قطب نما منشوری و قطب نما نقشه برداری | انواع و کاربردهای آن

قطب نما ها ابزارهایی با کاربردهای گسترده در بخش‌های مختلف هستند. این دستگاه‌ها وظیفه‌ی جهت یابی در سطح زمین را دارند که در ناوبری یا نقشه برداری مورد استفاده قرار می‌گیرند. قطب نما ممکن است براساس اصول مختلفی، عمل تعیین جهت را انجام دهد که در ادامه به برسی بیشتر آن خواهیم پرداخت.

تاریخچه‌ای از قطب نماها

قطب نماها دستگاهی هستند که در روزگاری بسیار دور اختراع شدند که همچون سایر اختراعات آن زمان، مدت‌ها زمان برد تا مردم به ارزش و کارایی آن پی ببرند. درمورد پیدایش آن هنوز هم اختلافاتی وجود دارد، زیرا برخی معتقدند که مخترع این دستگاه چینی‌ها بودند و برخی حتی آن را به ایرانیان باستان نسبت می‌دهند. چیزی که درمورد کشف این دستگاه توسط چینی وجود دارد این است که، آن‌ها پس از کشف سنگ مغناطیسی، ابتدا با خاصیت مغناطیسی آن آشنا شده و سپس به تدریج به خاصیت جهت یابی آن پی بردند و پس از انجام آزمایشات و مطالعات فراوان به نام عقربه‌‍‌ی نمایش سمت جنوب، اختراع شد.

اما برخی، قطب نما را به ایرانیان یا حتی ایتالیایی ها نسبت داده‌اند. قطب نمای ایرانی برخلاف قطب نماهای چینی که 24 جهت داشت، دارای 32 جهت بوده و همین باعث شده بود که دقت بیشتری نسبت به قطب نماهای چینی داشت.

قطب نما چیست؟

قطب نما ابزاری است که برای اندازه گیری جهت با ارجاع به نصف النهار مغناطیسی طراحی شده است. اجزای ضروری یک قطب نما عبارتند از یک سوزن مغناطیسی، یک دایره مدرج و یک خط دید. این دستگاه‌ها براساس اصول مغناطیسی یا ژیروسکوپی، و یا با تعیین جهت خورشید یا یک ستاره، کار می‌کنند. در ادامه قصد داریم که به دو نوع از قطب نما های منشوری و نقشه بردار بپردازیم.

قطب نمای منشوری

این نوع قطب نما ابزاری سبک و ساده است و برای بررسی های خشن که دقت زیادی لازم نیست استفاده می شود.

تنظیم قطب نمای منشوری

این دستگاه به صورت جعبه ای دایره ای و به قطر 85 تا 110 میلی متر ساخته شده است. در مرکز جعبه آن از یک محور فولادی نوک تیز استفاده شده است. حلقه آلومینیومی در درجه و نیم درجه است. درجه بندی ها به گونه ای مشخص می شوند که صفر در جنوب، 90 درجه در غرب، 180 درجه در شمال و 270 درجه در شرق باشد، یعنی حلقه آلومینیومی در جهت عقربه های ساعت با صفر در جنوب درجه بندی شده است.

نحوه‌ی عملکرد قطب نمای منشوری

شکل هایی که خوانش ها را روی حلقه آلومینیومی نشان می دهد به صورت معکوس نوشته شده است و یک درب شیشه ای بالای جعبه قطب نما را می پوشاند. به طور چشمگیری، در مقابل جعبه آن، شی یا پره دید و پره چشم ثابت می شود. دومی حامل یک منشور بازتابی است. پره چشمی در بالای منشور ثابت شده است. منشور انعکاسی را می توان با استفاده از گل میخ فوکوس، به گونه ای که با دید ناظر مطابقت دارد، بالا یا پایین آورد. یک لولا در نظر گرفته شده است تا زمانی که از آن استفاده نمی شود منشور روی لبه جعبه تا شود.

هنگامی که چشم به پره چشم نزدیک می شود، درجه بندی های روی حلقه به چشم منعکس می شود و همان را می توان خواند. دو طرف افقی و عمودی منشور محدب ساخته شده اند به طوری که خوانش های روی حلقه بزرگ می شود. پره شی شامل یک قاب فلزی است که به جعبه لولا شده است. در مرکز این قاب فلزی یک موی عمودی اسب یا یک سیم قلاب یا نخ ابریشمی ثابت شده است. هنگامی که از قطب نما منشوری استفاده نمی شود، پره شی ممکن است روی درب شیشه ای تا شود و بالای جعبه را بپوشاند.

