دانشمند ایرانی به نام کرجی حدود 1100 سال قبل روش هایی را طراحی کرده است که توسط آنها می توان وسایلی را به منظور اندازه گیری ارتفاع ساخت. روش‌های او ابداعی بوده و برخی از این روش ها در ادامه آمده است:
- ترازهای شاقولی
- ترازهای اختراعی کرجی
1- ترازهای شاقولی
در کتابی به نام «استخراج آب های پنهانی» که توسط کرجی نوشته شده است، نوعی تراز شاقولی با صفحه ی تراز مثلثی را تبیین کرده است که زمانی در ایران کاربرد فراوانی داشته است. این تراز از یک صفحه ی چوبی یا برنجی نازک و سخت به شکل مثلث متساوی الساقین تشکیل شده است صفحه ی تراز شاقولی از وسط قاعده، آویزان بوده که نخ شاقول به شکلی که تراز به حالت کاملا افقی قرار گرفته است دقیقا از رأس مثلث عبور می کند. در شکل زیرمی توانید تراز شاقولی کرجی را به همراه تصویر آن در خلال اندازه گیری اختلاف ارتفاع مشاهده نمایید. همان گونه که در این شکل می بینید، به کمک این وسیله هم اختلاف ارتفاع h به دست می آید و هم به طور مستقیم می توانید زاویه ی شیب α را مشخص نمایید.
ترازهای اختراعی کرجی
مهندس ایرانی به نام کرجی دو ابداع مهم در زمینه ابزارهای نقشه برداری آن دوره پدید آورد . اولین ابداع او ، مدرج سازی یا کالیبره کردن ترازهای شاقولی بوده است. دومین ابداع وی، پدید آوردن ترازهای دوربینی غیر کالیبره و مدرج غیر مسطح می باشد. این دانشمند ایرانی را می توان بنیان گذار ترازهای دوربینی جدید در جهان به شمار آورد.
حتما بخوانید: لوله بازکنی
تراز شاقولی مدرج
به کار بردن ترازهای آبی و شاقولی که در بالا به انها اشاره شد وهمچنین امثال آن، در گرو اندازه گیری اختلاف ارتفاع میان دو نقطه به طور مستقیم در هر نوبتِ از اندازه گیری می باشد، در نتیجه برداشت زمین زمان زیادی خواهد برد و همچنین به نیروی زیادی نیاز خواهد داشت. کرجی با روشی ساده اما با مهارت زیاد ابتدا صفحه تراز را کالیبره و مدرج نمود و بعد از آن به آسانی اختلاف ارتفاع را با در نظر گرفتن انحرافِ عقربه یا نخِ شاقول بر مبنای تعداد درجات تعیین می کند. شکل زیر تراز شاقولی مدرج کرجی را معرفی کرده است.
شکل زیر این تراز را در زمان اندازه گیری اختلاف ارتفاع تصویر سازی نموده است.
در شکل زیر می توانید تراز شاقولی کرجی را با صفحه ی تراز نیم دایره مشاهده نمایید. این تراز به منظور تعیین و مشخص نمودن شیب سطوح مایل مورد استفاده قرار می گیرد.
تراز دوربینی کرجی
دانشمند ایرانی کرجی اعتقاد دارد که: «من ترازیی ابداع کرده ام که از همه ی این ترازها بهتر و مطلوب تر است و برای عمل اندازه گیری، راحت تر و دقیق تر می باشد، البته با این پیش شرط که کسی که اندازه گیری را انجام می دهد بایستی با تجربه و دارای مهارت کافی باشد». تراز دوربینی کرجی از صفحه ی گِرد یا چهارگوشه ای تشکیل شده است که از جنس چوب یا برنج سخت و نازک می باشد. یک لوله ی برنجی فوق العاده صاف و محکم در میانه ی منحنی تراز نصب و پیاده سازی می شود که می توانیم آن را به صورتی محکم کنیم که هم حرکت داشته باشد و هم در مدت لازم، تثبیت شود. در شکل زیرمی توانید تراز دوربینی کرجی را مشاهده نمایید. این تراز توسط کرجی هم به شکل ساده و هم در شرایط مدرج مشخص می شود و مورد استفاده قرار می گیرد. تراز دوربینی کرجی شباهت زیادی به وسایل و ابزرا امروزی دارد، البته به جز این که از وسیله تلسکوپی یا الکترونیکی برخوردار نیست.
از گذشته تا به امروز کشاورزان به منظور کشت به زمینی نیاز داشته اند که صاف و افقی باشد. یکی از روشهایی که در گذشته به منظور تراز و تعیین پستی بلندی زمین استفاده می شد این بود که کشاورز به زمین خود آب می گرفت و بدین صورت به نتایج خوبی دست می یافت. برای بر طرف کردن گودی ها، مقداری خاک از نقاط دیگر برداشته و داخل چاله ها ریخته و آن را هم تراز می کنیم. در شالیزارها هم اکنون هم از این روش استفاده می شود . در اغلب پروژه های ساختمانی کوچک که هم ارتفاع کردن یا اندازه گرفتن اختلاف ارتفاع مورد نیاز است، از شیلنگی پلاستیکی و شفاف استفاده می کنیم که به آن «شیلنگ تراز» اطلاق می شود.
به منظور اندازه گیری اختلاف ارتفاع میان دو نقطه ی A و B، یک سر لوله ی پلاستیکی شفاف را در نقطه ی A و سر دیگر را در نقطه ی B قرار داده، سطح آب را در هر یک از لوله ها به وسیله ی یک متر اندازه گیری کرده و آن را یادداشت می کنیم )از تفاضل میان آنها اختلاف ارتفاع بین دو نقطه به طور مستقیم به دست می آید(. محدودیت روش ذکر شده به این صورت است که فاصله ی دو نقطه ای که قصد داریم میان آن ها ترازیابی را انجام دهیم، به طول شیلنگ وابسته است؛ درنتیجه در فواصل نزدیک مورد استفاده قرار می گیرد. البته برای فاصله های دورتر می توان از ترازیابی تدریجی استفاده نمود؛ بدین صورت که به منظور پیدا کردن اختلاف ارتفاع میان دو نقطه ی A و B چند نقطه ی کمکی مورد استفاده قرار گرفته و مد نظر گرفته می شود.
این نقاط کمکی در حقیقت نقاط موقت به شمار می روند که به آنها در اصطلاح Temporary Point گفته می شود و به طور اختصاری TP نامیده می شوند. محل این نقاط از اهمیت زیادی برخوردار نیست و پس از کار ترازیابی، احتیاجی به آنها وجود ندارد؛ در نتیجه جای آن ها را علامت گذاری نمی نماییم. به منظور مشخص کردن اختلاف ارتفاع A و B در حقیقت اختلاف ارتفاع میان این نقاط را با هم جمع می کنیم، یعنی:
چگونگی نوشتن اندازه ها و ثبت قرائت ها و رسم و کروکی بر روی زمین در شکل زیر نشان داده شده است. در این شکل نحوه ی نوشتن قرائت های مربوط به شکلی که در بالا آمده است را مشاهده می کنید. نحوه ی پر کردن جدول موجود در شکل زیر به صورتی است که در گام اول هنگامی که شیلنگ تراز بین دو نقطه ی A و TP1 واقع شود، قرائت روی نقطه ی A یعنی عدد 148 / 25 را در سطر A و ستون قرائت عقب می نویسیم؛ هم چنین قرائت روی TP1 یعنی عدد 21 / 18 را TPدر سطر TP1 و ستون قرائت جلو می نویسیم؛ بعد از آن شیلنگ تراز را میان دو نقطه ی TP1 و 2 انتقال می دهیم. در این شرایط، قرائت روی TP1 را «قرائت عقب» و قرائت روی TP2 را «قرائت جلو » به شمار می آوریم؛ بنابراین، قرائت روی TP1 یعنی عدد 42 / 122 را در سطر TP1 و ستون قرائت عقب می نویسیم؛ قرائت روی TP2 یعنی عدد 10 / 36 را در سطر TP2 و ستون قرائت جلو ثبت مینماییم این عمل را ادامه می دهیم تا در آخرین دهنه، میان دو نقطه ی TP3 و B بر روی TP3 ، قرائت عقب عدد 89 / 16 و بر روی B، قرائت جلوی عدد 4 / 4 را انجام داده، در جدول ثبت کرده ایم. همان گونه که مشاهده می کنید در نقطه ی B قرائت عقب نداریم. نکته ی پایانی این که کار ترازیابی حتماً باید به شکل رفت و برگشت باشد؛ یعنی عین عمل رفت را یک بار دیگر به طور مستقل از B به سوی A ترازیابی نموده در جدول جداگانه ای بنویسید.
به کار بردن ترازهای آبی از حدود 3000 سال قبل تا به امروز ادامه داشته است. ریاضی دان و مهندس برجسته ی ایرانی که در قرن چهارم و پنجم هجری میزیسته در کتاب استخراج آب های پنهانی چند نوع تراز آبی را مشخص می کند که در ایرانِ آن دوران مورد استفاده بوده است. این ترازها شامل:
تراز آبی لوله ای دو سر باز، تراز آبی لوله ای دو سر بسته و تراز آبی حبابی می باشد . دستگاه اخیر عملا وسیله ای است که اینک به عنوان تراز بنایی از آن یاد می شود.
شکل زیر نمونه هائی از ترازهای آبی کرجی را همراه با کاربرد آن ها در خلال اندازه گیری اختلاف ارتفاع بین دو نقطه نشان می دهد.
برای نمونه در شکل زیر با پائین آوردن نخ از D تا h ، سطح آب در تراز لوله ای افقی شده و میزان اختلاف ارتفاع h حاصل می شود.
حتما بخوانید » شیشه سکوریت چیست