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Periskop für Rundumsicht. Wissenschaftliches Kinderlabor

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Bevor wir mit dem Bau eines solchen „allsehenden“ Periskops fortfahren, erinnern wir uns am Beispiel seines Elementarmodells an die Vorrichtung eines herkömmlichen Periskops (Abb. 1).

Reis. 1. Schema des einfachsten Periskops

Übrigens stellen wir fest, dass ein echtes Periskop, das in militärischer Ausrüstung verwendet wird, natürlich nicht sehr einfach ist. Es enthält Spiegelprismen, ein Okular und ein Linsensystem. Und das alles in doppelter Menge – für jedes Auge. Dennoch ermöglicht die einfachste Gestaltung des Periskops interessante Beobachtungen.

Für den Bau benötigen Sie zwei identische rechteckige Spiegel, zum Beispiel Taschenspiegel aus einem Kurzwarenladen, etwa 30 x 40 mm groß.

Der Körper des Periskops besteht aus Pappe. Innenabschnitt eines Rohrs und Bögen – 30 x 30 mm. Rohrlänge - 250 ... 500 mm (zu große Länge macht nicht nur die Struktur schwerer, sondern schränkt auch das Sichtfeld ein), Knie - 70 ... 80 mm.

Nachdem Sie das Rohrmuster geklebt haben, verstärken Sie seine Verbindung mit einem geklebten Streifen dickem Papier (z. B. Whatman-Papier). Von der Seite der Knie im Rohr sind zwei Fenster mit den Maßen 30x30 mm ausgeschnitten, in denen Spiegel mit PVA-Kleber befestigt und mit vier (zwei oben und unten) von Schwefel gereinigten Streichhölzern befestigt werden. Montieren Sie die Spiegel in einem Winkel von 45 Grad (das Lumen des oberen Fensters sollte im Sichtfenster sichtbar sein).

An den Knien machen sie zusätzlich ein Fenster mit den Maßen 30x30 mm. Ein Teil des Schnittmaterials – ein 1 cm breiter Streifen – wird jedoch nicht entfernt, sondern zur Befestigung des Bogens am Rohr verwendet.

Um parasitäre Blendungen (Flare) auszuschließen, wird die Innenfläche des Rohres und der Rohrbögen beispielsweise mit Tinte geschwärzt und anschließend mit einem farblosen Nitrolack der Marke NTs beschichtet. Draußen ist es wünschenswert, das Periskop mit einem beliebigen Lack zu bedecken, vorzugsweise mit einem hellen Nitrolack. Dies verleiht ihm Eleganz sowie Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Reis. 2. Periskopgerät, das ein kreisförmiges Panorama zeigt

Betrachten wir nun das Gerät eines „umfassenden“ Periskops, dessen Diagramm in Abbildung 2 dargestellt ist. Unten ist wie beim einfachsten Periskop ein Spiegel angebracht. Doch im oberen Teil befindet sich kein Spiegel mehr, sondern eine Spiegelpyramide, die an eine umgekehrte ägyptische Pyramide erinnert. Es wird auf einer quadratischen Platte aus Sperrholz oder Hartfaserplatte befestigt und an vier Pfosten aus Stahlrohr mit einem Durchmesser von 5 ... 6 mm aufgehängt, deren Enden mit einem Hammer abgeflacht sind. Um das im unteren Spiegel sichtbare Bild nicht stark zu verdecken, sind dünne Gestelle erforderlich. Andernfalls verschlechtert sich die Rundumsicht aufgrund der sogenannten „toten Zonen“, die für die Beobachtung unzugänglich sind.

Die Pyramide muss ausreichend hoch über die Rohroberkante angehoben werden. Dadurch ist es bei Bedarf möglich, durch das Sichtloch die gesamte Spiegelfläche der Pyramide zu sehen und etwas von der Seite hineinzuschauen.

Reis. 3. Bedingtes Bild, beobachtet im Sichtfenster eines vierseitigen Periskops

Was werden wir in einem solchen Periskop sehen? Es stellt sich heraus, dass das Bild in vier Viertel, genauer gesagt Quadranten, „aufgeteilt“ wird (Abb. 3). Das linke ist die linke Ansicht, das obere ist die Vorderansicht, das rechte ist die rechte Ansicht und das untere ist die Rückansicht. Bilder eines stilisierten Mannes zeigen, wie die Umgebung in diesem merkwürdigen Periskop verändert wird. Nach dem Durchgang durch das Spiegelsystem befinden sich die Reflexionen der unteren Teile der beobachteten Objekte in der Mitte des resultierenden Bildes und die oberen Teile entlang seines Umfangs.

