Vorrichtung zur mechanischen Auflösung rechtwinkliger Dreiecke. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Auflösung rechtwinkliger Dreiecke, mittelst welcher die Grösse von min destens einer von zwei, ihren Richtungen nach gegebenen, zueinander senkrechten Kompönenten eines der Grösse und Richtung nach gegebenen Vektors bestimmbar ist.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Ring ein diametrales Schildzapfen- paar aufweist, mit dem .er verschwenkbar ge lagert ist, dass dieses Schildzapfenpaar in der Kamponentenebene drehbar angeordnet ist, und dass mindestens eine Zeigermarke mit einer zugehörigen Skala vorgesehen ist, das Ganze derart,
dass nach Einstellen der Schildzapfen in Richtung des Vektors und nach Verschwenken des so verstellten Ringes in einem der Vektorgröss'e entsprechenden Masse die Zeigermarke auf der zugehörigen Skala die Grösse einer Komponente anzeigt.
Die Zeichnung bezieht sich auf drei Aus- führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung der geome trischen Grundlage der Erfindung; Fig, d ist eine Seitenansicht, Fig. 4 eine Draufsicht eines mit der ersten Ausführungsform versehenen Basis entfernungsmessers, Fig. 5 in grösserem Massstab ein lotrech ter, und Fig. 6 in ,grösserem Massstab ein wag rechter Schnitt eines Teils der ersten Aus führungsform; Fig. 7 ist ein lotreohtex Schnitt der zwei ten Ausführungsform, eingebaut in einem Basisentfernungsmesser;
Fig. $ ist ein der Fig. 7 entsprechender wagrecher Schnitt dieser Ausführungsform; Fig. 9 ist ein Querschnitt der zweiten Ausführungsform, und Fig. 10 ist ein lotrechter Schnitt durch einen Teil der dritten Ausführungsform, die auch in einen Basisentfernungsmesser ein gebaut ist.
Es sei beispielsweise der nach Grösse und Richtung gegebene Vektor die Verbindungs linie zwischen einem im Raume befindlichen, in Fig. 1 und 2 nicht angegebenen Zielpunkt und einem Beobachtungspunkt; es ist die Aufgabe gestellt, mindestens eine der Kom- ponenten dieses Vektors zu ermitteln, welche als Zielhöhe oder als Kartenentfernung in eine durch den Beobachtungspunkt gelegte wagrechte und eine durch den Beobachtungs punkt gelegte lotrechte Ebene fallen, .wobei die wagrechte Schnittlinie dieser beiden Ebenen.
senkrecht steht auf der vom Beob achtungspunkt zum beobachteten Zielpunkt gehenden, den Vektor bildenden Ziellinie. Es sei um die Schnittlinie dieser beiden Ebenen eine Kreiszylinderfläche vom Halbmesser r vorgesehen (Fug. 1).
Denkt man sich nun durch einen der Durchmesser des Grund kreises dieses Zylinders eine zum Grundkreis unter dem Winkel 8 geneigte Ebene gelegt, so erhält man als Schnittlinie der Ebene und der Zylinderfläche eine Ellipse und die Längen lt,<I>k</I> der Stücke von Erzeugenden des Kreiszylinders, die zwischen dem Grund kreis und der Ellipse liegen, hängen nicht nur vom Winkel d, .sondern auch von dem Winkel a ab, den die Radien der gewählten Punkte des Grundkreises mit dem Durch messer desselben einschliessen, durch welchen die Ellipse gelegt ist; es ist nämlich <I>h = r</I> ein a tg d.
Die Länge k der Erzeugenden, welche von einem Punkt des Grundkreises ausgeht, -des sen Radius senkrecht steht auf dem Radius von h, ist
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<I>k <SEP> = <SEP> r</I> <SEP> ein <SEP> <I>(a</I> <SEP> -f- <SEP> 2) <SEP> <I>tg <SEP> 8</I> <SEP> = <SEP> r <SEP> cos <SEP> ä <SEP> tg <SEP> ö. Ist nun e die Länge der Erzeugenden, deren Radius senkrecht steht auf dem Durchmesser des Grundkreises, durch den -auch die Ellipse geht, wobei e = r tg d proportional dem Vek tor, also der Entfernung zwischen dem -un- ter einem Höhenwinkel a gesehenen Ziel und dem Beobachtungspunkt ist, so ist <I>h = e</I> ein<I>a,</I> k - e cos <I>a.</I>
Es gibt also h die eine Komponente des durch e dargestellt gedachten Vektors und k die andere Komponente dieses Vektors an, wobei die eine Komponente die Ziel höhe und die andere Komponente die Kartenentfernung ist. Fig. 2 zeigt die Abwicklung der Mantelfläche des Kreis zylinders von Fig. 1 in die Zeichenebene.
