книги из ГПНТБ / Бугаец Е.А. Фотограмметрия в горном деле

скорости, с которой самолет или набирает, или теряет высоту полета;

6)визиры навигационные (бортовые и внутрикабинные),

помещаемые на внешней стороне борта самолета (бортовые)

или внутри кабины аэросъемщика (внутрикабинные, как пра­ вило, оптические), используемые для измерения аэронавигаци­ онных и аэросъемочных элементов;

7)часы с секундомером в кабинах пилота и аэросъемщика:

8)солнечно-теневой указатель курса (СТУ) или солнечный указатель курса (СУК) в кабинах пилота и аэросъемщика,

используемые для прокладки аэросъемочных маршрутов;

9)жидкостный статоскоп, находящийся при АФА и приме­

няемый для фиксирования изменения высоты полета самолета;

10)воздушный термометр, помещаемый вне кабин и вне влияния теплых струй воздуха, идущих от мотора самолета;

используется для определения температуры воздуха на различ­ ных высотах полета.

Комплект вышеуказанных приборов позволяет при фотогра­

фировании местности выдерживать заданную высоту, скорость и направление полета самолета, параллельность съемочных маршрутов, одинаковое отстояние этих маршрутов друг от дру­ га, что в свою очередь обеспечивает получение одномасштабных снимков с необходимым продольным и поперечным перекры­ тиями.

§3. УСТРОЙСТВО АЭРОФОТОАППАРАТА

Внастоящее время в аэрофотосъемке применяются; АФА различных конструкций. Однако во всех конструкциях имеются

одни и те же основные узлы и детали.

На рис. 3 приводится типовая схема АФА, установленного в кабине самолета. Основные части его: корпус 1, аэрофотообъ­ ектив 2, затвор 3, кассета 4, светонепроницаемый кожух 5 кас­

сеты, выравнивающая доска 6 кассеты, приемная катушка 7,

подающая катушка 8, направляющие валики 9 кассеты, фото­ пленка 10, распределительный механизм 11 камеры, аэрофото­ установка 12, амортизаторы 13 аэрофотоустановки, командный прибор 14, двигатель 15, гибкие валики 16, электрошнур 11, на­ гнетательное устройство 18 с пылеулавливателем Р и растру­

бом R, резиновый шланг.

Рассмотрим устройство и назначение основных узлов АФА.

Корпус

Корпус АФА 1 представляет собой металлическую (дюралю­ миниевую) отливку круглой или прямоугольной формы.

В топографических АФА верхняя часть корпуса оканчивается плоской рамкой, называемой прикладной (рис. 4).

10

На прикладной рамке имеются координатные метки (&b k2, ks, k4), которые используются для определения на каждом аэро­ фотоснимке положения главной его точки ’.

Прикладная рамка располагается в фокальной плоскости объектива камеры. Расстояние от задней узловой точки объек-

Рис. 3. Типовая схема АФА

тива до прикладной рамки камеры называется фокусным рас­

стоянием (fK) камеры.

Координаты главной точки снимка и фокусное расстояние АФА называются элементами внутреннего ориентирования ка­

меры.

Так как в топографических АФА коор­

динатные метки и объектив связаны в жест­

кую систему, элементы внутреннего ориен­ тирования сохраняются в них длительное

Ввиду этого нетопографические АФА не применяются для кар­ тографических целей.

В нижней части корпуса крепится конус с объективом 2 (см. рис. 3), затвором 3 и солнечной блендой.

Аэрофотообъектив

Аэрофотообъектив — оптическая система, при помощи ко­ торой строится действительное изображение местности на фото-

1 Главная точка снимка определяется как пересечение прямых, прохо­ дящих через вершины координатных меток прикладной рамки камеры.

11

графической пленке, — характеризуется следующими основны­ ми параметрами.

1. Фокусное расстояние f' объектива —• расстояние от задней

главной плоскости до главного заднего фокуса (рис. 5).

2. Задний отрезок s'— расстояние от вершины задней-линзы до заднего главного фокуса.

3. Поле зрения объектива — основание светового конуса,,

спроектированного через объектив на его фокальную плоскость (рис. 6).

4. Поле изображения —часть поля зрения, в котором наблю­ дается удовлетворительная резкость изображения.

5. Угол зрения 2(3'— угол, составленный лучами, идущими от задней узловой точки объектива к краям поля зрения.

6. Угол изображения 2(3 — угол, составленный лучами, иду­ щими от задней узловой точки объектива к краям поля изобра­ жения.

12

7.Формат снимка — квадрат, вписанный в поле изображения данного объектива. Стандартные размеры снимков: 18 X 18, 23X23 и 30X30 см.

8.Действующее отверстие объектива 2а — диаметр отверстия,

ограниченного оправой объектива или диафрагмой.

