פריסקופ לילדים מכשיר אופטי בצוללת

לקניית ערכה להכנת פריסקופ לילדים.

מה זה פריסקופ ואיך הוא עובד?

פריסקופ (מכשיר אופטי בצוללת) הוא כלי שאנשים משתמשים בו כדי להסתכל על דברים ממקום נסתר. למכשיר זה יש צינור ארוך עם מראות מקבילות הנמצאות בשני הקצוות בזווית של 45 מעלות. בחלק מהמכשירים, ניתן למצוא מנסרות (פריזמות) במקום מראות. מקור השם של המילה הזו הוא מיוונית. היא מורכבת משני מילים: "פרי" שפירושו "סביב" ו"סקופ" שפירושו "להסתכל". לפיכך, למכשיר יש את היכולת להסתובב בצורה מעגלית כדי להציג דברים.

ההיסטוריה של הפריסקופ

ממציא הפריסקופ הראשון הוא יוהאן גוטנברג שחי במאה ה-15. הוא היה ממציא גדול אך איש עסקים לא מוצלח. בכל 20 שנה התקיים בגרמניה יריד פסטיבל מאוד גדול שאליו היו מגיעים אנשים מכל רחבי אירופה. הוא הגה רעיון איך להתעשר במהירות, כאשר המציא את הפריסקופ – כלי אופטי שאפשר לאנשים להסתכל מעבר לקהל הצפוף ולצפות באופן ברור בטקסים ובחגיגות. זה היה רעיון מאוד מקורי ומוצלח. אבל המוצר שלו היה מוכן שנה לפני תחילת הפסטיבל, אף אחד לא העלה בדעתו לקנות את המכשיר הזה לצרכי היום יום. ובינתיים נאלץ להחזיר כסף למשקיעים שמימנו את הפיתוח והייצור של הכלי האופטי.

יוהנס הווליוס נחשב לממציא הפריסקופ הראשון עם עדשות (שמאוד דומה לטלסקופ), הוא פרסם את המצאתו בשנת 1647 כחלק ממחקרו בתחום מיפוי הירח, והדגיש שיהיו לכך גם השפעות בתחום הצבאי.

היפוליט מארי דייווי הוא ממציא הפריסקופ הימי הראשון. בשנת 1854 בנה צינור אנכי עם שני מראות קטנות בצדדים שהונחו בזווית של 45 מעלות, ששימש כמכשיר אופטי בצוללת.

אנשים התחילו להשתמש בהם לראשונה בצוללות בשנת 1860, כדי לאפשר למלחים לראות את מה שנמצא מעל המים. מאוחר יותר, חיילים במלחמת העולם הראשונה השתמשו בהם בצריחים וגם כדי להסתכל החוצה מן התעלות שבהם התחבאו, מבלי להוציא את ראשם מהתעלה. כיום עדיין משתמשים בהם בצוללות ובטנקים.

הווארד גראב שהיה מעצב מכשירים אסטרונומים, המציא בשנת 1902 את הפריסקופ המודרני כפי שאנו מכירים היום. לצוללות היו הרבה מאוד יתרונות בלחימה ימית, אבל ברגע שהן היו שטות במעמקים, הן היו מנותקות מכל מה שקורה מעל פני המים. ולכן היו צריכות לעלות למעלה כדי שהצוות יוכל לראות מה נעשה בחוץ דרך חלון מיוחד שנמצא בחדר הפיקוח.

פריסקופ מכשיר אופטי בצוללת

כאשר צוללת מגיעה קרוב לגובה פני הים היא משתמשת בפריסקופ, כדי לראות את תמונת המצב, האם יש מטרות או צבא אויב מעל פני המים, ביבשה ואפילו באוויר. כאשר אין צורך בהפעלת המכשיר הוא מתקפל בחזרה לתוך מעטפת כלי השיט. כמו כן, בזמן שמפקד הצוללת מפעיל את הכלי, הוא חייב לעשות זאת בחשאיות ותוך כדי זהירות מירבית, מפני שזה יוצר שובל של מים שניתן לאתר וגם הוא עלול להיקלט במכ"ם ובכך להסגיר את המיקום המדויק של הצוללת.