Die Ellipse wird dabei zu einer Sinuslinie, deren Scheitelordinate e =r tg d ist, während die Ordinaten k, h der den Winkeln a und - a entsprechenden Punkte der Sinuslinie
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e ein a bezw. e cos a sind;
endlich ist e2 =h2 -I- k=. Denkt man sich also den Grundkreis des Zylinders (Fug. 1) als einen Ring, der um Einen auf den beobachteten Punkt gerichteten Durchmesser verschwenkbar ist, und denkt man, sich ferner diesen Ring um diesen Durchmesser um den Winkel a verschwenkt, wobei - der Ring derart deformierbar sein mag, dass er sich in eine in die Mantelfläche des Kreiszylinders fallende Ellipse verwan deln kann, und wählt man den Winkel 8 so,
dass r tg 8 = e der gegebenen oder ermittel ten Entfernung .des beobachteten Punktes vom Beobachtungspunkt proportional ist und nimmt man endlich an, dass die Radialebene von<I>h</I> wagrecht und jene von 7c ,lotrecht steht, so gibt die Länge von k unmittelbar die Kartenentfernung und die Länge von h die metrische Höhe des beobachteten Ziel punktes vom Beobachtungspunkt an.
Daran ändert sich nichts, wenn der den Grundkreis des Zylinders gemäss Fig. 1 darstellende Ring nicht deformierbar ist, aber unter den Winkeln<I>a,
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</I> und<I>a</I> -f-
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radial nach aussen angesetzte Zapfen trägt. Die axial gemessenen Ausschläge<I>h, e</I> und<I>7c</I> der Schnittpunkte dieser Zapfen mit dem Zylinder stehen wie der im Verhältnis von ein<I>a</I> zu 1 zu cos <I>a.</I>
Selbstverständlich kann man bloss eine oder auch beide Strecken h, k auf entspre chenden Skalen ablesen. Auch kann man in gleicher Weise -andere Vektören; ziim Bei spiel die Momentangeschwindigkeit eifites sich im Raum bewegenden Punktes in auf einander senkrechte Komponenten zerlegen und die Grössen derselben ermitteln, wenn der absolute Wert der Geschwindigkeit und deren Richtung gegeben ist.
Der mit dem ersten Ausführungsbeispiel versehene Basisentfernungsmesser (Fig. 3 bis 6) hat ein mit einer Muffe 1 und einem Okularstutzen 1' versehenes Gehäuserohr 2, in welchem die optischen Teile: zwei Strah- leneintrittsprismen 3 und. 3', zwei Objektive 4. und 4', ein Strahlenvereinigungsprisma 5 und ein Okular 6 eingebaut sind:
Zur Kom pensation der Veränderungen des parallakti- schen Winkels am Ziel dient ein zwischen das Prisma 3 und das Objektiv 4 eingeschal- tetes, in Fassungen 8, 8' gelagertes Drehkeil paar 7, T, welche Fassungen in einem Kom- pensatorgehKuse 9 drehbar sind. Die Fassun gen 8, 8' sind mit gegelradverzahnungen versehen, in welche ein Kegelrad 10 ein greift. Dieses Kegelrad 10 ist auf einer das Gehäuserohr 2 durchdringenden Welle '11 festgekeilt.
Die Welle 11 ist einerseits im Kompensatorgehäuse 9, anderseits in einer das Gehäuserohr 2 umgebenden, mit einer Getriebekammer 1''2' ausgestatteten Muffe 12 gelagert. Auf dieser Muffe 12 und einer zweiten, am einen Ende des Gehäuserohres 2 aufgeschobenen Muffe 13, die einen mit einer Glasplatte verschlossenen Strahleneintritts- stutzen 13' trägt, ist eine Hülse 14 in Kugel lagern 15 und 16 gelagert und um die Ent- fernunbsmesserachse drehbar.
Der das Prisma 3' und dass Objektiv 4' enthaltende Teil des Gehäuserohres 2 ist in entsprechender Weise mit Muffen 17 und 18 nebst Strahlen eintrittsstutzen 18', sowie einer auf diesen Muffen drehbaren Hülse 19 ausgestattet. Die Hülsen 14 und 19 sind mit Ansätzen 14' bezw. 19' versehen, mit welchen das Entfer- nungsmessergehäuserohr auf einem. - Träger 20 gelagert ist, der .seinerseits mittelst-'einer Lagerplatte 21 um die lotrechte Achsä'einer Säule 22 drehbar ist.
