DE16657C - Kombinirter Distanz-, Höhen- und Tiefenmesser und damit verbundenes Terrainaufnahme- und Feldmefsinstrument - Google Patents

Description

,KAISERLICHES

PATENTAMT

.Patentschrift

KLASSE 42: Instrumente.

Feldmefsinstrument. Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. Juni 1880 ab.

Die Construction dieses combinirten Entfernungs-, Höhen- und Tiefenmessers und des damit verbundenen Terrainaufnahme- und FeIdmefsinstrumentes beruht im wesentlichen auf der Aehnlichkeit zweier rechtwinkliger Dreiecke, wovon das eine Dreieck stets bekannt ist, das andere mit einer für alle Fälle constanten Kathete berechnet werden kann.

I. Distanz-, Höhen- und Tiefenmesser.

Angenommen, abcd, Fig. i, sei ein Rechteck, dessen Länge a-b = -|- m und dessen Breite c-b = i m beträgt; denkt man sich nun die a-d verlängert bis zum Punkte x, so dafs die a-x = 2500 m sei, zieht dann von dem Punkte b eine Linie b-x, so schneidet dieselbe die Linie c-d im Punkte e. Macht man nun noch die b-f parallel der a-x und die x-f parallel a-b, so findet man die e-c (d. i. die Abweichung, welche die Linie b-c auf der Linie e-d macht) nach der Proportion x-f: e-c z= f-b : b-c; oder, wenn man Zahlen einsetzt, ergiebt sich für die e-x = -| : χ = 2500 : \, daher die e-c =. 0,125 mm = i mm Abweichung, also schneidet die b-x bei \ mm oder -j^Vö ^mm Abweichung auf der a-x eine Länge von 2 500 m ab. Nimmt man daher ■i"öVö" ^mm Abweichung mehr als yVW ^mm>

iöVö yVW

gleich xöTpg- nim Abweichung, -welche durch die Linie c-e' dargestellt, und zieht ferner, wie vorhin von b aus die zugehörige, durch den zweiten Abweichungspunkt e' die Linie b-e¹ bis zur Durchschneidung mit der a-x, also bis zum Punkte x', so erhält man die a-x' als Länge, welche der Abweichung c-e' entspricht, auf folgende Weise: die x'-f ist constant und z= a-b z= ^ m. Die b-c ist auch constant und = \ m, daher folgendes: c-e' z=z Jiimm Abweichung entspricht = i m Länge, daher entspricht der x'-f oder |m so oft im Länge, als -jVoV ^{mm m} \ ^m enthalten sind = 9 920mal, also beträgt die Länge a-x' = 9920··^ m —' 2480 m.

Nimmt man eine Abweichung c-e" = iVoO ^mm und zieht die* b-e'¹, so erhält man die Länge a-x". und dieselbe beträgt nach vorherigem an Länge so oft i m, als -γψ£-$ mm in- -| m enthalten ist = 9 842 mal, also ist die a-x" = 9842-im = 2 460 m lang.

Nach diesem Princip kann man eine Tabelle entwerfen, welche alle Entfernungen auf der a-x enthält von 2 500 m ab bis zu 50 m mit den zugehörigen Abweichungen auf der Linie d-c, wovon nachstehend der Anfang folgt:

Erstes Beispiel.
Abweichung:

125 1250 · 1000 ι _

1000 125 4

126 1250 · 1000 ι

1000 126 4

127 1250 · 1000 ι
1000 127 4 ~~

128 1250 · 1000 ι
1000 128 4

Länge: 2 500 m.

2480 m. 2460 m. 2441 m.

Diese Längen bezw. Distanzen, wie sie in vorstehend angefangener Tabelle aufgeführt sind, würden für geometrische Zwecke nicht genügen, da dieselben hier mit 20 m Intervallen angegeben sind, denn bei geometrischen Feldmefsarbeiten dürfen die zulässigen Fehler bei 2 500 m oder bei 2 480 m Distanz im Minimum 0,002, also = 5 m betragen, daher mufs man auch eine Tabelle entwerfen, welche dieser vorgeschriebenen Fehlergrenze entspricht; es müssen demnach die Entfernungen von 2500m ab schon mit 5 m abwärts angegeben werden, und um dieses zu erzielen, müfste man -J- dieser Abweichungen nehmen, also -j-j-V"? mm

XöVö

statt -j-gVo mm; dadurch erhält man folgende Rechnung:

Abweichung:	Zweites Beispiel.	I	Länge:
500	1250 · 4000	4	2 500 m
4000	500	I 4	2495 m
501 _	1250 · 4000	I 4	2490 m
4000	501	I	2485 m
502	1250 * 4000	4	2480 m
4000	502	I 4
5°3	1250 · 4000
4000	503
S°4	1250 · 4000
4000	S 04

