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Vermessungskreiselkompal3 Die Erfindung bezieht sich auf einen Vermessungskreiselkompaß
mit flüssigkeitsentlastetem Kreisel und einer Anordnung zur indirekten Abnahme der
Richtung der Kreiselachse mit Hilfe eines fest mit dem Kreiselgehäuse verbundenen
Ablesespiegels und eines um die vertikale Geräteachse schwenkbaren Autokollimationsfernrohres.
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Die bekannten Vermessungskreiselkompasse dieser Art arbeiten unter
Verwendung von in Verlängerung der Kteiseldrehachse auf der Kreiselkappe befestigten
Spiegeln, wobei die Richtungsabnahrae durch exzentrisch aufgestellte Theodolite
erfolgt. Diese Geräte sind in der Praxis sehr unvorteilhaft und für die am weitesten
entwickelten, durch eine Trägerflüssigkeit entlasteten Kreiselsysteme nicht anwendbar.
Man kann außerdem nur relativ kleine Amplituden bei der Beobadt«ng- der Drehschwingungen
zur Festlegung der Kreiselrichtung messen, da das Blickfeld des fest stehenden Ablesefernrohres
die Beobachtung begrenzt Es ist auch bereits ein Vermessungskreiselgerät bekannt,
bei dem die Spiegel auf den Enden der Kreisel drehachse angeordnet sind. Bei diesem
Gerät erfolgt die Ablesung mittels Beobachtungsfernrohren, die um die vertikale
Geräteachse drehbar sind. Auch bei diesem Gerät sitzt also das Fernrohrsystem weit
außerhalb der Geräteachse und zeigt daher alle mit einer solchen Anbringung verbundenen
baulichen Schwierigkeiten und Schwerfälligkeiten, da für die Beobachtungsfernrohre
entsprechende Ausleger und Abstütz zungen vorgesehen werden müssen. Außerdem muß
man bei diesem Gerät eine ziemlich genaue Vororientierung vornehmen oder aber das
gesamte, das Kreisel system aufnehmende Gehäuse laufend nachdrehen.
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Schließlich erfordert dieses System zur Ausschaltung von durch die
exzentrische Anordnung der Fernrohre entstehenden Fehlern eine wesentliche Vermehrung
der Ablesungen und damit der Rechenarbeit.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gerätes, bei dem die Ablesung
in einfachster Weise mittels eines möglichst nahe an die Geräteachse herangebrachten
Autokoilimationsfernrohres erfolgt. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung, ausgehend
von einem Verm-essungskreiselkompaß mit Rüssigkeitsentlastetem Kreisel und einer
Anordnung zur indirekten Abnahme der Richtung der Kreiselachse mit Hilfe eines fest
mit dem- Kreiselgehäuse verbundenen Ablesespiegais und eines um die vertikale Geräteachse
schwenkbaren Autokollimafionsfernrohres, dadurch erreicht, daß der Kreisel in an
sich bei Vermessungskreiseln bekannter Weise in einem vollständig von der Tragflüssigkeit
umgebenen Gehäuse untergebracht und der Ablesespiegel oberhalb der Tragflüssigkeit
fest an einem mit diesem Gehäuse starr verbundenen verükalen Mast angebracht ist.
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Es ist auch bereits ein Meridianweiser mit einer kreiseitragenden
Kugel und einer um die Vertikalachse drehbaren Hüllkugel bekannt, in der die Kreiselkugel
mit Hilfe einer Tragfllissigkeit und Induktionsspule zentrisch gehalten ist. Bei
dieser Konstruktion sitzt der Kreis ei in der Kugel, und ein Theodolit ist mit der
Hüllkugel derart verbunden, daß seine Stehachse mit der senkrechten Drehachse der
Hüll- und Kreiseikugel zusammenfällt, so daß sich das Azimut unmittelbar von dem
Håuptkreis des Theodoliten ablesen läßt. Diese Konstruktion ist jedoch auf die elektrische
Abnahme der Richtung der Kreiselachse beschränkt und arbeitet in der Art eines Schiffskreiselkompasses.
Eine Lehre in Richtung der Erfindung räßt sich daraus wegen des grundsätzlichen
Fehlens der Spiegelablesung offenbar nicht entnehmen.
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Es ist zwar bereits eine Orientierungsbussole bekanntgeworden, bei
der auf einem durch eine Nadel gelagerten Magneten eine kurze Säule mit einer Spiegeifläche
sitzt, die durch ein um die Nadel und die in deren Fortsetzung liegende Säule schwenkbares
Autokollimationsfernrohr b eobacntet werden kann.
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Dieses Prinzip glaubte man jedoch, wie die bisherigen Veröffentlichungen
über den Vermessungskreisel zeigen, dort nicht zur Anwendung bringen zu können,
weil man der Ansicht war, daß die dabei entstehenden Bewegutigen der Kreiseidrehachse
und damit des bezüglich der Achse orientierten Spiegels zu Fehlern führen, die man
nicht mebr zu eliminieren vermag.
