale 

must be centered and match CD surface perfectly. 

6) Use the paper cutter to open the CD axis hole. 

Save the printed Vernier (the small scale). It will be the last thing to be stuck, after the mirrors are positioned. 



Mirrors

 

I used 2 equally sized glass mirrors (40 mm x 22 mm, 3 mm tick). Any glass shop will cut these for you. 



As you know, one of the mirrors must be half silvered. So you must remove half of the mirror silver 

backing. I used a paper cutter blade for this job (Olfa cutter). 




 

First make a sharp longitudinal cut along the middle of the mirror. Then scratch 

half of the epoxy protective layer from the back of the mirror, scratching with 

the cutter blade inclined. The epoxy backing is a hard material, but will come 

out with patience. 

Go easy and don't use any abrasive material or the blade point, to avoid 

scratching the glass. Once the epoxy is gone, the silver is easy to remove, 

rubbing with a wet cloth or thin steel sponge (the ones used to clean windows). 

In the end, the glass must be clear and scratch free (fig. below). 

 

Note: You may be tempted at this point to use a thinner 

mirror and eliminate the transparent part altogether. 

Don´t do that. This would introduce a refraction error. 

The direct (horizon) light ray must pass thru the glass, as 

the light ray from the star does.

 

This can only be done if you use a front mirrored 



surface, such as a polished inox plate. However inox 

mirrors are easily scratched. Glass mirrors are better.

 

 

 



Mirror supports

 

I used 



Lego

 bricks to hold the mirrors. They have good dimensional precision and will guarantee a 

nearly correct 90° angle between the mirrors and CD parts. They will also allow the sextant to be 

assembled, disassembled, trimmed and parts to be replaced as needed. 

Of course other materials can be used if Lego bricks are not available. Try to use dimensionally precise 

objects, to build the mirror supports with right angles. 



Bonding the mirrors

 

CD Center mirror:

 



 

1) Working on a flat surface, bond the center mirror back to the large side of a 

2x4 Lego brick. Make sure the mirror is perpendicular to the flat surface. 

 

2) Assemble the 2x4 brick over two 2x1 Lego plates (gray ones). The space 



between the plates will be over the CD axis hole. 

3) Bond the mirror assembly to the CD. A few things to watch here: 

 

Align the the large Lego side to the 180° scale line. This way, the mirror 



silvered surface (i.e. the back surface of the glass mirror) will be over 

the CD center. 

 

Take care to center the Lego plates well. They will be very close to the 



CD center hole. Don't let them interfere with it. 

CD Box mirror (half silvered):

 

 



 

CD-Sextant Layout

 

> high definition 300 DPI image



 

I used a 2x2 Lego brick mounted on a 2x2 Lego plate, to hold 

the CD box mirror. Cut the 4 brick bumps out, because they 

will be visible thru the transparent part of the half silvered 

mirror. 

1) Working on a flat surface, bond the half silvered mirror to 

the 2x2 Lego brick. Make sure the mirror is perpendicular to 

the flat surface. 

2) Assemble the box mirror brick to the plate. 

3) Position and bond the box mirror assembly in the CD box 

corner. Make sure that: 

 



The CD is positioned pointing more or less as shown 

in the layout to the left, so you will have space to 

place the Vernier in the other box corner afterwards. 

 



Place the half silvered mirror assembly parallel to the 

center mirror. Position it visually. 

 

Bond the assembly to the CD box. 



  


Sticking the Vernier

 

At this point, your CD-Sextant is almost done. You must now stick the Vernier in 0° position: 



1) Cut the vernier in a triangular form, to fit the CD box corner. I did stick the vernier on a blank sticker 

paper piece, in order to make the vernier paper ticker. This is important because the vernier edge will 

be unsupported. 

1) Trim the mirrors (see trimming the mirrors below) 

2) Turn the CD until the mirrors are parallel. 