Reis. 4. Spiegelmuster für eine vierseitige Periskoppyramide

Wie schneide ich die Spiegel der Pyramide aus, um sie richtig zusammenzusetzen? Da sie alle gleich sind, sollten Sie eine davon in Betracht ziehen. Es handelt sich um ein gleichschenkliges Dreieck ABV (Abb. 4). Wenn das Periskop vertikal steht, sollten die Spiegel (Flächen der Pyramide) in einem 45-Grad-Winkel zum Horizont geneigt sein. Mathematische Berechnungen zeigen, dass das Verhältnis der Seiten des Dreiecks ABV wie folgt sein wird: AB=BV=0,5ABv3=0,866AB. Zur Referenz: Die Höhe des BG ergibt sich aus dem Verhältnis AG=0,5ABv2=0,7071 AB. Die Winkel A und B betragen 54,736 Grad und Winkel B beträgt 70,528 Grad. In der Praxis ist eine solche Genauigkeit natürlich nicht erforderlich, daher nehmen wir 55 bzw. 70 Grad.

Sie können eine Pyramide auch aus gleichseitigen Dreiecken bauen. Wie Sie wissen, betragen alle Winkel 60 Grad, was das Markieren und Schneiden des Spiegels (mit einem Diamant- oder Glasschneider) sowie den Zusammenbau der Pyramide erheblich vereinfacht. Aber in diesem Fall „schaut“ Andreys Periskop nicht streng horizontal, sondern leicht nach unten (in einem Winkel von etwa 10 Grad zum Horizont). Dies spielt jedoch keine große Rolle, insbesondere wenn die Reichweite des überwachten Bereichs begrenzt ist.

Reis. Abb. 5. Symbolisches Bild, beobachtet im Sichtfenster eines verbesserten achtseitigen Periskops

So „blickt“ Andreis Periskop wie Puschkins goldener Hahn auf die vier Himmelsrichtungen – Norden, Osten, Süden und Westen. Und was wäre, wenn wir ihnen Zwischenpunkte hinzufügen: Nordwesten, Nordosten, Südosten und Südwesten? Es ist klar, dass dann das Panorama des Gebiets klarer dargestellt wird – in Form von acht Sektoren (Abb. 5). Die Seitenverhältnisse dieser Dreiecke sind wie folgt: AB=BV=1,78AB, -BG=1,71AB. Winkel B beträgt 33 und die Winkel A und C betragen jeweils 73,5 Grad.

Die oberen Knie des Periskops müssen in diesem Fall nicht bearbeitet werden. Vertikales Rohr mit achteckigem oder rundem Querschnitt. Das obere Blatt, auf dem die Spiegelpyramide befestigt ist, ist ebenfalls achteckig oder rund. Um es an das Rohr anzuschließen, benötigen Sie vier oder acht Gestelle.

Reis. 6. Die Form des unteren Spiegels des achtseitigen Periskops

Die Form des unteren Spiegels für ein oktaedrisches Rohr ist in Abbildung 6 dargestellt. Die Markierung beginnt mit der Wahl der Größe X, die der Breite der Innenfläche des Rohrs entspricht. Wenn er rund ist, wird der Spiegel in Form einer Ellipse ausgeschnitten. Seine geometrischen Parameter ergeben sich aus den folgenden ungefähren Verhältnissen: Die Hauptachse beträgt 1,5 d, die Nebenachse beträgt d, der interfokale Abstand beträgt 1,8 d, wobei d der Innendurchmesser des Rohrs und des Winkelstücks ist. Wie man eine Ellipse baut, finden Sie im Nachschlagewerk der höheren Mathematik.

Zunächst wird eine Ellipse auf Hartkarton gebaut, ausgeschnitten und darauf geachtet, dass sie gut zum Rohr passt – sie steht dort frei im richtigen Winkel. Anschließend wird diese Schablone auf eine Spiegelfläche aufgetragen und mit einem Polycolor-Bleistift, einem Glasschneider oder einem Kugelschreiber umkreist. Schneiden Sie mit einer gewöhnlichen, aber immer scharfen Schere ein Oval aus, tauchen Sie sie, einen Spiegel und Ihre Hände in einen Eimer mit Wasser und treffen Sie Vorsichtsmaßnahmen. Glas, auch Spiegelglas, lässt sich in Wasser in der Regel problemlos schneiden. Sollten dadurch die Kanten der Ellipse zu uneben sein, werden sie (hauptsächlich wegen Rissbildung) mit einem Schleifstein oder Schleifstein geschliffen. Die Stirnseite und die Kante der Rückseite des resultierenden Werkstücks werden lackiert, damit sich der Spiegelträger nicht ablöst.

Pyramidenspiegel sollten auf einer Sperrholz- oder Hartfaserplattenunterlage platziert werden, die mit kleinen Nelken umgeschlagen oder mit Tischler-, Kasein- und ähnlichem Leim auf einem Rahmen aus Holzbrettern befestigt und an der oberen Platte befestigt wird. Verwenden Sie zum Anbringen der Spiegel den gleichen Kleber oder die Sorten 88N, 88NP, BF-2 oder besser „Moment“.

Autoren: A. Virshiev, V. Vladimirov

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