צוללות אימצו באופן די מהיר את הטכנולוגיה הזו, החל משנת 1888 הותקנו שני מכשירים כאלו בו זמנית על צוללת צרפתית. באותה שנה בספרד הומצאה גם הצוללת הראשונה שעובדת על סוללה חשמלית וגם שם התקינו את המכשיר בצורה קצת שונה. הצינור שלו לא יכול היה להתקפל ובמקום מראות, היו לו מנסרות שהעבירו את כל מה שרואים מסביב. כמה שנים לאחר מכן ב 1902 סיימון לייק שיפר אותו והמציא דגם שיכול להתקפל.

בתקופה המודרנית הטכנולוגיה התפתחה וניתן היה למצוא בצוללות מודרניות פריסקופים עם עדשות שמגדילות את טווח הראייה ובעצם מתפקדות כמו טלסקופים. כמו כן ישנם שיפורים אופטיים נוספים כמו מציאת מרחק בין הצופה למטרה, כוונות ואפילו אנטנה ומכ"ם. מערכת ההפעלה המכאנית שאחראית על פתיחה וקיפול המכשיר, כמו גם על הזזת המראות, הגדלת והקטנת האובייקטים הנצפים, עובדת באמצעות הידראוליקה (לחץ מים שזורם בצינורות).

לאורך ההיסטוריה לכל צוללת היו שני פריסקופים. האחד לניווט ולהסתכלות והשני יועד לפגיעה במטרות. הם מוקמו אחד אחרי השני בחלק הקדמי היכן שנמצא חדר הפיקוח. בצוללות רחבות יותר הם הותקנו זה לצד זה. הצינור שהיה אחראי על הצפייה, היה סורק את שטח פני הים וגם את השמיים ולכן היה לו שדה ראייה רחב. לעומתו, הצינור השני שהיה אחראי על פגיעה במטרות אויב, היה לו טווח ראיה קצר, אבל היה באפשרותו להגדיל את העצמים הנצפים. בתקופת מלחמת העולם השנייה זה היה האמצעי היחידי לאיסוף מידע כדי לשגר באופן מדויק יותר טילי טורפדו. באותם שנים הסונאר שעובד על גלי רדיו לא היה מתקדם מספיק בשביל להתאים למטרה הזו.

החל משנות ה 2000, לא בכל הצוללות ניתן למצוא אותם. ההסבר לכך הוא שהן מצוידות בתורן פוטוניקה, שמרים מעל פני הים חיישנים אלקטרוניים שיוצרים הדמיה. האותות מהחיישנים מועברים באופן אלקטרוני דרך כבלים לתחנת העבודה שנמצאת בחדר הפיקוח. הכבלים האלו מאוד קטנים ואטומים למים כך שלא צריך להשתמש יותר בצינור גדול ובמקומו אפשר לשים מכשירים מתקדמים אחרים. בנוסף היום ישנם מצלמות שמעבירות תמונות וידאו בזמן אמת.

היכן משתמשים בפריסקופ?

הרבה לפני שהיו מצלמות, האומנית דורותי בק טיילה ברחבי העולם וציירה בעלי חיים ימיים. במהלך עבודת האומנות היא הייתה מכניסה פריסקופ גדול שעושי מעץ, לתוך המים וצופה בכל מה שמתרחש מתחת לפני המים. זה עזר לה לראות באופן ברור את האובייקט ולצייר אותו בדיוק כפי שהוא נראה במציאות. המטרה שלה הייתה להציג אוסף מיוחד של תמונות שמראות דגים אקזוטיים שחיים במקומות שונים ומיוחדים.

