Ramsden oppmålingsinstrumenter - Ramsden surveying instruments

Ramsden RS, teodolitten fra 1787. Ødelagt av krigstidens bombing i Southampton i 1941.

De Ramsden landmålingsinstrumenter er de som er konstruert av Jesse Ramsden og brukt i høy presisjon geodetiske undersøkelser utført i perioden 1784 til 1853. Dette inkluderer de fem store teodolitter -tipp i navn, stor i størrelse og stor nøyaktighet i brukt i undersøkelser av Britain og andre deler av verden. Ramsden leverte også utstyret som ble brukt til måling av de mange grunnlinjene i disse undersøkelsene, og også zenitteleskopet som ble brukt i breddegradbestemmelser.

De store teodolittene

Totalt åtte slike instrumenter ble produsert av Ramsden og andre for bruk i Storbritannia, India og Sveits. Ramsden selv konstruerte tre teodolitter, og ytterligere to ble ferdigstilt til hans design av Mathew Berge, hans svigersønn og forretningsetterfølger, etter Ramsdens død i 1805. Av de andre instrumentene ble en konstruert av William Cary og de andre to av firmaet Troughton og Simms.

The Royal Society teodolitt

I 1783 reagerte Royal Society of London på fransk kritikk av Greenwich Observatory ved å søke kongelig samtykke til å gjennomføre en geodetisk undersøkelse med høy presisjon, Anglo-French Survey (1784–1790) , mellom Greenwich og de etablerte franske undersøkelsesstasjonene på den andre siden av den engelske kanalen. Etter godkjenning ble general William Roy enige om å påta seg arbeidet, og han henvendte seg umiddelbart til Ramsden for å sette i bruk nye instrumenter. Tre år senere ble den "store" teodolitten levert etter en forsinkelse som skyldes Ramsdens forsinkelse, verkstedsulykker og hans forkjærlighet for kontinuerlig forbedring - "dette vil ikke gjøre, vi må ha det igjen". Instrumentet ble betalt av kronen og kongen presenterte det straks for Royal Society; av denne grunn blir teodolitten betegnet som Royal Society theodolite, eller kort sagt Ramsden RS.

Det er en fullstendig beskrivelse av denne teodolitten i den endelige rapporten fra den engelsk-franske undersøkelsen (1784–1790) . Instrumentet var stort, 914 mm bredt, og det ble normalt montert på et stativ som plasserte sikteleskopet mellom 5 og 6 fot høyt. Den veide omtrent 90 kg og tilbehøret og koffertene veide like mye igjen. Den reiste rundt Storbritannia i over seksti år, i sin egen fjærvogn, til steder der den ble trukket opp i fjell, kirketårn og til og med stillas.

Detalj av mikrometer-mikroskopene.

Den horisontale sirkelformet skala ble delt meget nøyaktig med divisjoner i 15 minutter (fra lysbuen) intervaller ved hjelp av en av Ramden egne skille motorer ; merkene på skalaen diameter 36 tommer (910 mm), vil være omtrent Anmeldelse for 1. / til 6  hverandre tommer (4 mm). Teleskopets posisjon kunne derfor leses til nærmeste kvart grad med øynene, men den nøyaktige posisjonen mellom divisjonene ble lest ved hjelp av mikrometermikroskop utstyrt med justerbare tverrtråder i fokalplanet, som vist. Gjengene på skruene var slik at femten hele svinger beveget seg fra ett skaleringsmerke til det neste, dvs. 15 minutter, og siden skalaen på justeringsknappen tillot å måle en seksti av en omdreining, ble den resulterende nøyaktigheten innenfor ett buesekund.

Instrumentet er også utstyrt med en vertikal halvsirkulær skala for å måle høyden på fjerne stasjoner og dermed en høydeforskjell. Kryssledninger som ligner på de som brukes i mikroskopene, er montert i okularet; de kan justeres med en skruegjeng som tillot vinkler å måles innen fem buesekunder.

Typiske avstander i den anglo-franske undersøkelsen var mindre enn 32 km: på den avstanden tilsvarer et sekund av lysbuen sideforskyvninger eller vertikale forskyvninger på målstasjonen på ca. 17 cm. Ingen andre teodolitt kunne matche denne presisjonen på den tiden. Det var det første instrumentet som kunne måle det sfæriske overskuddet av store undersøkelsestrekanter.

Etter fullføring av den engelsk-franske undersøkelsen ble dette instrumentet lagret på Royal Society, men i 1799 ba Board of Ordnance om bruk for den viktigste trianguleringen i Storbritannia . Etter avsluttet undersøkelse ble teodolitten lagret i hovedkvarteret til Ordnance Survey i Southampton hvor den ble ødelagt i bombeangrepene i 1941.