Diese auf der Linie c-d fortschreitenden geringen Abweichungen, welche im ersten Beispiel !"öVö ^mnl> '^m zweiten Beispiel -j-qVö ^mm ^^e" tragen, könnte man mechanisch herstellen, im ersten Falle durch eine feine Schraubenspindel, deren Ganghöhe 1 mm betrüge und mit einer senkrecht zu ihrer Axe festsitzenden ioootheiligen Kreisscheibe versehen wäre, und um im zweiten Falle die ^₅Vo mm fortschreitenden Bewegungen zu erhalten, müfste die Ganghöhe der Schraubenspindel \ mm betragen; durch diese sehr geringen Ganghöhen würde es schwer halten, haltbare Schraubenspindeln dafür herzustellen, daher man sich der Differentialschraube hierzu bedient, deren feste Mutter 1 mm und deren lose oder bewegliche Mutter 0,75 mm Ganghöhe haben mufs; danach erhält also die lose oder bewegliche Mutter i bezw. 4-5V0 ^mm fortschreitende Bewegungen, bei einer ganzen bezw. bei einer ₁₀ ¹ ₀₀ Umdrehung denkt man sich daher in Fig. 1 in der Linie c-e die angeführte Differentialschraubenspindel, in der Linie b-e das eine Fernrohr, welches durch die Spindel c-e seine fortschreitende Bewegung erhält, und in a-d wäre das andere Fernrohr dargestellt, so wäre ein Instrument fertig, wodurch alle in der Tabelle enthaltenen Distanzen auf der Linie a-x anzugeben wären, denn die Abweichungen könnte man herstellen und danach aus der Tabelle die zugehörigen Distanzen der entsprechenden gemachten Abweichungen der Spindel aufsuchen. Um nun aber die Distanzen der entsprechenden gemachten Abweichungen der Spindel, somit auch des Fernrohres zu ermitteln und direct ablesen zu können, wird folgendermafsen verfahren: Die vorstehende Kreisscheibe, Fig. 2, welche genau und bestimmt eingetheilt werden kann, ist in ihrem äufsersten Umfange in 1000 gleiche Theile getheilt. Diese Scheibe sitzt auf einer Schraubenspindel von ι mm Ganghöhe, so dafs also jedes einzelne Theilchen der Peripherie. dieser Kreisscheibe einer _x-fo$ mm fortschreitenden Bewegung der Spindel entspricht; da man nun zum Zwecke der geometrischen Aufnahme die äufserste Entfernung = 2 500 m angenommen hat, so beträgt nach eingangs erwähnten constanten Ver^ hältnissen der a-b und der b-c die Abweichung hierzu -y^-g- mm =z -i- mm. Will man daher die Tabelle auf die Kreisscheibe übertragen, so mufs man auf der Scheibe i ihres Umfanges, hier also 125 Theilstriche abzählen, so liegen dort 2500 m, und nun trägt man die anderen Distanzen nach den fortschreitenden TffVö" ^mm Abweichungen, wie dieselben von der Tabelle angegeben werden, in die Kreisscheibe ein. Nach der Tabelle liegt bei der Abweichung y-jj-g-j}- oder 1 mm, also bei einer ganzen Umdrehung der Scheibe bezw. der Spindel die Distanzenzahl 909 m; diese, wie man sieht, ist nun der Schlufs des ersten Ringes der Kreisscheibe, die nächstfolgende Distanzenzahl in der Tabelle, nämlich 847 m, liegt bei -^-g-g-g- mm Abweichung; also hat man jetzt diese Zahl von der Nullpunktslinie A-B in den zweiten Ring der Kreisscheibe einzutragen, und zwar 100 Theilstriche von dieser Nulllinie aus radial, so geht diese Eintragung nach vorliegender Tabelle in die Kreisringe über und es entstehen hierdurch 20 concentrische Kreisringe auf der Kreisscheibe, welche alle Distanzen von 2500 m ab bis zu 61,3 m enthalten. Wie man aus der Tabelle sieht, sind auch noch die nöthigen Intervalle angegeben, so dafs man bei allen Entfernungen noch beträchtlich unter den zulässigen Fehlern bleiben kann. Es ist also nun leicht ersichtlich, dafs, wenn man beim Theilstrich 125 aufserhalb der Kreisscheibe einen festen und- horizontalen Stift anbrächte, sonach bei der kleinsten Drehung der Scheibe um 1 mm die zugehörige Distanz über diesem Stifte abzulesen ist, vorausgesetzt, dafs, wie eingangs, die Basis a-b = -| m und die b-e = -J- m constant blieben. Man hätte nun noch eine Vorrichtung nöthig, welche anzeigte, in welchem Kreisringe man operirte; diese ist auch leicht anzubringen, jedoch bietet die Aufsuchung der Zahlen auf dieser Scheibe durch Stellung der letzteren zu dem ganzen Instrument etwas Unbequemes, da die Distanzenzahlen alle auf radialen Linien liegen, weshalb man die Tabelle