9.Относительное отверстие объектива п — отношение вели­ чины действующего отверстия объектива к величине его фокус­

ного расстояния:

2а

л=у. (3)

10. Теоретическая светосила объектива Sm— квадрат относи­ тельного отверстия:

Так как обычно не весь свет, упавший на объектив, проходит через него, а часть света им отражается и поглощается, то фи­

где k — коэффициент пропускания света объективом, показы­ вающий, какой процент упавшего на объектив света прошел через него.

И. Разрешающая способность объектива — способность его раздельно передавать то или иное количество штрихов (или ли­

ний) на 1 мм. Разрешающая способность выражается графи­ ком, по оси х которого откладываются углы изображения объ­ ектива через определенные ступени, а по оси у откладывается число штрихов.

По величине фокусного расстояния или величине угла изоб­ ражения аэрофотообъективы разделяют на: 1) широкоугольные (короткофокусные), 2) среднеугольные (среднефокусные) и

3)узкоугольные (длиннофокусные).

Кпервым относятся объективы, у которых фокусное рас­

стояние не превышает 135 мм, а угол 2р больше 70°. Вторые имеют фокусное расстояние в пределах от 135 до 300 мм, а угол

2р менее 70°. Третьи имеют фокусное расстояние более 300 мм и угол 2|3 в пределах от 20 до 50°.

Величина фокусного расстояния (угла изображения) влияет

на масштаб и производительность аэрофотосъемки. Широко­ угольные объективы применяются для мелкомасштабной съем­ ки. Они характеризуются высокой производительностью, т. е. большим захватом местности за одну экспозицию. Узкоугольные объективы используются для крупномасштабной съемки. В от­ личие от первых эти объективы являются малопроизводитель­ ными. Среднефокусные объективы применяются для съемок

13

в любых масштабах и являются в этом отношении универсаль­

ными.

В настоящее время наибольшее распространение получили

Затвор

Затвор АФА — механическое приспособление, при помощи

которого на определенное время производится открытие дейст­ вующего отверстия объектива с целью допуска света к фото­ графической пленке, помещенной в кассете.

Работа затвора характеризуется в основном двумя величи­

нами: диапазоном выдержек и коэффициентом светоотдачи или коэффициентом полезного действия (к. п. д.).

Под выдержкой или временем экспонирования понимается отрезок времени от начала открытия до конца закрытия затво­

ром действующего отверстия объектива.

Втечение этого времени производится допуск света к фото­ графической пленке.

Вбольшинстве затворов величина выдержки может менять­ ся от минимальной до максимальной. Этот предел изменений выдержек данного затвора называется диапазоном выдержек.

Отношение количества световой энергии Q, прошедшей через затвор за время выдержки, к количеству световой энергии Р,

поступившей за это. же время на затвор, называется коэффи­ циентом светоотдачи р.

Коэффициент ц не имеет размерности и выражается де­ сятичной дробью или в процентах:

Качество затвора тем выше, чем выше у него коэффициент светоотдачи. В идеальном затворе ц должен быть равен еди­ нице или 100%.

Требования к затвору. 1. Затвор должен обладать макси­

мальным коэффициентом светоотдачи и большим диапазоном

14

выдержек. Последнее позволит применять его при различных скоростях полета самолета и условиях съемки.

2.Затвор не должен вносить искажений в изображения фо­ тографируемой местности на аэрофотоснимках.

3.Затвор должен надежно сохранять установленную на нем выдержку при наличии ударов, вибрации и изменения темпера­

туры. При невыполнении этого требования во время съемки мо­ гут получаться или недодержанные, или передержанные аэро­ негативы.

Рис. 7. Центральный затвор ЗВ-1

4.Затвор не должен ухудшать светораспределения по снимку.

5.Затвор должен быть простым по конструкции, небольшим

по размерам, легким и надежным в эксплуатации.

Типы затворов, применяемых в аэрофотосъемке. В АФА

нашли применение следующие типы затворов: дисковые, штор­ но-щелевые, типа жалюзи и центральные.

Первые затворы помещаются около задней линзы объектива, вторые — около фотографической пленки, третьи и четвертые — между линзами объектива. Поэтому часто последние два типа затворов называются междулинзовыми.

Наиболее полно отвечают вышеприведенным требованиям центральные затворы.

Остановимся на конструкции центрального затвора ЗВ-1, предложенного в 1938 г. советским инженером И. П. Вертило-

рохом.

В силу своей оригинальности, простоты и надежности в экс­ плуатации затвор ЗВ-1 сейчас устанавливается во всех совре­ менных отечественных АФА.

В основу работы затвора ЗВ-1 (рис. 7) положен принцип колебательного движения плоской пружины 1.

Получив движение, кулачок 2 затвора действует на пово­ док 3 ведущего кольца 4 затвора, в результате чего изгибается

15

плоская пружина 1. После того как кулачок 2 соскочит с повод­ ка 3, ведущее кольцо через маленькие шестеренки (трибки) 5 приведет в действие лепестки затвора, которые откроют дейст­ вующее отверстие объектива. При открытии затвора пружина 1

пройдет за среднее положение, после чего она изогнется в об­

ратном направлении и опять приведет в движение кольцо 4, вследствие чего отверстие объектива закроется. Во избежание

повторного открытия в конструкции затвора предусмотрен сто­ порящий механизм 6, который после закрытия отверстия объек­ тива приостанавливает движение лепестков затвора до следую­ щей экспозиции.

