Pass oubliéBienvenue visiteur, si vous êtes nouveau enregistrez-vous, c´est totalement gratuit... !

Navigation astronomique

Le sextant

Principe de fonctionnement : le sextant est un instrument goniométrique de réflexion. Son fonctionnement est fondé sur les lois de réflexion de la lumière par les miroirs, essentiellement sur deux lois d´optique bien connue.
1) l´angle d´incidence d´un rayon sur le miroir plan est égal à l´angle de sa réflexion (fig. 01).
2) si le miroir plan est incliné d´un angle (X), le rayon réfléchi Rr1 sera dévié d´un angle de (2X) par rapport au rayon d´origine Rr (fig. 02).

Démonstration : nous pouvons démontrer l´application de ces deux lois dans le fonctionnement du sextant de la manière suivante (fig.03).

Acheminement des rayons lumineux : donc la hauteur de l´astre est l´angle θ dièdre entre la direction du rayon lumineux de l´astre Σ, c´est–à–dire DΣ et la direction de son image DΣ´ doublement réfléchie. Ramenée à un autre objet (l´horizon) vu directement. Cet angle est égal au double de l´angle formé entre les deux miroirs. Pour lire la valeur de la hauteur, il faut multiplier l´angle γ par deux ; et afin d´éviter cette multiplication, les graduations du limbe sont doublées depuis la construction du sextant dans l´usine. Ainsi le trajet des rayons lumineux dans le sextant partant d´un astre ou d´un objet observé, tombant sur le grand miroir s´en réfléchit, tombe sur le petit miroir, et après s´en être réfléchit, entre dans la lunette de l´observateur. Le rayon partant du second objet (l´horizon) observé passe par la partie transparente du petit miroir et entre également dans la lunette. De ce fait, dans la lunette seront visible en même temps : l´image deux fois réfléchie d´un objet et celle de l´autre objet vu directement. Initialement ces objets sont visibles sous un certain angle l´un par apport à l´autre. En faisant coîncider dans la lunette les images des objets observés, on détermine l´angle compris entre eux d´après la lecture sur le limbe.
Composition du sextant : quelque soit la marque commerciale du sextant, tout les sextants généralement sont composés des éléments de base suivants (04) :
Le bâti : le bâti est la base du sextant, a la forme d´un secteur d´un cercle sur lequel sont fixés d´autres éléments. À savoir : Le support du petit miroir, du grand miroir, le support de la lunette, les filtres colorés et l´axe de rotation de l´alidade.
Sur la partie extérieure de l´arc du bâti se trouve la crémaillère. La face latérale de l´arc du bâti est divisée en degrés, constitue le limbe du sextant. La division zéro se situe au bord droit du limbe, les chiffres s´accroissent de droite à gauche vont jusqu´à 120° et dans certain sextants vont jusqu´à 140°.
À droite du zéro il y à généralement cinq divisions supplémentaires dont on a besoin pour déterminer la correction de l´index. La valeur d´une division sur le limbe est égale à 1°.
L´alidade : est une plaque métallique composée d´un seul bloc, sur l´une de ses extrémité sont fixés le grand miroir dans un enchâssement et l´axe conique de rotation de l´alidade. Sur l´autre extrémité est fixé le dispositif de lecture, ce dernier n´est qu´un tambour gradué est fixé à bloc sur l´axe de la vis tangente. Le tambour est divisé en 60 divisions. Un tour complet du tambour déplace l´alidade d´un degré.
La valeur d´une division du tambour est égale à une minute ; la rotation du tambour en continue déplace l´alidade le long de l´arc du limbe.
L´engrenage de la vis tangente avec la crémaillère est réalisée par un levier mobile ou à l´intérieur une double lame ressort serre la vis tangente contre la crémaillère tout en maintenant l´alidade bloqué. S´il y a lieu à déplacer l´alidade d´une manière rapide, il faut libérer la vis tangente de l´engrenage de la crémaillère ; pour cela, on serre avec force le levier mobile contre le levier immobile. Si on lâche le levier mobile, la vis tangente sous l´action de la double lame ressort entre en engrenage avec la crémaillère et l´alidade sera bloquée.
Le grand miroir : et une plaque en verre optique. À surface polie, dont les dimensions sont variables d´un sextant à un autre selon les marques. La face de derrière est couverte d´une mince couches d´argent ce qui augmente la capacité de réflexion du miroir. Pour protéger la couche d´argent des endommagements mécaniques et de l´humidité, la face argentée est recouverte d´une couche de cuivre et de vernis spécial. Le miroir est placé sur un support métallique et fixé généralement par trois ressorts. Cette méthode de fixation rend impossible la déformation du miroir dans le cas ou un reglage s´impose. Dans le support, c´est–àdire dans le dos du miroir si je peux m´exprimer ainsi, se trouve la vis de réglage à tête carrée généralement placée dans son enveloppe de protection, cette vis sert à éliminer la non perpendicularité du grand miroir.