בשנת 1929 הותקנו פריסקופים בבנקים בגרמניה. הם עוצבו במיוחד לשימוש בכספות כך שהמשתמשים לא ידעו עליהם. כך השומרים יכלו להסתכל על הכספות מבלי להיכנס או לפתוח את הדלתות.

בחללית הג'מיני ששגורה לחלל בשנות ה 60 היה פריסקופ שאפשר לאסטרונאוטים להסתכל מחוצה לה. השימוש בו נעשה במצב של ריחוף בתוך החללית ולכן היא רופדה בכרית מגן מיוחדת כדי למנוע מהאסטרונאוטים לקבל מכה בראש בזמן הצפייה.

במטוס נוסעים מדגם vc10 הותקנו פריסקופים בתא הטייס, בחלק האחורי של המטוס וגם ברצפה. זה אפשר לצוות הטיסה לפקח על אירועים שעשויים להתרחש מחוץ לגוף המטוס, למשל לראות אם הצטבר עליו קרח. וגם כדי לבדוק מה קורה בבטן המטוס עם המטענים, שלא פורצת שריפה ושאין שם בעיות אחרות.

בשנת 1974 יצרו מכונית למבורגיני עם פריסקופ שהותקן על הגג שלה ממש מעל הנהג. הוא הראה את כל מה שמתרחש בחלקו האחורי של המכונית בגלל שלמראות בצדדים לא שדה ראייה רחב. בתקופה שלנו משתמשים רק במצלמות רכב.

משתמשים בו גם במעבדות כדי לחקור כימיקלים מסוכנים שאסור להתקרב אליהם. כלומר הוא משמש גם כציוד הגנה כאשר המדענים עורכים ניסויים.

ככל שטכנולוגיית המזעור מתקדמת כך גם מיישמים את עקרונות הפריסקופ בתחום הרפואי. מדענים עובדים על מכשירי הדמיה שיסייעו לרופאים להסתכל אל תוך גוף האדם. כך הרופאים יוכלו לקבל יותר מידע לגבי האיברים הפנימיים של החולה.

הידעת? עובדות מעניינות על פריסקופ לילדים:

כאשר הצוללת נמצאת במעמקים היא לא משתמשת בפריסקופ, ככל שיורדים למטה בעומק יש פחות אור ולא ניתן לראות בברור.

בצוללת ניתן לראות את כל הים עד לקו האופק. בדרך כלל התורן מורם לגובה של כ 70 סנטימטרים כך שקו האופק נמצא במרחק של כ 3 ק"מ. זהו טווח גדול אבל כדי לדעת מה קורה מעבר למרחק הזה מפעילים ציוד אחר כמו סונאר ששולח גלי קול.

כאשר קרני האור פוגעים במשטח מבריק כמו מראה, הם מוחזרות ותוך כדי כך נוצרת השתקפות הפוכה של האובייקט שנמצא מול המראה.

אם מראות הפריסקופ לא היו מסודרות בזווית של 45 מעלות אחת מול השנייה, אז קרני האור היו יוצרים החזרה אין סופית והיינו רואים אובייקט מסוים מספר פעמים.

ישנם כלים נוספים מתחום האופטיקה שמאוד דומים לפריסקופ אך יש להם שימושים שונים:

אפיסקופ – כלי שמטיל אור על עצמים ויוצר השתקפות שלהם. הוא פועל בדומה למכשיר שקופיות שבאמצעותו מקרינים תמונות על קיר. הוא היה נפוץ בעבר כאמצעי לימוד, למשל היו מכניסים לתוכו עלים והיו יכולים לצפות במבנה הפנימי שלהם.

קליידוסקופ – בנוי מ 3 מראות בתוך גליל ומציג צורות גיאומטריות משתנות.

מיקרוסקופ – משמש להגדלה של חפצים קטנים באמצעות עדשות זכוכית.

טלסקופ - באמצעותו ניתן לראות אובייקטים שנמצאים מאוד רחוק, בדרך כלל משמש להסתכלות על כוכבים בחלל.

לעוד הידעת? עובדות מעניינות.