Рис. 8. Схема кассеты АФА

Изменение величины экспозиции в затворе производится из­ менением длины плеча пружины 1 специальной гайкой.

Диапазон экспозиций затвора колеблется в пределах от 1/60 до 1/180 сек. К. п. д. затвора составляет 90—95%.

Кассета

Кассета АФА служит для размещения рулона пленки, транс­ портирования проэкспонированной пленки, прижатия пленки к прикладной рамке камеры и выравнивания ее в плоскость в момент экспозиции.

Рассмотрим работу кассеты, приведенной на рис. 8.

Механизм кассеты состоит из следующих основных частей:

приемной 1 и подающей 2 катушек1, выравнивающей доски 3,

главного горизонтального вала 4, на котором жестко насажен

эксцентрик 5, ряда цилиндрических шестерен 6—10, конической шестерни И, наглухо скрепленной с вертикальным валом 12, ко­ торый взаимодействует с распределительным механизмом ка­ меры. Все эти части во время эксплуатации кассеты покрываются

светонепроницаемым кожухом.

1 На подающую катушку наматывается неэкспонированная пленка, на приемную — стягивается проэкспонированная пленка.

16

Работа кассеты протекает следующим образом: получив дви­

жение от распределительного механизма камеры, вал 12 при помощи шестерен приводит в движение приемную катушку 1 и горизонтальный вал 4, а вместе с ним и эксцентрик 5; в резуль­

тате этого пленка с подающей катушки 2 будет перематываться на приемную; во время перемотки пленки эксцентрик 5 начи­ нает опускать выравнивающую доску 3 вниз; после окончания

транспортирования выравнивающая доска прижмет пленку

к прикладной рамке камеры.

Для контроля за работой кассеты последняя снабжена рядом вспомогательных приборов: счетчиком произведенных снимков; круглым уровнем, по которому оптическая ось АФА приводится в отвесное положение; метражником, показывающим величину неэкспонированной пленки, оставшейся в кассете; сигнализато­ ром, сообщающим о ходе транспортирования пленки.

При эксплуатации АФА кассета устанавливается на приклад­ ную рамку камеры и закрепляется специальными запорами.

После окончания съемки кассета вместе с проэкспонированной пленкой передается в фотолабораторию. При этом, чтобы не засветить пленку, световое окно кассеты, т. е. отверстие, обра­ щенное внутрь камеры, через которое происходит экспонирова­ ние пленки, закрывается специальной заслонкой или выравни­ вающей доской.

Следует отметить, что описанная выше конструкция кассеты

не является типовой. В аэросъемке применяются разнообразные кассеты с различными транспортирующими, отмеривающими и выравнивающими механизмами.

Распределительный механизм

Распределительный механизм камеры передает движение двигателя АФА на механизмы кассеты и затвора.

Наибольшее распространение получили механические и электрические распределительные механизмы. Примером пер­ вого типа является распределительный механизм отечественного

аэрофотоаппарата АФА-13 (рис. 9), второго — американского модернизированного аэрофотоаппарата МК-17Б.

Рассмотрим конструкцию первого типа, так как хотя он ме­ нее совершенен, чем второй, но зато более прост и понятен для уяснения принципа работы распределительного механизма.

Движение на распределительный механизм АФА-13 пере­ дается при помощи гибкого валика, который представляет собой металлический трос, покрытый металлической рубашкой. Гибкий валик подключается к червячному валу 1 распределительного механизма. Червячный вал, находясь во взаимодействии с чер­ вячной шестерней 2, через нее передает движение на пару кони­ ческих шестерен 3. Эти шестерни при помощи ряда вспомога­

ib"05,

шестерню 5. С головки движение снимается механизмом кассе­ ты. с шестерни 5 — механизмом затвора.

В результате этого в кассете проэкспонированная пленка перематывается на приемную катушку, а очередной участок не­ экспонированной пленки прижимается к прикладной рамке ка­

меры и выравнивается в плоскость; механизм затвора приво­ дится в действие и происходит экспозиция.

Рис. 9. Распределительный механизм отечественного аэрофотоаппарата АФА-13

Время, затрачиваемое АФА на выполнение всех вышеуказан­ ных операций, называется циклом его работы. В современных АФА цикл работы обычно колеблется от 1,5 до 2 сек.

Кроме основных функций распределительный механизм АФА-13 управляет работой счетчика 6 произведенных снимков,

показания которого фотографируются через окно 7 на основные кадры. При фотографировании включается лампочка подсвета 8,

которая получает энергию от батарейки 9 в тот момент, когда

палец 10 соединит контакты И разомкнутой до этого электро­

цепи.

Рассмотренный распределительный механизм не включает и

не выключает АФА из работы. Эти функции при таком распреде­ лительном механизме выполняются командным прибором или интервалометром.

18