auf eine Walze vom Durchmesser der vorhin erwähnten Kreisscheibe übertragen hat, deren Breite so viel Ringe bezw. Colonnen enthält, als auch die Kreisscheibe. Fig. 3 und 4 stellen die beiden Hälften des abgewickelten Mantels der Walze dar. Nun ist das Instrument für die Distanzmessung leicht zusammenzusetzen, und ist dieses in Fig: 5 im Aufrifs und in Fig. 6 im Grundrifs dargestellt. In diesem Grundrifs ist F das Hauptfernrohr, welches sich um den Punkt 0, als auch um die senkrechte Axe UU' horizontal, auch gleichzeitig in einer senkrechten Ebene bewegen kann. F' ist das sogenannte Aufsuchungsfernrohr, welches sich vermittelst eines stabförmigen zusammenlegbaren Auszuges, welcher sich in einem Falz der Platte A B befindet, herausziehen läfst; die ausziehbare Verbindungsconstruction ist derart, dafs die Mittellinien der beiden Fernrohraxen a-b und a'-b' immer parallel bleiben, und dafs zweitens die ausgezogene Länge oder der senkrechte Abstand beider Fernrohrmittel stets ·| m gleich der früher erwähnten Basis a-b constant bleibe. Um dem Hauptfernrohre F die geringe •jöVö' ^mm Abweichung bezw. fortschreitende Bewegung zu ertheilen, ist dasselbe mit einem sogenannten Distanzzeiger D verbunden, welcher sich ebenfalls um den Punkt 0 drehen kann, und zwar liegt die Mittellinie a-b des Fernrohres F mit der Mittellinie o-f des Distanzzeigers in einer senkrechten Ebene, Fig. 6.^ Dieser Distanzzeiger D wird durch eine Differentialschraubenbewegung, welche an der Spindel sp unter dem Distanzzeiger D sich befindet, in eine fortschreitende Bewegung gesetzt. Der Abstand des Spindelmittelpunktes von der Axe 0 ist genau i m. Der Distanzzeiger wird durch die Differentialschraube auf die nämliche Weise geführt, wie in dem Aufrifs der Bewegungsarm zz¹ durch die Schraubenspindel qr des Sphärometer, in dem viereckigen Rahmen abcd, welches später näher erläutert wird. Auf der Spindel sp sitzt nun die Scheibe bezw. Walze W; es ist nun noch eine Vorrichtung V auf der Platte A B angebracht, welche durch die beiden Zahnräder Z und Ji bewegt wird; das Zahnrad Z von gleichem Durchmesser der Walze W, festsitzend auf deren Spindel sp, steht zu dem kleinen Zahnrade in dem Verhältnifs 4:1. V, durch die Spindel und das Getriebe bewegt, hat den Zweck, bei der stets fortschreitenden Bewegung der Spindel die Colonnen anzugeben nach der Anzahl der Umdrehungen der Walze W bezw. der Spindel sp.

Der Zeiger dieser Vorrichtung V steht genau der horizontalen Mittelpunktslinie η η¹ der Walze gegenüber, und es ist leicht einzusehen, dafs alle Distanzen, welche durch Drehung der Walze herauskommen, an diesem kleinen Zeiger i stehen müssen.

