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Nivellieranordnung für grosse Zielweiten
Die Erfindung betrifft eine Nivellieranordnung, mit welcher über grosse Zielweiten, insbesondere
Talsenken und Ströme hinweg, nivelliert werden kann. Im Gegensatz zum ublichen Nivellement, bei welchem jeweils mit dem in der Mitte zwischen zwei Messplatten aufgestellten Nivellierinstrument eine
Messeinstellung von der einen auf die andere Latte übertragen wird-man erhält so fortschreitend die re- lativen Höhenunterschiede zwischen den Fusspunkten der wandernden Latten - muss man hier abwechselnd einen um nur 10 - 50 m hinter dem Instrument stehenden Fixpunkt und darauf eine mehrere 100 m vor dem Instrument am andern Ufer des Stromes bzw. an der andern Seite der Talsenke befindliche Messlatte anzielen.
Man muss also das Zielfernrohr abwechselnd auf geringe und sehr grosse Entfernungen einstel- len. Ein Ausgleich eines Justierfehler, demzufolge die Latte nicht in Höhe des wahren Instrumentenho - rizontes vom Zielstrahl durchstossen wird, ist dabei nicht möglich, wie etwa beim Nivellieren aus der
Mitte heraus.
Die Erfindung geht aus von dem Gedanken, Doppelmessungen auszuführen, aus deren arithmetisch gemittelten Messwerten die jeweils vorhandenen Justierfehler herausfallen.
Das Instrumentarium nach der Erfindung besteht aus einer Zwillingsanordnung zweier nebeneinander in gleicher Höhe befestigter Nivelliere mit automatischer Feinhorizontierung derart, dass die beiden
Zielfernrohre um ihre senkrechten Drehachsen zur gegenseitigen Kollimation gebracht werden können. In dieser Stellung werden die Ziellinien der Fernrohre parallel gerichtet. Die gewonnene Einstellung wird bei der Rückschwenkung in die Zielrichtung unverändert gehalten.
Der Vorgang ist in der schematischen Fig. la veranschaulicht. Die auf einem grob horizontierbaren
Stativ 1 nebeneinander angeordneten Nivelliere A und B sind so um ihre vertikalen Drehachsen a und b geschwenkt, dass ihre Objektive einander zugekehrt sind ; beide Instrumente sind auf Unendlich fokussiert.
Es gelingt verhältnismässig einfach, die Ziellinien beider Fernrohre parallel zu richten, wenn es auf eine genaue Winkeleinstellung selbst, beispielsweise in der Horizontalen, nicht ankommt. Hat nun bei der gegenseitigen Kollimation der Fernrohre das Fernrohr A eine Winkelabweichung (Justierfehler) von +x oberhalb der Horizontalen, so erhält das Fernrohr B die gleiche Winkelabweichung unterhalb der Horizontalen, als-x .
Dies ist unmittelbar der Fig. Ib zu entnehmen, welche eine um 900 verdrehte Seitenansicht des Gerätes aus Fig. la zeigt. Die beiden Fernrohre A und B sind um ihre Schwenkachsen a und b in die Gebrauchsstellung geschwenkt. Beim Anvisieren einer Messlatte zuerst mit dem Fernrohr A und dann mit B wird im ersten Falle statt des genauen Höhenwertes H ein Wert H + f (x) und im zweiten Falle ein Wert H - f (x) abgelesen, wobei f (x) eine von x abhängige Länge auf der Latte ist. Die halbe Summe beider ergibt also den genauen Wert H. Der Einfluss des Justierfehlers fällt heraus.
Der Messvorgang sei im folgenden beispielsweise an der Fig. 2 näher erläutert :
Eine Messlatte M wird möglichst senkrecht im Gelände aufgestellt. Auf ihr werden zwei Fixpunkte, z. B. bei den Skalenstrichen m und n, ausgewählt, zwischen denen der wahre Horizont H der Messanordnung die Latte schneidet. Infolge der entgegengesetzt gleichen Justierfehler der beiden Instrumente wird beim Anzielen mit dem einen um +xo zu hoch und mit dem andern um-x zu tief gezielt. Bei streng vertikaler Stellung der Latte ist der Vertikalabstand b der beiden Fixpunkte gleich (n-m).