Le petit miroir : les techniques utilisées dans la construction du grand miroir sont pratiquement les mêmes qui sont utilisées dans le petit miroir avec la différence que le petit miroir est divisé en deux parties, une partie sert à réfléchir les rayons venant du grand miroir, l´autre moitié du miroir est un verre transparent à travers le quel l´observateur voit les objets directement. Sur le côté inverse du miroir il y a deux vis du réglage, une sert à éliminer la non perpendicularité du petit miroir, l´autre sert à éliminer le non parallélisme du petit miroir.
Les filtres colorés : Devant le grand miroir et le petit miroir sont placés des verres colorés de densité différente, les filtres colorés servent à assombrir et à diminuer l´éblouissement de la lumière et l´éclat essentiellement du soleil, les autres astres ne nécessitent pas l´utilisation de ces filtres.
Le télescope : est un accessoire indispensable, sa construction et ses caractéristiques techniques diffèrent d´un sextant à un autre selon les marques.
Les erreurs du sextant : avant de procéder à la prise des hauteurs, le sextant droit faire l´objet d´un control et de vérification par le navigateur.
Avec le temps et la manipulation fréquente, l´ajustage du sextant s´altère, en outre le sextant est affecté d´erreurs dus à l´usinage du sextant lui même que ce soit dans sa partie mécanique ou optique.
Le sextant est affecté par plusieurs erreurs dont certaines ne peuvent être ni régler ni controler par le navigateur, tandis que d´autres sont à sa portée. Parmi ces erreurs on remarque les suivantes :
1- les erreurs de la graduation du limbe et du tambour micrométrique.
2- déformations des faces optiques du grand et petit miroir.
3 -des erreurs dans la construction de la partie optique du télescope (dans les sextants modernes, ces erreurs on y trouve pas).
4- perpendicularités du grand miroir.
5- perpendicularités du petit miroir.
6- Parallélisme de l´axe de la lunette avec celui du secteur.
7- Parallélisme du grand et du petit miroir.
8- erreurs de l´excentricité.
Parmi les erreurs citées si dessus le navigateur doit savoir, vérifier et controler les erreurs suivantes :
L´erreur de l´excentricité : l´axe de rotation de l´alidade doit passer exactement par le centre du secteur du sextant, cette erreur ne peut être vérifier que par le constructeur ou dans des ateliers spéciaux, toutes fois s´il y a lieu d´une telle erreur, elle doit être mentionnée et affichée dans le coffret du sextant et elle est permanente.
Perpendicularité du grand miroir : le grand miroir doit être perpendiculaire au plan du secteur. Pour éliminer cette erreur s´il y a lieu d´une telle erreur, il faut Agir comme suite.
Le sextant en position horizontale, l´axe de rotation de l´alidade s´interpose entre la graduation du limbe et l´œil du navigateur. On regarde dans la partie du bas du grand miroir, laissez glisser l´alidade de telle sorte à voir en même temps une ligne composée par l´image de la graduation du limbe vue directement et celle réfléchit par le grand miroir. Si elles sont alignées, il n´y a pas d´erreurs mais si elles sont décalées au point de contact l´une par rapport à l´autre, il y a erreurs. Pour remédier cette erreur agir sur la vis de derrière. Tourner la vis dans un sens ou dans un autre jusqu´à ce que la graduation du limbe ne présente aucun décalage au point de contact.
Perpendicularité du petit miroir : le petit miroir doit être aussi perpendiculaire au plan du secteur et pour vérifier cette erreur on procède de la manière suivante.
Une fois le navigateur en plein mer loin des côtes, il ne dispose que de la ligne du l´horizon, un objet idéal que va utiliser le navigateur pour régler la perpendicularité du petit miroir.
On règle le sextant à une graduation près du zéro, sextant bien vertical, on vise l´horizon, avec le tambour micrométrique on ramène les deux images vues directement et celle doublement réfléchie l´une à côté de l´autre de telle sorte à être parfaitement alignées. C´est–à–dire la ligne d´horizon ne doit présenter aucun cassement. Ensuite on balance le sextant dans un sens ou dans un autre. La ligne d´horizon ne doit pas se déformer comme dans la fig. 05 .si l´horizon se casse fig. 06, dans ce cas il faut régler la perpendicularité du petit miroir.
Pour régler la perpendicularité du petit miroir, agir sur la vis de derrière en la tournant dans un sens ou dans un autre jusqu´à l´élimination de l´erreur.
Remarque : l´élimination de l´erreur de la perpendicularité s´altère avec l´erreur du parallélisme, il faut faire très attention.