Um gleichzeitig die Höhen oder Tiefen zu ermitteln, hat man das Sphärometer angewendet, dessen Vorrichtung in Fig. 5 in dem viereckigen Rahmen abcd oder in Fig. 8 ersichtlich ist. Der ganz genau rechtwinklige, durch seinen Verstärkungsarm » auf der Axe χ senkrecht hängende Rahmen abcd trägt im Innern eine Schraubenspindel qr von 1 mm Ganghöhe; auf dieser Spindel sitzt fest eine lootheilige Scheibe S, welche sich in der Schraubenmutter M auf- und abbewegen kann. Auf diöser Spindel qr befinden sich zwei festsitzende runde Scheibchen nn', zwischen denen sich eine lose Hülse / befindet. Damit diese sich nicht mit umdrehen kann, sind rechts und links die Halterstangen h mit der Hülse fest verbunden, welche sich, mit ihren gabelförmigen Enden in einer bestimmten Richtung haltend, gleichzeitig mit der Hülse zwischen den beiden Rahmen auf- und abbewegen können. Die Hülse trägt ferner zu beiden Seiten einen festen, horizontal hervorstehenden Stift z; auf diesem Stift i hängt vermittelst eines Schlitzes der Bewegungsarm ζ ζ', welcher fest mit der Axe χ des Fernrohres F verbunden ist; auf der entgegengesetzten Seite der Hülse / befindet sich ebenfalls ein solcher Bewegungsarm ζ z' in derselben Weise angebracht, aber noch aufserdem durch zwei Bügelringe mit dem Fernrohre fest verbunden, so dafs das Fernrohr F durch die Schraubenspindel qr vermittelst der beiden Bewegungsarme ζ ζ' herauf- und heruntergeschraubt werden kann. Zu beiden Seiten der Theilscheibe 5 befindet sich auf dem Rahmen eine Millimeterscala; bei dem waagrechten Stande des Fernrohres F nach der punktirten Linie x-y, welche durch die Libelle/ und durch die Vorrichtung k bewirkt wird,'steht die Theilscheibe genau mit ihrem scharfen Rande an dem Nullpunkte. Rückt nun die Spindel qr, also auch die Theilscheibe S, um 1 mm herauf über die Nulllinie, so ist einleuchtend, dafs dadurch die beiden Bewegungsarme ζ ζ', sowie durch diese letzteren auch das Fernrohr F um ι mm gehoben wird, und da die punktirte Linie x-y oder die Länge x-y stets constant bleibt, so erhält man also bei jeder Hebung oder Senkung der Spindel ein rechtwinkliges Dreieck, dessen eine Kathete stets gleich der bekannten x-y = \ m, und dessen andere Katheter-i = 1 mm ist. Ist ferner z. B. nach Fig. 8 die Spindel bezw. die Theilscheibe >S bis zum Theilstrich 20 unter der Nulllinie herabgegangen, so erhält man ein rechtwinkliges Dreieck, dessen eine Kathete x-y, wie oben, Am und dessen andere Kathetey-i = 20 mm beträgt; wäre nun z. B. die ermittelte Distanz eines Gegenstandes gleich 800 m gewesen, so betrüge die Höhe dieses Punktes über der

800
Horizontallinie x-y = —j— »20 mm = 3200 ·

τ
20 mm = 64000 mm oder 64 m. Auf diese Weise ist es also sehr leicht, die Höhe oder

Claims (1)

1. Tiefe sofort bei derselben Operation der Distanzbestimmung zu ermitteln, indem man die Millimeter über oder unter der Nulllinie der Scala abzählt, mit der herausgekommenen Distanzenzahl und mit 4 multiplicirt. Zur senkrechten Geradführung der Spindel dient der Bügel B. Das untere Rahmenstück α b steht lose in dem auf dem Distanzzeiger D festsitzenden Schuh N, ebenso steht die Vorrichtung K, welche die Horizontalstellung des Höhenmefsinstrumentes bewirken soll, in fester Verbindung auf dem Distanzzeiger D. Es wird also durch Fortbewegung des Distanzzeigers D vermittelst der Differentialschraube auch das Sphärometer mit dem Fernrohre F gleichzeitig fortbewegt; jedoch bewirkt die Drehung des Distanzzeigers D' auch selbst durch seinen ringförmigen Kranz A sowie durch eine besondere innere Einrichtung eine Drehung des Trägergestelles G und somit auch eine Drehung des Fernrohres F. Durch Drehung des auf der Platte P befindlichen Mefsinstruments wird durch die Führungsstange L auch der untere Zeiger £)' mitbewegt. Auf der halbkreisförmigen Platte P', welche fest mit dem Horizontalkreise H des Stativs verbunden ist, befindet sich die halbkreisförmige Aufnahmekarte aus starkem Papier.

   Die Aufnahmetafel P', welche in Fig. 7 mit der Aufnahme von verschiedenen Punkten und Flächen dargestellt ist, bleibt stets durch eine besondere Vorrichtung fest stehen, während die Mefsplatte P mit dem eigentlichen Mefsinstrument sich nach jeder Richtung im Kreise um die Axe U U^{ bewegen läfst. Man kann dadurch jeden aufzunehmenden Punkt, welcher in diesem Horizont-Halbkreise liegt, in die Karte einzeichnen. Der Aufnahmezeiger D' mufs zu diesem Zwecke in einen, dem aufzunehmenden Terrain entsprechenden verhältnifsmäfsigen Mafsstab eingetheilt werden; dieser Zeigermafsstab ist in Fig. 11 dargestellt. Hat man die Aufnahme in diesem Horizont-Halbkreise gemacht, so bringt man behufs Aufnahme des entgegengesetzten Halbkreises eine neue Karte auf die entgegengesetzte Seite des Stativs. Die untere Hälfte des Stativkopfes K bleibt durch eine besondere Vorrichtung fest stehen.