The Ordnance Board theodolite

Ramsden BO, teodolitten fra 1791. Nå i Science Museum, London

I sin rapport til Royal Society i 1775 bemerket William Roy egnetheten til India som et sted for både meridianbue og parallelle buemålinger. Til sin glede var Øst-India-kompaniet villig til å gjennomføre en slik satsing og bestilte en annen stor teodolit fra Ramsden. Den var klar i 1791, men Ramsden følte seg forpliktet til å øke prisen på grunn av problemer med produksjonen. Til sin overraskelse avviste selskapet prisen og nektet å kjøpe instrumentet. Den ble kjøpt av hertugen av Richmond , som som Master of the Board of Ordnance hadde gitt det meste av økonomien til Roys engelsk-franske undersøkelse (1784–1790) . Teodolitten er utpekt som Board of Ordnance theodolite, eller kort sagt Ramsden BO. Richmonds intensjon var å bruke den nye teodolitten på utvidelsen av Roys undersøkelse til de sørlige fylkene i Storbritannia. Instrumentet var i utgangspunktet det samme som det første med ekstra raffinement, hovedsakelig til antall og plassering av mikroskopene med deres presise mikrometertrinn. Den var i bruk til fullførelsen av Principal Triangulation of Great Britain i 1853, og den er nå i Science Museum i London.

Det er en beskrivelse av forbedringene av denne teodolitten i beretningen om Trigonometrical Survey for årene 1791–1794 av Mudge, Williams og Dalby.

Andre Ramsden teodolitter

Ramsden laget minst en annen 3-fots (0,91 m) teodolit som deler ble oppdaget i Sveits. Etter hans død ble hans firma arvet av Mathew Berge, som er kjent for å ha konstruert to store instrumenter til Ramsdens design. Ramsden laget mange teodolitter, inkludert et atten tommers instrument med samme generelle design som de store teodolittene. Dette instrumentet og hans to store teodolitter er beskrevet i beretningen om Principal Triangulation av Clarke & James (1858) .

Store teodolitter av andre byggere

Selv om Øst-India-selskapet takket nei til Ramsdens andre teodolitt, bestilte de en lignende design fra en annen London instrumentprodusent, William Cary . Denne teodolitten var i bruk i India fra 1802, selv om det var en liten pause i 1808 da den ble skadet da den ble trukket til toppen av en bygning. Den ble reparert og i bruk i seksti år. En ny teodolit til et forbedret design ble laget for den indiske undersøkelsen av Troughton og Simms i 1830, og de to sammen så tjenesten til 1874 da Cary-instrumentet ble erstattet av et annet av Troughton og Sims. Dette siste instrumentet var et monster som veide 1460 kg (645 kg) når det var på reise. Det var ingen overraskelse at det ble ansett for tungt for transport opp i fjellene, og det passerte til Sør-Afrika i 1882. Det ble ikke laget flere flotte instrumenter etter 1874 for å fortsette fremskritt innen presisjonsinstrumenter formørket deres ytelse: mot slutten av det nittende århundre kunne en nøyaktighet på 1 buesekund oppnås med et 12-tommers (300 mm) instrument.

Kjeder og stenger

Det 17. århundre landmålere brukte Gunters kjeder som var 22 meter lange (en kjede med 100 lenker på 7,92 tommer). Nøyaktigheten deres var tilstrekkelig for matrikkelmåling, men de ble ansett som utilstrekkelig nøyaktige for Anglo-French Survey (1784–1790) , Storbritannias første høypresisjonsundersøkelse. Roy ba Ramsden om å forberede en ny kjede med 100 ledd, hver fot lang. Han ba også Ramsden om å forberede tre nøyaktig kalibrerte trestenger som var 20 meter lange. Disse viste seg å være en feil på grunn av svingninger i lengden på grunn av varierende fuktighet; i stedet ble tre kalibrerte glassrør brukt. Kjeden viste seg å være like nøyaktig som glassrørene, og den ble brukt til grunnleggende undersøkelser i løpet av de neste tretti årene. Senere viste enda mer presise målinger at nøyaktigheten til Ramsdens kjede på 30 fot (30,48 m) var innen 3 inches på 5 miles. Ved faktisk bruk ble kjedet støttet i hele lengden av trebukser og strammet med en kjent konstant vekt. Dens termiske utvidelseskoeffisient ble nøye målt slik at temperatursvingninger kunne tas i betraktning. Fullstendige detaljer (med plater) er gitt i Roys redegjørelse for måling av Hounslow Heath- grunnlinjen.

Amerikanske landmålere brukte noen ganger også en kjede på 100 fot, også med 100 lenker, kjent som ingeniørkjeden . Begrepet kjede refererer i begge tilfeller vanligvis til måleinstrumentet i stedet for en lengdenhet, og avstander som måles er normalt gitt i fot og desimalfraksjoner av en fot (ikke tommer).

Til tross for Ramsdens kjede med opprinnelse i Storbritannia, dominerte Gunters her: "Når man snakker om en kjede uten kvalifisering, menes Gunters kjede", bemerket Macquorn Rankines midt- viktorianske A Manual of Civil Engineering .

Zenith-teleskopet

Ramsdens senitt-teleskop.

Den senit teleskop konstruert av Jesse Ramsden i 1802 ble brukt til å bestemme breddegraden til mange stasjoner i Principal triangulering of Great Britain . Dette bærbare instrumentet er designet for å bringe observatoriets presisjon til feltarbeid. Den ytre rammen var omtrent 3,7 meter høy, og teleskopet montert på en indre ramme var 2,4 fot langt. Teleskopet var begrenset til observasjoner innen få grader fra senit for å forhindre feil på grunn av brytning. En komplett beskrivelse av instrumentet er gitt av Pearson.

Referanser

Bibliografi