هنگامی که پره شی روی درب شیشه ای تا می شود، یک پین بالابر را فشار می دهد که سوزن مغناطیسی را بالای محور قرار می دهد و آن را در برابر درب شیشه ای نگه می دارد. بنابراین سایش و پارگی پیوت با دور نگه داشتن سوزن مغناطیسی از همان زمانی که ابزار در حال استفاده نیست کاهش می یابد. یک ترمز فنری در داخل جعبه تعبیه شده است تا نوسانات سوزن مغناطیسی را خنثی کند، به عنوان مثال، سوزن مغناطیسی را قبل از خواندن سریع استراحت کند.

با فشار دادن پین ترمز به سمت داخل، فنر ممکن است با سوزن مغناطیسی تماس پیدا کند و در نتیجه نوسانات را متوقف کند. پره شی ممکن است دارای یک آینه لولایی باشد که می تواند به هر موقعیتی روی پره شی لغزنده شود، و آینه را می توان در هر زاویه ای متمایل کرد. این کار نقشه‌بردار را قادر می‌سازد تا خوانش‌ها را به اجسامی که خیلی بالا یا خیلی پایین هستند ببرد. عینک آفتابی برای مشاهده اجسام نورانی ارائه می شود.

آنها به سادگی در خط دید قرار می گیرند و فشار روی چشم ناظر را کاهش می دهند. یک درب فلزی درب شیشه ای و پره دید را در صورت عدم استفاده می پوشاند. در قطب‌نمای منشوری، سوزن مغناطیسی و حلقه‌های مدرج به هم متصل می‌شوند و بنابراین، هنگام چرخش جعبه همیشه در امتداد خط شمال به جنوب باقی می‌مانند. منشور منعکس کننده و پره دید دقیقاً در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند.

هنگامی که سوزن مغناطیسی جهت شمال را نشان می دهد، قرائت زیر منشور باید صفر باشد. از آنجایی که درجه بندی صفر در انتهای جنوبی سوزن است و پره های دید و چشم دقیقاً مخالف یکدیگر هستند، وقتی انتهای شمالی در پره دید قرار دارد، انتهای جنوبی در پره چشمی قرار می گیرد، یعنی زیر منشور و بنابراین، خواندن صفر به دست می آید. بنابراین یاتاقان های خطوط در جهت عقربه های ساعت از شمال به دست می آیند.

استفاده از قطب نمای منشوری

این نوع قطب نما به عنوان ابزار بسیار سبک و ساده ای است که به طور گسترده برای بررسی های اولیه جاده ها، تراورس های ناهموار و غیره استفاده می شود که زمان و دقت عامل تعیین کننده نیست.

نکاتی درمورد بررسی قطب نمای منشوری

1. برای گرفتن قرائت با قطب‌نمای منشوری، می‌توان آن را در دست نگه داشت و بچرخاند تا زمانی که میله‌ی فاصله در ایستگاه بعدی توسط موی متقاطع از طریق پره چشمی به دو نیم شود.
2. ابزار باید تا حدی که بتوان در مورد آن قضاوت کرد، نگه داشت. اگر سوزن نوسان نداشته باشد به این معنی است که درب شیشه را لمس کرده و عمودی نگه داشته نشده است.
3. باید به درستی نگه داشته شود و دستگیره ترمز به آرامی فشار داده شود. سپس قرائت گرفته می شود.
4. این یاتاقان خطی را نشان می دهد که به نقطه عمودی زیر این دستگاه‌ها و نقطه ای که ستاد تسطیح روی آن قرار دارد می پیوندد. اگر می‌خواهید اطلاعت بیشتری درمورد تسطیح کسب کنید، پیشنهاد می‌کنیم که به مقاله‌ی ” تسطیح چیست؟ | اصطلاحات مهم در سطح بندی و نقشه برداری ” در سیوان لند مراجعه کنید. اگرچه منشور به عنوان یک ابزار دستی طراحی شده است، اما با ثابت کردن ابزار بر روی یک سه پایه سبک، نتایج بهتری به دست می آید. سه پایه یک وسیله توپ و سوکت را حمل می کند که قطب نما به آن ثابت می شود.
5. با کمک یک دستگاه توپ و سوکت، می توان این دستگاه را در یک صفحه افقی چرخانده و در هر موقعیتی محکم کرد. همچنین می توان آن را خیلی سریع تراز کرد.
6. برای گرفتن قرائت، قطب نما روی سه پایه ثابت می شود و روی ایستگاه متمرکز می شود (یعنی سه پایه را طوری نگه می داریم که سنگ کوچکی که از پایین سه پایه افتاده دقیقاً روی میخ که ایستگاه را نشان می دهد بیفتد) تراز شده است.
7. برای گرفتن بلبرینگ خط “AB” این دستگاه‌ها روی ایستگاه “A” متمرکز شده و تراز می شود. پره شی و منشور بالا آمده اند.
8. جعبه این دستگاه به گونه ای چرخانده شده است که میله فاصله در ایستگاه “B” زمانی که از پره چشمی نگاه می شود توسط موی متقاطع دو نیم شود.
9. هنگامی که سوزن استراحت می کند، قرائتی که در آن خط مو ایجاد شده به نظر می رسد که تصویر حلقه مدرج را قطع می کند، مشخص می شود.
10. خواندن ممکن است با دقت تا 30 دقیقه انجام شود و تا نزدیکترین 15 دقیقه تخمین زده شود.

قطب نمای نقشه بردار

از این دستگاه عمدتاً در نقشه برداری معدن استفاده می شود. برای انواع دیگر نظرسنجی، معمولاً از آن استفاده نمی شود. قسمت های مهم و ساختار قطب نمای نقشه بردار به جز موارد زیر مشابه نوع منشوری است:

1. در حالی که قطب نمای منشوری از یک منشور بازتابنده همراه با پره چشمی تشکیل شده است، قطب نمای نقشه بردار به جای منشور فقط از یک شکاف عمودی باریک تشکیل شده است.
2. سوزن مغناطیسی در یک قطب نما منشوری شکل گسترده ای دارد در حالی که در قطب نمای نقشه بردار از نوع نوار لبه ای است.
3. در یک قطب نما منشوری، دایره مدرج به سوزن مغناطیسی متصل می شود و هر دوی آنها در امتداد خط شمال-جنوب باقی می مانند وقتی جعبه این دستگاه همراه با مناظر می چرخد. در حالی که در قطب نما نقشه بردار دایره مدرج به جعبه ثابت می شود و با جعبه حرکت می کند در حالی که سوزن مغناطیسی در امتداد خط شمال به جنوب ثابت می ماند.
4. در یک قطب نما منشوری، همانطور که منشور بازتابنده پره چشمی را نیز حمل می کند، مشاهده جسم و خواندن به طور همزمان انجام می شود.  در حالی که در قطب نما نقشه بردار باید ابتدا جسم را دید و سپس نقشه بردار باید دور ابزار بچرخد تا درجه بندی را روی حلقه مدرج مربوط به انتهای شمالی سوزن بخواند. قرائت ها با چشم غیر مسلح گرفته می شود.
5. درجه بندی در یک قطب نما منشوری با یک صفر در انتهای جنوبی در جهت عقربه های ساعت همانطور که در شکل نشان داده شده است شروع می شود.
6. در حالی که قطب‌نمای منشوری را می‌توان برای خواندن در دست نگه داشت، قطب‌نمای نقشه بردار باید روی یک سه پایه پشتیبانی شود.

تنظیم قطب نمای نقشه بردار

در قطب نمای نقشه بردار، حلقه به چهار ربع تقسیم می شود و در هر ربع درجه بندی از 0 تا 90 درجه ایجاد می شود. 0 درجه در نقاط شمالی و جنوبی و 90 درجه در نقاط شرقی و غربی مشخص شده است. حرف E و W از موقعیت واقعی خود عوض می‌شوند تا یاتاقان یک خط در ربع صحیح خوانده شود. در برخی از Surveyor Compass، درجه بندی ممکن است از 0 تا 360 درجه در جهت خلاف جهت عقربه ساعت با صفر در N انجام شود. شکل ها به طور معمول بر خلاف منشوری که در آن شکل ها به صورت وارونه نوشته می شوند، نوشته می شوند.

کلام پایانی

ما در این مقاله در مورد دو نوع از قطب نماها صحبت کردیم و سعی بر آن شد تا تمام نکات مربوط به آن را به شما ارائه دهیم. این دستگاه‌ها امروزه به شکل بسیار پیشرفته تری طراحی و ساخته شده‌اند که در مشاغل گوناگون از آن استفاده می‌شود.