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Dieses Vorurteil der Hersteller von Vermessungskreiselkompassen ist
nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß es sich bei den Bewegungen einer Orientierungsbussole
um einfache Schwingungen handelt, während ein Vermessungskreiselkompaß infolge der
Bewegungen des Kreisels gekoppelte Schwingungen ausführt. Gegenüber den bekannten
Vermessungskreiselkompassen weist der erfindungsgemäße Vermessungskreiselkomp aß
außerdem zwangläufig eine wesentlich kleinere metazentrische Höhe auf.
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Durch diese Maßnahme einerseits und die Anordnung des Spiegels weit
oberhalb der Kreiselachse auf einem Mast fallen die Bewegungen des Spiegels mehrfach
größer aus als bei den bekannten Konstruktionen.
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Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß sich sämtliche
Nebenbewegungen des Spiegels im Effekt kompensieren oder aber zu Fehlern höherer
Ordnung führen, die auch bei überforderten Genauigkeitsansprüchen nicht zum Tragen
kommen und daher vernachlässigt werden können.
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Mit einem solchen Gerät läßt sich nunmehr in einfachster Weise arbeiten,
insbesondere deshalb, weil die Zuordnung der Spiegelnormalen zur Kreiselachse zwar
nicht unmittelbar meßbar, aber in einem einmaligen Meßvorgang als Eichwert auf einer
hinreichend bekannten Richtung festgelegt und gelegentlich auf Konstanz geprüft
werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend
an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. 1 im Querschnitt ein erfindungsgemäßes
Gerät mit einem in Flüssigkeit schwebenden, den Kreisel tragenden, kugelförmig ausgebildeten
Tragkörper, F i g. 2 eine Ansicht des den Spiegel und eine Teilung tragenden Teiles
des Gerätes, F i g. 3 eine zweite konstruktive Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
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Nach F i g. 1 trägt die Kugel 1 den Kreisel 2 und eine Induktionsspule
3, die die Kugel 1 in der Hüllkugel 4 elektromagnetisch zentriert. Die Kugel 1 schwebt
in der Trägerflüssigkeit, die im Behälter 5 eingefüllt ist und ins Innere der Hüllkugel
durch die Öffnungen 20 und 21 eintritt. Die Hüllkugel 4 kann mittels der Stangen
6 am Deckel 7 des Behälters 5 befestigt sein. Die Stromzuführung erfolgt über die
drei Phasen des als Drehstromasynchronmotors umlaufenden Kreisels über graphitische
Leitflächen 8,9, 10 auf der Hüllkugel durch die angesäuerte Trägerflüssigkeit auf
entsprechende graphitische Leitflächen 11, 12,13 der Kugel. Da die Hüllkugel 4 nicht
umläuft, ist die Zuführung der drei Phasen an die Hüllkugel über Stäbe oder flexible
Kabel 14 und über einen schlagwettersicheren Anschlußkasten 15 möglich.
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Die Kugel 1 trägt auf ihrem oberen Pol einen durch die obere Öffnung
20 der Hüllkugel 4 hindurchragenden Mast 16, an dessen freiem Ende ein Spiegelträger
17 befestigt ist. Dieser Spiegelträger nimmt den Spiegel 18 und an seiner Rückseite
die Strichplatte 19, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist, auf. Zentrisch
zum Mast 16 ist ein Nachdrehkopf 22 vorgesehen, der in das Halsstück 23 des Deckels
7 genau eingepaßt ist und auf Kugeln 23' läuft. Am Nachdrehkopf 22 sitzt eine Zunge
24, in die eine Feingewindeschraube 27 eingreift. Diese Feingewindeschraube ist
in dem Ring 25 gelagert, der zur Grobeinstellung des Nachdrehkopfes gegenüber dem
Halsstück 23 dient und mittels der -Arretierschraube 26 arretiert werden kann. In
einem Tubus 27' des Nachdrehkopfes 22 sitzt justier-
bar ein Autokollimationsfernrohr,
das jedoch so abgeändert ist, daß der Einblick von oben durch das Okular 28 und
die Beleuchtung durch den Glühfaden 29 in axialer Richtung erfolgt. Diametral gegenüber
dem Autokollimationsfernrohr liegt eine Diopter-Ablesevorrichtung 30 mit Fadenkreuzplatten,
die auf der Strichplatte 19 die Ablesung der Höhen- und Seitenlage des Spiegelträgers
17 und damit die Feststellung der Lage der den Kreisel 2 tragenden Kugel 1 ermöglicht.
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Den oberen Anschluß des Kollimationskopfes bildet eine Tischplatte
31 für den Theodoliten 32, der auf dieser Tischplatte zentrisch justierbar aufgestellt
ist.