Parallélisme du l´axe optique du télescope : l´axe de vision de la lunette doit être parallèle avec le plan du secteur, cet erreur dans les sextants modernes est contrôlée dans l´usine, seulement le navigateur néanmoins et dans tout les cas doit s´assurer par lui–même, les sextants d´autres fois avaient des vis destinée au réglage de cette erreur. On procède à la vérification comme suite :
Le sextant en position horizontale, la lecture près du zéro, l´œil de l´observateur en face du grand miroir. Ensuite on libère l´alidade et on augmente la lecture jusqu´à ce qu´on voit la ligne centrale du petit miroir. À cette position on verra une partie du télescope dans le grand miroir et l´autre partie se voit directement, la ligne de séparation (la ligne qui separe la partie transparente et la partie miroir) du petit miroir doit diviser le télescope en deux parties égales. cette méthode est loin d´etre precise, elle nous permet seulement de connaitre si le Parallélisme du l´axe optique du télescope est entaché d´une grosse erreur. Si c´est le cas vous n´avez guère de solution que de changer completement le télescope.
Parallélisme du grand et du petit miroir : cette erreur est appelée aussi la collimation ”C” ou l´erreur de l´index. Les deux miroirs doivent être parallèles En position zéro, sinon l´index du sextant sera déplacé. Dans le cas ou l´erreur prend des valeurs importantes, on agit sur les vis de réglage du grand et du petit miroir, seulement il faut faire très attention pour ne pas dérégler le sextant complètement. Deuxième solution, on introduit directement la valeur de l´erreur dans la correction des hauteurs.
La méthode exacte de calcul de l´erreur du zéro peut se faire avec l´utilisation du soleil et on procède comme suite :
1- Avant tout, consulter l´ALMANAC pour connaître le demi diamètre du soleil pour la journée en question.
2- Régler la lecture sur une division proche du zéro. Pointer la lunette sur le soleil, tourner le tambour gradué jusqu´à ce que les deux bord du soleil, deux fois réfléchi et celui qu´on voit directement soient exactement tangents l´un à l´autre. Lire l´indication sur le limbe et qu´elle soit par exemple L1.
3- Refaire la même opération en changeant le bord du soleil. Lire l´indication du limbe et noter L2. Dans ce sujet, je dois attirer l´attention du navigateur qu´il doit éviter ses observations quand le soleil est proche de l´horizon, parce que le diamètre du soleil est considérablement réfracté.
4- la somme des deux lectures sans prendre en considération le signe de la lecture négative est égale à
L = L1 + L2.
5- trois cas sont possibles :
L1 + L2 < 4SD : le navigateur doit refaire ses observations parce que est un cas impossible.
L1 + L2 = 4SD : cela signifie que votre sextant est très bien réglé, par conséquence l´erreur de la collimation ”C” est égale à 0´.
L1 + L2 > 4SD : c´est le cas le plus probable, la lecture moyenne de la collimation en valeur absolue le signe de la collimation suit la lecture la plus grande en valeur absolue des deux mesures.
SD=demi–diametre du soleil
Exemple : Le 17/10/2004, le navigateur procède à la vérification de son sextant .il observe le soleil et mesure les hauteurs suivantes.
Le bord supérieur du soleil doublement réfléchi tangent au bord inférieur du soleil vu directement L1 = 33´.
Le bord inférieur du soleil doublement réfléchi tangent au bord supérieur du soleil vu directement L2 = 33´.4.
Calculer la collimation ”C” du sextant.
Solution :
1– L = L1 + L2 = 33´ + 33´,4 = 66,´4.
2– la lecture la plus grande en valeur absolue est L2 et elle est négative, donc le signe de la collimation ”C” est négative (–). SD du soleil pour la journée du 17/10/2004 est 16´,1.
3– 4SD = 4 x 16,1 = 64´,4.
4–
5– l´erreur du sextant est donc –0.5´, cette erreur doit être retranchée lors de la correction des hauteurs

astuce: Il existe une méthode qui nous permet d´éliminer toutes les erreurs du sextant à la fois et d´un seul coup. Comment on fait ?
On vise un objet lointain et qu´il soit le soleil (il est l´objet le plus approprié à cet effet), le sextant tenu bien verticalement. On règle la lecture sur 0°, même la lecture du tambour micrométrique sur 0°. Dans le télescope on va voir l´image du soleil et le soleil vu directement séparé, on commence toujours par régler la perpendicularité du grand miroir en agissant sur la vis destinée à cette effet ensuite on règle le petit miroir et cela sans toucher ou changer la lecture du sextant jusqu´à ce que les deux soleils soient confondu exactement l´un sur l´autre.

haut de pageHaut de page

Les horizons page precedente la terrepage suivantecorrection des hauteurs