   In Fig. 9 und 10 befindet sich die Mefsplatte in zwei verschiedenen Stellungen; in der ersten Stellung liegt der aufzunehmende Punkt in der Richtung x-a, und zwar liegt derselbe um den X α von der normalen Aufstellungslinie N-N entfernt, welche man sich bei der Aufnahme durch die Mittellinie M-M der Aufnahmekarte und des Terrains hindurch gelegt denkt. Im zweiten Falle ist ein Punkt aufgenommen, welcher in der Richtung der Linie x-a¹ liegt und um den ,/[_ β von der normalen Aufstellungslinie N-N entfernt liegt. Die Einrichtung des Zeigermafsstabes £)' ist aus Fig. 11 ersichtlich. II. Handhabung des Instruments.

   Um die horizontale Entfernung eines Gegenstandes zu messen, bedient man sich des unter I. beschriebenen Instruments, Fig. 5, 6 und 7.

   Nachdem man die Basis mit dem auf ihrem Ende festsitzenden Fernrohre F', welches stets mit dem Hauptfernrohre F parallel bleiben mufs, auf -|- m ausgezogen hat, sucht man durch Drehung der Platte P vermittelst dieser Basis um die Axe U U' den Gegenstand mit diesem Fernrohr auf und deckt denselben durch den senkrechten Faden des in diesem sich befindenden Fadenkreuzes ein, sodann stellt man die Tafel P durch eine Vorrichtung fest und sucht mit dem Hauptfernrohr F durch Drehung der Walze ^denselben Punkt auf und deckt auch denselben wie in voriger Weise ein, und liest sodann direct über der Zeigerspitze i der Zeigervorrichtung V die betreffende Distanz ab. Diese Distanz ist von der Axe des Fernrohres F¹ an gerechnet, man kann nöthigenfalls jedoch durch die Hypothenusenberechnung die Entfernungen von dem Drehaxenmittelpunkt des Fernrohres F genau bestimmen, jedoch ist dieser Unterschied so verschwindend klein, dafs derselbe ganz aufser Acht gelassen werden kann.

   Liegt ein Gegenstand über oder unter der Horizontalen x-y, so kann man die Höhe bezw. Tiefe gleichzeitig durch das Sphärometer, wie unter I. gesagt, ermitteln.

   Will man nun einen zweiten Punkt aufsuchen, so löst man die unter dem Stativkopfe befindliche Schraube Q und verfährt in der vorigen Weise.

   P ATEN τ-An s ρ rüche:

   Ein combinirter Distanz-, Höhen- und Tiefenmesser, begründet auf die Aehnlichkeit zweier rechtwinkliger Dreiecke, wovon das eine Dreieck stets bekannt ist, das andere mit einer für alle Fälle constanten Basis berechnet werden kann, Fig. i, und zwar:

   i. Die Construction eines Distanzmessers ohne Winkelberechnung, Tabellen und Mefsplatten zum sofortigen Ablesen der Distanzen auf einer Walze W durch die Vorrichtung Vi, Fig. 6, durch deren Rotation in senkrechter Ebene ihrer horizontalen Axe sj> jedesmal eine solche fortschreitende Bewegung ertheilt wird, dafs dadurch dem damit verbundenen Fernrohre F gleichzeitig seine Visirrichtung nach dem aufzunehmenden Punkte gegeben wird, so dafs hierdurch die beiden ähnlichen Dreiecke bee und bfx, Fig. i, entstehen, wonach die b-x jedesmal bestimmt und auf den Walzenmantel derart aufgetragen ist, dafs einer bestimmten Entfernung ein bestimmter Punkt auf dem Mantel M entspricht.

   Die Construction eines mit dem unter ι. beschriebenen verbundenen Instruments für Höhen- und Tiefenmessungen vermittelst eines Sphärometer abcd, Fig. 8, durch welches die Höhen bezw. Tiefen gleichzeitig mit den Entfernungen ermittelt werden können.

   Die Construction eines mit dem unter i. und 2. verbundenen Terrainaumahme- und Feldmefsmstruments, Fig. 5, 9 und 10, vermittelst dessen man die ermittelten Entfernungen direct reducirt auf die Horizontalebene in eine Karte P' einzeichnen kann.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.