Геодезические инструменты Ramsden были созданы Джесси Рамсденом и использовались в высокоточных геодезических съемках, проводившихся в период с 1784 по 1853 год. Сюда входят пять больших теодолитов — великих по названию, великих по размеру и великих по точности — использовавшихся в съемках Британии и других частей света. Ramsden также предоставил оборудование, используемое при измерении многих базовых линий этих съемок, а также зенитный телескоп, используемый для определения широты.
Всего Рамсденом и другими было изготовлено восемь таких инструментов для использования в Великобритании, Индии и Швейцарии. [1] [2] Сам Рамсден сконструировал три теодолита, а еще два были завершены по его проекту Мэтью Берге, его зятем и преемником бизнеса, после смерти Рамсдена в 1805 году. Из других инструментов один был сконструирован Уильямом Кэри , а два других — фирмой Troughton & Simms .
В 1783 году Королевское общество Лондона отреагировало на (необоснованную) французскую критику Гринвичской обсерватории, запросив королевское согласие на проведение высокоточной геодезической съемки, Англо-французской съемки (1784–1790) , между Гринвичем и установленными французскими станциями съемки по другую сторону Ла-Манша. Получив одобрение, генерал Уильям Рой согласился провести работу и немедленно обратился к Рамсдену с просьбой заказать новые инструменты. Три года спустя «великий» теодолит был доставлен после задержки, приписываемой медлительности Рамсдена, несчастным случаям в мастерской и его склонности к постоянному совершенствованию — «это не годится, мы должны взяться за это снова». [3] Инструмент был оплачен короной, и король немедленно представил его Королевскому обществу; по этой причине теодолит обозначен как теодолит Королевского общества, или сокращенно Ramsden RS.
Полное описание этого теодолита содержится в заключительном отчете Англо-французской съемки (1784–1790 гг.) . [4] Инструмент был большим, 36 дюймов (910 мм) в поперечнике, и обычно устанавливался на подставке, которая помещала прицельную трубу на высоту от 5 до 6 футов. Он весил около 200 фунтов (91 кг), а аксессуары и футляры весили еще столько же. Он путешествовал по Британии более шестидесяти лет, в своей собственной рессорной каретке, в места, где его поднимали на горы, церковные башни и даже на покрытые лесами шпили.
Горизонтальная круговая шкала была разделена очень точно с делениями с интервалом в 15 минут (угловых) с помощью одного из собственных делительных механизмов Рамдена ; [5] отметки на шкале диаметром 36 дюймов (910 мм) находились бы на расстоянии около 1 ⁄ 6 дюйма (4,2 мм) друг от друга. Таким образом, положение телескопа можно было бы определить с точностью до четверти градуса на глаз, но точное положение между делениями считывалось с помощью микрометрических микроскопов, оснащенных регулируемыми перекрестными проволоками в фокальной плоскости, как показано на рисунке. Резьба винтов была такой, что пятнадцать полных оборотов перемещались от одной отметки шкалы до другой, т. е. 15 минут, и поскольку шкала на регулировочной ручке позволяла измерять одну шестидесятую оборота, полученная точность была в пределах одной угловой секунды.
Инструмент также оснащен вертикальной полукруглой шкалой для измерения высот удаленных станций и, следовательно, разницы высот. В окуляр вмонтированы поперечные проволоки, аналогичные тем, что используются в микроскопах; они регулируются винтовой резьбой, что позволяет измерять углы с точностью до пяти угловых секунд.
Типичные расстояния в англо-французской геодезии составляли менее 20 миль (32 км): на этом расстоянии одна угловая секунда соответствует боковому или вертикальному смещению на целевой станции примерно на 7 дюймов (18 см). Ни один другой теодолит не мог сравниться с такой точностью в то время. Это был первый инструмент, способный измерять сферический избыток больших геодезических треугольников.