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Fig. 2 zeigt den Spiegelträger 17 mit der Strichplattel9 und den
Trommelteilungen33. Mit Hilfe dieser Teilungen ist es möglich, die Kreiselachse
grob zu richten und eine Rohablesung der Größe der Drehschwingungsamplitude mittels
der Ablesevorrichtung 30 vorzunehmen, wobei der Anfangspunkt der 3600-Teilung möglichst
weitgehend mit der Richtung der Kreiselachse in Übereinstimmung gebracht wird.
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Ein wesentlicher Fortschritt der eRindungsgemäßen Anordnung ist darin
zu sehen, daß praktisch absolute Richtungsangaben gemacht werden, im Gegensatz zu
den bisherigen Verfahren, die nur Angaben bezüglich einer Eichrichtung ermöglichen,
weil die Zuordnung nicht genügend konstant und kontrollierbar war.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel muß der Theodolit nicht
unbedingt ein Teil des Vermessungskreiselgerätes sein. Vielmehr kann jeder beliebige
Theodolit auf die Tischplatte 31 aufgesetzt werden.
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Diese Tischplatte ist gegebenenfalls austauschbar, um sie derart den
verschiedenen Ausführungsformen von Theodoliten anpassen zu können. Man kann aber
den Theodoliten auch fest mit dem Gerät verbinden, ihn also zu einem Bestandteil
des Vermessungskreisel gerätes machen. Auch wenn man ihn fest mit der Tischplatte
31 bzw. mit dem Nachdrehkopf 22 (F i g. 1) verbindet, ändert sich an der Durchführung
des Verfahrens praktisch nichts. Wird aber der Theodolit unter Fortfall des Nachdrehkopfes
22 unmittelbar auf den Deckel 7 des Gerätes aufgesetzt bzw. der Nachdrehkopf 22
fixiert, dann ergibt sich eine weitere Möglichkeit der Richtungsabnahme und -übertragung,
wenn man das Autokollimationsfernrohr mit der Alhidade des Theodoliten verbindet.
Die Einstellung des Autokollimationsfernrohres auf die Spiegelnormale hat nunmehr
keine entsprechende Verschwenkung des Theodoliten, also des Zielfernrohres zusammen
mit dem Teilkreis relativ zur Festlinie zur Folge, sondern nur noch eine Verschwenkung
des Zielfernrohres, während der Teilkreis die durch die zufällige Orientierung des
ganzen Gerätes bei der Aufstellung bedingte Richtung beibehält. Damit ist es möglich,
die Umkehrpunktlagen unmittelbar ohne jeweilige Zieleinstellung auf dem Grundkreis
abzulesen. Die Orientierung der Festlinie zu der unmittelbar auf dem Teilkreis aus
den Umkehrpunkten als Mittellage bestimmten Kreiselachsrichtung erfolgt dann vor
und/oder nach der Kreiselachsrichtungsbestimmung in der sonst bei Theodolitmessungen
üblichen Art in einfacher oder wiederholter Meßreihe.
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F i g. 3 zeigt eine konstruktive Abänderung des Erfindungsgegenstandes.
Bei dieser Anordnung findet ein Spezialtheodolit mit nach rückwärts herausgezogenem
Zielfernrohr Verwendung. Dieses Zielfernrohr
50 ist gleichzeitig
als Autokollimationsfernrohr ausgebildet, so daß bei dieser Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes das gesonderte Autokollimationsfernrohr in Wegfall kommen
kann. Die Theodolitdrehachse 51 ist bei der abgeänderten Ausführungsform hohl ausgebildet.
Die Hohlachse 51 stellt also den Spielraum des Nachdrehkopfes dar, in den der den
Spiegel 53 tragende Mast 52 hineinragt.
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Der Spiegel 53 ist geneigt zur Achse angeordnet, so daß in der mit
II bezeichneten Stellung des Zielfernrohres 50 unter Einschaltung der Autokollimationsvorrichtung
54 die Umkehrpunktbestimmung vorgenommen werden kann, während in der Stellung 1
die Einstellung auf den Zielpunkt der Festlinie erfolgt.
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Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform hat eine gewisse Beschränkung
ihrer Anwendungsmöglichkeiten durch Ausfall stärker nach unten geneigter Visuren
zur Folge. Selbstverständlich kann man diese Beschränkung durch Verwendung entsprechender
optischer Mittel umgehen. Der Teil 57 nach F i g. 3 ist ein um 900 verschwenkt zu
denkendes Ablesemikroskop, während 55 den Teilkreis darstellt. Der Teilkreis kann
selbstverständlich auch an einer zweiten konzentrischen Achse einstellbar angeordnet
sein. Mit 56 ist die d9r Deckplatte 7 entsprechende Deckplatte des die den Kreis
tragende Kugel enthaltenden Behälter bezeichnet.