Die Hülsen 14, 19 sind damit azimutal vierdrehbar. Innerhalb" der -Hülse 14 ist ein Bügel 23 mittelst eines das Gehäuserohr 2 durchdrin genden Schildzapfenpaares 24 und 24' in La gerböcken 25 und 25' schwenkbar gelagert. Die beiden Schildzapfen 24 und 24' sind dia metral in einem mit einem Deckringe 26' ver- sehenen, nach aussen offenen Ringe 26 mit winkelförmigem Querschnitte verschraubt, auf welchem auf Kugeln 27 zwei Innenringe 28, 29 um die Ringachse drehbar sind. Der Ring 26 ist also mit den beiden Zapfen 24, 24', die er aufweist, vierschwenkbar gelagert.
Die Ringe 28, 29 tragen je einen Fortsatz 30 bezw. 31; die Fortsätze laufen in radial gerichtete dünne Führungsarme 30' bezw. 31' aus, welche den beiden oben erwähnten, unter den Winkeln<I>a</I> und<I>a</I> --I--
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radial nach aussen angesetzten Zapfen des undeformierbaren,
den Grundkreis des Zylinders gemäss Fig. 1 darstellenden Ringes entsprechen und auf denen mit Zeigerstrichen 32 versehene Zei- germarkenträger 33 bezw. 34 drehbar sind. Die Zeigermarkenträger 33 und 34 haben vierkantige Ansätze '33' und 34', welche zwi- sehen Führungsleisten 35 bezw. 36 gleitend gelagert sind.
Die Führungsleisten 35 und 3,6 sind an den Innenwandungen zweier flügelartiger Ausbuchtungen 37 und 38 an gegossen, die um<B>90'</B> gegeneinander versetzt am Gehäuse 14 so angebracht sind, dass die Ausbuchtung 31 horizontal nach vorn, die Ausbuchtung 3,8 dagegen vertikal nach oben zeigt. Die vordere Wandung der Ausbuch tung 38 hat einen Längsschlitz, der durch einen Glasstreifen mit linearer Skala 39 ver schlossen ist. In entsprechender Weise ist ein in der obern Wandung der Ausbuchtung 37 angebrachter Längsschlitz durch einen Glas streifen mit linearer Skala 40 verschlossen.
Die eine Skala ist also in einer lotrechten und die andere in einer wagrechten Ebene angeordnet.
Die beiden Skalen<B>3</B>9 und 40 haben von der Achse des Gehäuserohres 2 gleiche Ab stände und dienen zur Abmessung der in Fig. "1 ersichtlichen Abschnitte<I>k</I> und<I>h,</I> Während die zur Abmessung des Abschnittes e -dienende Skala, deren Lage vom jeweiligen Zielhöhenwinkel a abhängig ist, zwecks Ver meidung von Kollisionen mit den beiden rela tiv zum Gehäuserohr 2 festen Skalen 39 und 40 örtlich verlegt werden muss, und zwar durch folgende Konstruktion:
Der Bügel 23 trägt ein Schneckenradseg- ment 41, welches mit einer Schnecke 42-ge- paart ist, die auf einer Welle 43 angebracht und in einem Lager 44 (Fig. 5) drehbar ist. Die Welle 43 ist ausserdem in einem An triebsgehäuse gelagert, welches in das Ge häuserohr 2 eingesetzt ist und aus einem offenen Teil 45 und einem durch eine Glas platte 46 verschlossenen Teile 45' besteht.
Im offenen Teile 45 trägt die Welle 43 eine Mess- keilantriebswalze 47, während im andern Teile 45' ein Zylinderkörper 48 mit einer schraubenartig darauf aufgetragenen Entfer nungsteilung 48' angebracht ist, die zur Ab messung des Abschnittes e dient. Ein. im Gehäuseteil 45' geführter Schleppzeiger 49 greift in eine auf dem Zylinderkörper 48 ent lang der Teilung 48' eingearbeitete Nut 50 ein.
Ausser der Welle 11 durchquert eine dazu parallele Welle 51 die Getriebekammer 12'. Sie trägt ein unrundes Wälzrad 52 und ein Zahnrad 53, welches in ein am Deckringe 26' angebrachtes Zahnradsegment 54 eingreift. Das Wälzrad 52 ist mit einem auf der Welle 11 aufgekeilten unrunden Wälzrade 55 ge paart, das durch eine einerseits im Gehäuse 12', anderseits auf der Welle 11 eingehängte Spiralfeder 56 im Sinne des Pfeils P gegen das Wälzrad 52 gedrückt wird.