3) Hold the instrument in observation position, looking thru the half silvered mirror and focus on a far 

away object. Turn the CD slowly until the reflected image and the direct image coincide. This must be 

the instrument zero, so.... 

4) ...Carefully place and stick the vernier in the CD box, reading 0°00'. This means that the vernier tick 

A most coincide with the 0° scale line. On the other side of the vernier, the 60' tick must coincide with 

the 59° tick in the scale. 

Make sure the vernier and CD scale are very close together. The vernier probably will be a little higher 

than the CD, and you might want to bend it down a bit. 

Shades

 

Observing the Sun can be dangerous. The UV radiations can cause cataracts. Excessive visible 



light can burn the retina. 

Extreme

 

care must be taken while observing the Sun, to protect your 



eye

. This means your instrument must have a good Sun filter. 

Tips: 



 



Make sure the shade is in place before observing the Sun. 

 



Avoid observing the Sun for more than a few seconds. 

 



Never stare the Sun directly. 

 



If you feel uncomfortable, stop the observation immediately. 

 



In this case, consider a stronger filter. 

Materials that can be used to make the filter: 

 

Aluminized Mylar film - this is a material specifically developed for solar observation. Can be 



found in science suply stores. Probably the best material available. 

 



Welder's glass - strong filter, used to protect the welder eye. Difficult to cut, can be found in 

construction stores. 

 

Photography film. Use a dark negative with silver coating. This means black-and-white film. 



Color film does not contain silver and will not filter the UV rays (they are dark for visible light, 

but not for UV light). 

 

Dark floppy disk media. 



For more on eye safety, read 

this page

As shades for Sun and Moon sights, I used 35 mm dark negative film (there is one in the end of every film roll). 



The negatives were mounted in slide frames. I used two layers of dark film for the Sun frame and single for the 

Moon. Both slide frames are removable and are attached to the instrument frame using Lego pieces. I did trim 




the lower edge of the slide, to make it thinner. The slide window must match the imaginary "tube" formed by the 

mirror edges. 

 

In the image to the left we have 



3 different shade support 

designs. 

The shade must be positioned 

between the two mirrors and 

the filter surface must be 

orthogonal to the line 

connecting both mirror centers. 

This is to avoid introducing a 

refraction error. 

Try to position the slide center 

in the line connecting the two 

mirror centers. The Sun 

observation is made by looking 

thru the half silvered mirror, 

below the shade. 

 

Trimming the mirrors

 

For simplicity, the CD-Sextant is not equipped with screws to trim the 



mirrors. But the mirrors can be trimmed by inserting small sticker paper 

pieces between the Lego brick and plates (or by sanding the brick) at 

suitable positions. 

First check the angle of the CD mirror (center mirror). As you look to 

this mirror, the reflected CD edge must be perfectly aligned with the 

edge you see outside the mirror (green arrows in the image). This must 

hold for all directions. 

The half silvered mirror can be trimmed by setting the instrument to 

0°00', aiming to a far away object and making sure the direct and 

reflected images coincide. 

After this initial trimming, the Lego bricks will hold the trimming 

surprisingly, even after disassembled. Of course you must read the 

index error after each set of observations, as with all sextants. 

  

 



CD center mirror trim

 



 

Sun sight with the CD-Sextant

 

Final touches

 

Bond a round 1x1 Lego piece to the CD surface, to use as a 



turning knob (the blue piece). 

The CD may be hard to turn. In this case, rub the CD hole with a 

pencil. The graphite is a good lubricant, and will make turning 

the CD easier. This is important for fine adjustments. I made 8 

such sextants. 

  

  



-x-x-x-x-x- 

Bibliography

 

>> "The American Practical Navigator " by Nathaniel Bowditch 

ISBN 0781220211 - 1200 pages

 

buy from Amazon



 

 

 



 

©Copr 92-2012 Omar F. Reis - All rights reserved



 

 

Yüklə 83,37 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə