Точность из-под земли

Удивительный компаратор

Оптико-механический компаратор  швейцарский фирмы SIP, тип CLS 20, заводской номер 61, 1964 года выпуска действительно уникален – найти второй такой в России не получится. Сейчас во ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» хранится государственный первичный эталон единицы длины – метра ГЭТ 2-2021, а в Западно-Сибирском филиале ФГУП «ВНИИФТРИ» хранится вторичный эталон другой фирмы и модели, поэтому швейцарская модель в ФБУ «Самарский ЦСМ» является единственной на территории РФ. Этот «исторический» компаратор служит для поверки и калибровки штриховых мер длины (шкалы).

По словам руководителя отдела геометрических средств измерений ФБУ «Самарский ЦСМ» Павла Краснова, в Государственной поверочной схеме для средств измерений длины в диапазоне от 1·10^-9 до 100 м и длин волн в диапазоне от 0,2 до 50 мкм есть градация эталонов, и в ней присутствуют между разрядами компараторы, которые обеспечивают передачу единицы величины. Самарский «исторический» компаратор как раз находится между 1 и 2 разрядами точности. Даже с учетом того, что современные модели выпускаются и используются в цифровом исполнении, этот аналоговый гигант почти не уступает им в точности измерений, обеспечивая передачу единицы величины от 1 разряда к нижестоящим эталонам.

Принцип работы механического компаратора достаточно прост: две консоли с оптическими микрометрами перемещаются по одной направляющей станине. Сначала выставляется поверяемая шкала, затем образцовая. Они закрепляются на станине с помощью стопорных винтов, так что подвижной остается только сама консоль вместе с приборами. Затем консоль смещается в сторону, точно передавая расстояние на поверяемую шкалу с образцовой шкалы, что обеспечивает поверку шкалы методом сличения.

Приключение «швейцарца» в России

Как швейцарский компаратор оказался в России? В Советском Союзе, в городе Куйбышеве (Самара) работал единственный завод, выпускавший координатно-расточные станки. У этого завода была уникальная подземная лаборатория, в которую и был закуплен швейцарский эталон. Пока куйбышевский завод работал, работала и лаборатория, а Центр стандартизации и метрологии арендовал это оборудование для своих нужд.

Справка

Завод координатно-расточных станков (КЗКРС) был построен в 1958 году и с начала 1959 года начал набирать рабочих и инженерно-технический персонал. Завод начал производить высокоточные координатно-расточные станки, не уступающие по своим техническим данным станкам швейцарской фирмы SIP, поэтому именно в Швейцарии было решено приобрести эталонный прибор. 

В 90-х годах XX века Куйбышевский завод координатно-расточных станков прекратил существование, и на его месте образовалось несколько предприятий, продолжающих производить и ремонтировать станки. В настоящее время никакого производства на месте КЗКРС уже нет, а вот «жемчужина» его лаборатории по-прежнему трудится на благо России.

подробнее

Интересно, что для того, чтобы создать компаратору весом 1,5 тонны максимально подходящие условия, был построен специальный разрезной независимый фундамент на рессорах, который обеспечил минимальное влияние окружающей среды на показания – например, на компаратор не передавалась даже вибрация от ходьбы. 

Когда завод практически прекратил свое существование, специалисты Самарского ЦСМ еще какое-то время пытались поддерживать компаратор в рабочем состоянии, а в 2019 году его выкупили, подняли из подземной лаборатории (буквально «откопали», как говорят сотрудники центра) и перевезли в здание Центра метрологии на проспекте Карла Маркса в Самаре.

Впоследствии компаратору потребовалась значительная перенастройка и юстировка, его смазывали, чистили, устанавливали все по уровню и приводили в полный порядок.

Краткая история компараторов

Компараторы классифицируются по принципу работы на механические, электрические и оптические. Механические приборы используются для проверки конечных мер длины. Первые компараторы такого типа были применены во Франции в 1792 году для поверки эталонного метра в период становления метрической системы во Франции. Точность измерений с помощью таких компараторов достигала 0,0005 мм, что было значительным достижением для того времени.

С момента своего изобретения в 1920 году оптические компараторы практически не изменились, лишь стали более точными и удобными в использовании. В 60-е годы прошлого века эти сверхточные приборы претерпели ряд изменений, которые привели к еще большему повышению точности за счет введения нониусных шкал, превращающих стол устройства в дополнительный инструмент для измерения детали.

Еще в 1940-х годах стало очевидно, что оптические компараторы являются незаменимыми инструментами в процессе проектирования и производства. Их использовали оборонная промышленность и автопром, инженеры машино- и станкостроения, оружия и специального оборудования. Возможно, отсюда и пошли меры безопасности, определившие размещение компаратора на куйбышевском заводе под землей. А уже к 50-м годам XX века бурный рост промышленности помог оптическому компаратору стать основным инструментом для измерения деталей.

Оптические компараторы используют оптические методы для сравнения размеров и форм объектов. Они часто применяются в оптической метрологии, для контроля качества в производстве, в научных исследованиях и для контроля соответствия изделий стандартам и спецификациям.

Несмотря на разнообразие современных моделей и их специальные функции, оптический компаратор по-прежнему полагается на сложную оптическую сборку, которая точно увеличивает и проецирует изображение детали с минимальными искажениями. Но оптические компараторы – это не только про точность. Это также про удобство и эффективность. Современные модели могут быть интегрированы с компьютерными системами, что позволяет автоматизировать процесс измерений и анализа данных.

Сейчас оптические компараторы находят свое применение и в машиностроении, и в ювелирном деле, помогая создавать надежные и качественные продукты для науки и повседневной жизни.