Die Grenzen der Schwenkbewegung des um die Asen der Zapfen 24 und 24' schwenkbaren Bügels 23 sind durch zwei im Gehäuse 2 vorgesehene Einbuchtungen 2' zweckentsprechend erwei tert.
Beim Gebrauch der eben beschriebenen Ausführungsform wird, wie bei Basisentfer nungsmessern üblich, das Ziel durch Drehen des Gehäuserohres 2 um seine wagrechte und lotrechte Age genau verfolgt, wodurch die Schildzapfen 24, 24' des Ringes 26 in Rich tung des Vektors eingestellt werden. Dann werden durch Drehung der Messkeila,ntriebs- walze 47 die beiden Bilder zum Einspielen gebracht, also der Entfernungsmesser auf die Zielentfernung eingestellt.
Dabei wird einerseits der Ring 26 um die Axe der Zap fen 24, 24' in einem der Vektorgrösse ent sprechenden Masse verschwenkt und ander seits werden die Keile des Drehkeilpaares 7, 7' gegeneinander verdreht.
Das Übersetzungs verhältnis des zwischen der Messkeilantriebs- walze 47 und dem Ring 26- eingeschalteten Vorgeleges ist so gewählt, dass, sobald die beiden Bilder des Entfernungsmessers zum Einspielen gebracht sind, also beim einge stellten Entfernungsmesser, die Tangente des Verschwenkungswinkels des Ringes 26 pro portional ist der durch die Einstellung der Drehkeile gemessenen Entfernung, welche durch den Zeiger 49 angegeben wird.
Dann gibt, wie eingangs dargelegt wurde, die auf der in wagrechter Ebene liegenden Skala 40 spielende Zeigermarke 32 die momentane metrische Höhe des Ziels an, während die auf der in lotrechter Ebene liegenden Skala 39 spielende Zeigermarke 33 die Kartenentfer- nung des Zielpunktes angibt. Die Skalen '39 und 40 sind auf einem fiktiven Zylinder an geordnet, der dem in Fig. 1 dargestellten Zylinder entspricht. Der der Strecke e in Fig. 1 entsprechende Vektor wird nicht auf diesem Zylinder gemessen.
Es muss nur da für gesorgt werden, dass die Tangente des Winkels, um den der Ring um die Axe der Zapfen 24, 24' verschwenkt wird, proportio nal der Grösse des Vektors ist. Es werden also bei dieser Ausführungsform, nachdem die Zielentfernung bestimmt worden ist, die Kartenentfernung und die metrische Höhe des Ziels gleichzeitig ermittelt.
In den weitaus meisten Fällen wird die Bewegung des Ziels eine horizontale sein. Wenn demnach einmal dessen Höhe und Kar tenentfernung bestimmt worden ist, so wird sich nur letztere bei der weiteren optischen Zielverfolgung- ändern. In diesem Falle ist es zweckmässig, den Antrieb des Getriebes nicht durch Verdrehen der die direkte Ent fernung einstellenden Messkeilantriebswalze 47 zu bewirken, sondern durch Versehwen- ken des zur Kartenentfernungsmessung die nenden Führungsarmes 31, zu welchem Zwecke dieser einen Handgriff 31" aufweist, der aus dem mit einem von<I>a</I> bis<I>b</I> reichen den Schlitz versehenen Gehäuse 38 heraus ragt,
ebenso wie der Führungsarm 30' einen Handgriff aufweist (in der Zeichnung nicht ersichtlich) der durch einen Schlitz aus dem Gehäuse 37 herausragt. Dabei muss dafür ge sorgt sein, dass dieser die Zielhöhenmarke tragende Führungsarm im Schlitz festklemm- bar ist, damit bei eingestellter Höhe die Koinzidenz der Zielteilbilder bezw. Jer Mess- marke einzig und allein durch Einstellung des Zielhöhenwinkels,
also-durch Kippen der Visierlinie bei der optischen Verfolgung des bewegten Ziels erhalten bleibt. Ausser dem muss naturgemäss der selbsthemmende Schneckentrieb 41-42 dieser Ausführungs form durch den entsprechenden Antrieb der zweiten Ausführungsform ersetzt werden, der ein nichthemmendes gegelradgetriebe 41a, 42a aufweist, mit dem ein doppeltver- zahntes Zwischenrad 42b, 42c in Eingriff steht,
das um eine im kippbaren Gehäuseteil 2 gelagerte Radialwelle 42d drehbar gelagert ist.
Bei der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsform wird an Stelle der beiden geradlinigen Skalen zwei kreisförmige Ska len in zwei zueinander senkrechten Ebenen verwendet, welche Skalen sich fast berühren. Auch diese Ausführungsform ist mit einem nach aussen offenen Ring 26 versehen, der ein diametrales Schildzapfenpaar 24, 24' auf weist, mit dem er verschwenkbar gelagert ist. Der Ring 26 weist einen Deckring 26' auf, auf ihm sind auf Kugeln 27 zwei -Innen- ringe drehbar gelagert.
Der Innenring 28 ist mit einem horizontalen diametralen Zap fenpaar 30a', 30a" (Fig. 8, 9) versehen, auf dem ein halbkreisförmiger Bügel 57 auge- lenkt. ist, der in der nichtkippbaren Lager hülse 14 mittelst eines vertikalen Zapfens 57' horizontal verschwenkbar gelagert ist. Auf letzterem ist ein. Handrad 58 befestigt, das einen Skalenträger 58' aufweist, der eine kreisförmige Zielhöhenskala 58" trägt.
Um bei eingestellter Zielhöhe die Koinzidenz der Zielteilbilder nur durch die optische Verfol gung des Ziels zu bewirken, muss das Hand rad 58 mittelst einer an der Lagerhülse 14 gelagerten Klemmschraube 14a festgehalten werden. Der Innenring 29 ist jedoch nur mit einem Radialzapfen 31a ausgestattet, der ver tikal nach abwärts gerichtet ist und in die Bohrung eines halbkreisförmigen Bügels 59 eingreift, der selbst wieder mittelst zweier horizontaler Zapfen 59', 59" in der nicht kippbaren Hülse 14 verschwenkbar gelagert ist..
Auf dem Zapfen 59' ist das Handrad 60 befestigt, das einen Skalenträger 60' auf weist, der eine kreisförmige Kartenentfer- nungsskala 60" trägt. Über der Stelle, wo sich die beiden Skalen fast berühren, sitzt eine mit zwei senkrecht zum Skalenumfang eingeritzten Zeigermarken versehene Ablese lupe 61 in einem an der Hülse 14 befestigten Bügel 61'.
Durch Drehen der Walze 47 wird der Entfernungsmesser auf die Zielentfernung eingestellt. Dabei werden die Messkeile 7. 7' verstellt und wird der Ring 26 über die Räder 55, 52, 53 und 54 so verstellt, dass die Tangente des Verschwenkungswinkels pro portional der Zielentfernung ist. Bei der Ver- schwenkung des Ringes 26 werden die Ska len 58", 60" verdreht, derart, dass an den feststehenden Marken die gesuchten Kompo nentengrössen ablesbar sind.
Bei dieser zweiten Ausführungsform kann die Einmessung des Ziels statt durch Betätigung der Walze 47 auch durch Betä tigen der beiden Handräder 58 und 60 vor genommen werden. Mit den Handrädern können Drehmomente auf den Ring 26 über tragen werden.
Bei der in Fig. 10 dargestellten einfach sten dritten Ausführungsform sind am ver- schwenkbaren, hier einteiligen Ring 26, der wiederum ein diametrales, nicht dargestelltes Schildzapfenpaar aufweist, mit dem er ver- sehwenkbar gelagert ist, zwei mit je einem Radialzapfen 30b, 31b versehene Gleitsek- toren 28b, 29b am Umfange geführt, während an jedem der beiden Zapfen ein die Zeiger marke tragendes Plättchen 3'3b, 34b verdreh bar gelagert ist.
Die Gleitsektoren sind in je einer in der kugelschalenförmig ausgebil deten Lagerhülse 14 ausgesparten Kreisnut 35b, 36b geführt. Längs der in der verti kalen Mittelebene liegenden Nut 36b ist die kreisförmige gartenentfernungsskala 39b aufgetragen, während längs der in der hori zontalen Mittelebene liegenden Nut 35b die Zielhöhenskala 40b vorgesehen ist. Die Kupp lung des verschwenkbaren Ringes 26 mit dem Messkeiltrieb ist die gleiche wie die in den Fig. 5 und 6 ersichtliche.
Auch hier wird der Ring, nachdem die Schildzapfen dessel ben in die Vektorrichtung eingestellt wur den, so verschwenkt, dass die Tangente des Verschwenkungswinkels proportional der Entfernung ist. Bei jedem der Ausführungs beispiele sind die Schildzapfen in der Kom ponentenebene drehbar, da sie ja im dreh baren Gehäuserohr 2 gelagert sind.