После завершения англо-французской съемки этот инструмент хранился в Королевском обществе, но в 1799 году Совет по артиллерийскому вооружению запросил его использование для Главной триангуляции Великобритании . По завершении съемки теодолит хранился в штаб-квартире артиллерийского управления в Саутгемптоне, где он был уничтожен во время бомбардировок 1941 года. [6]
В своем отчете Королевскому обществу в 1775 году Уильям Рой отметил пригодность Индии в качестве места для измерений как меридианной дуги , так и параллельной дуги. К его удовольствию Ост-Индская компания была готова предпринять такое предприятие и заказала у Рамсдена второй большой теодолит. Он был готов в 1791 году, но Рамсден счел необходимым повысить цену из-за проблем с его производством. К его удивлению компания отклонила его цену и отказалась покупать инструмент. Его купил герцог Ричмондский , который, будучи магистром Совета по артиллерийскому вооружению , предоставил большую часть финансирования для англо-французской съемки Роя (1784–1790) . Теодолит обозначен как теодолит Совета по артиллерийскому вооружению, или сокращенно Ramsden BO. Ричмонд намеревался использовать новый теодолит при расширении съемки Роя на южные графства Британии. Инструмент был в основном таким же, как и первый, с дополнительными усовершенствованиями, в основном касающимися количества и размещения микроскопов с их точными микрометрическими столиками. Он использовался до завершения Главной триангуляции Великобритании в 1853 году, и сейчас он находится в Музее науки в Лондоне. [7]
Описание усовершенствований, внесенных в этот теодолит, имеется в отчете о тригонометрической съемке за 1791–1794 годы, составленном Маджем, Уильямсом и Долби. [8]
Рамсден изготовил по крайней мере еще один 3-футовый (0,91 м) теодолит, части которого были обнаружены в Швейцарии. [2] После его смерти его фирма была унаследована Мэтью Берге, который, как известно, сконструировал еще два больших инструмента по проекту Рамсдена. [2] Рамсден изготовил много теодолитов, включая восемнадцатидюймовый инструмент той же общей конструкции, что и большие теодолиты. [9] Этот инструмент и два его больших теодолита описаны в отчете о «Принципиальной триангуляции» Кларка и Джеймса (1858). [10]
Хотя Ост-Индская компания отвергла второй теодолит Рамсдена, они заказали подобную конструкцию у другого лондонского производителя инструментов, Уильяма Кэри . Этот теодолит использовался в Индии с 1802 года, хотя в 1808 году был небольшой перерыв, когда он был поврежден при подъеме на крышу здания. Он был отремонтирован и использовался в течение шестидесяти лет. Новый теодолит улучшенной конструкции был изготовлен для Индийской службы по исследованию Индии Троутоном и Симмсом в 1830 году, и они оба прослужили до 1874 года, когда инструмент Кэри был заменен другим, разработанным Троутоном и Симмсом. Этот последний инструмент был монстром, весом 1455 фунтов (660 кг) в дорожных футлярах: неудивительно, что его посчитали слишком тяжелым для транспортировки в горы, и в 1882 году он был передан в Южную Африку. [2] После 1874 года больше не производилось больших инструментов, поскольку продолжающийся прогресс в области точных инструментов затмил их производительность: к концу девятнадцатого века точность в 1 угловую секунду могла быть достигнута с помощью 12-дюймового (300 мм) инструмента. [11]
Геодезисты восемнадцатого века использовали цепи Гюнтера длиной 22 ярда (одна цепь со 100 звеньями по 7,92 дюйма). Их точность была достаточной для кадастровой съемки, но они были признаны недостаточно точными для англо-французской съемки (1784–1790) , первой высокоточной съемки в Британии. Рой попросил Рамсдена подготовить новую цепь из 100 звеньев, каждое длиной в один фут. [12] Он также попросил Рамсдена подготовить три точно откалиброванных деревянных стержня длиной 20 футов. Они оказались неудачными из-за колебаний длины из-за переменной влажности; вместо этого были использованы три откалиброванные стеклянные трубки. Цепь оказалась такой же точной, как и стеклянные трубки, и она использовалась для базовых съемок в течение следующих тридцати лет. [13] Позже, еще более точные измерения показали, что точность 100-футовой (30-метровой) цепи Рамсдена была в пределах примерно 3 дюймов на 5 миль. В реальном использовании цепь поддерживалась по всей длине деревянными козлами и натягивалась с известным постоянным весом. Ее коэффициент теплового расширения был тщательно измерен, чтобы можно было учесть колебания температуры. Полные подробности (с пластинами) приведены в отчете Роя об измерении базовой линии Хаунслоу-Хит . [14]
Американские геодезисты иногда также использовали цепь длиной 100 футов, также с 100 звеньями, известную как цепь инженера . Термин цепь в обоих случаях обычно относится к измерительному инструменту, а не к единице длины, а измеренные расстояния обычно указываются в футах и десятичных долях фута (не в дюймах).
Несмотря на то, что цепь Рамсдена возникла в Великобритании, цепь Гюнтера там преобладала: «Когда о цепи говорят без уточнений, имеется в виду цепь Гюнтера», — отмечал Маккорн Ренкин в своем «Руководстве по гражданскому строительству », написанном в середине викторианского периода . [15]
Зенитный телескоп, построенный Джесси Рамсденом в 1802 году, использовался для определения широты многих станций Главной триангуляции Великобритании . Этот портативный инструмент был разработан для привнесения точности обсерватории в полевые работы. Внешняя рама имела высоту около 12 футов (3,7 м), а телескоп, установленный на внутренней раме, имел длину 8 футов (2,4 м). Телескоп был ограничен наблюдениями в пределах нескольких градусов от зенита, чтобы предотвратить ошибки из-за рефракции. Полное описание инструмента дано Пирсоном. [16]
{{cite book}}: Внешняя ссылка в |postscript={{cite conference}}: Внешняя ссылка в |conference={{cite book}}: Внешняя ссылка в |postscript={{cite book}}: Внешняя ссылка в |postscript={{cite book}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка ){{cite book}}: Внешняя ссылка в |postscript=