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Wie aus der Figur ersichtlich, lassen sich zwei Lattenstrecken, ausgehend vom Punkt m der Latte, angeben, deren eine (h) um 2 f (x) grösser als die andere (h') ist. Setzt man diese und den Abstand b zwischen den beiden Fixpunkten in Beziehung zu den zugehörigen Winkeleinstellungen a, a' und B, so ergibt sich
EMI2.1
EMI2.2
technisch auf einfache Weise ermitteln :
Von den Nulleinstellungen 0 bzw. 0" der beiden Instrumente A und B nach Fig. Ib ausgehend ergeben sich mit den Einstellungen 1) zur gegenseitigen Kollimation: #H und #'H
2) über die Talsenke auf n :
(p. und ci',
3) über die Talsenke auf n: #n und #'n
Aus den gemessenen Werten ergibt sich :
EMI2.3
EMI2.4
beiden Instrumente nur zwei Einstellungen erne (Pn bzw. 'm. 'n zu machen.
Die gegenseitige Kollimation der Fernrohre A und B nach Fig. la kann beispielsweise mit Hilfe der Justierschrauben für die Ziellinie vorgenommen werden. Die Justierung wird jedoch bei der Schwenkung der Instrumente in ihre Zielrichtung bereits in Frage gestellt, u. zw. praktisch unkontrollierbar. Aus diesem Grunde gelangen nach der Erfindung Nivelliere mit automatischer Feinhorizontierung zur Anwendung. Derartige Instrumente sind an sich bekannt. Sie wurden geschaffen, um bei einer jeden Neueinstellung des Instrumentes manuell-jeweils nur eine Grobhorizontierung vornehmen zu müssen. Der für die Einzeleinstelll1ng benötigte Zeitaufwand wird damit erheblich reduziert.
Bei der Anwendung derartiger Instrumente im Sinne der Erfindung wird die bei der gegenseitigen Kollimation gefundene Einstellung bei der Schwenkung der Zielfernrohr in ihre Gebrauchsrichtung automatisch konstant gehalten.
Um in Abweichung vom normalen Nivellement oberhalb und unterhalb des Horizontes gelegene Fixpunkte (m und n der Darstellung nach Fig. 2) anzielen zu können, wird dem Objektiv eines jeden Fernrohres ein optischer Drehkeil vorgeschaltet, der, mit einem Mikrometer verbunden, eine messbare Aolenkung der Ziellinie aus der durch die automatische Konstanthaltung gegebenen Richtung nach oben und unten gestattet.
Fig. 3 veranschaulicht einen Drehkeilvorsatz in Verbindung mit einem Zielfernrohr. Bei den oubli- chen Zielweiten ist der einfallende Strahlengang nahezu parallel. Der über ein Kegelradgetriebe 10 im Vorsatztubus 11 um die optische Achse des Fernrohres 12 drehbare Glaskeil 13, der über einen Drehknopf 14 zu betätigen ist, lässt omen achsenparallel einfallenden Zielstrahl in einer zur optischen Achse senkrechten Bildebene auf einer Kreisbahn wandern. Für die Messung wird ausgenutzt nur die vertikale Komponente dieser Bewegung. Die Fassung des Drehkeiles trägt eine Skala 15, welche durch ein Fenster 16 mit einem Index 17 abgelesen werden kann. Eigenschaften des Getriebes bleiben dabei ohne Einfluss.
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Dabei tritt aber noch ein Einfluss einer etwaigen Querneigung des Fernrohres in störendem Masse in Erscheinung. Um diesen Einfluss auf ein verschwindendes Mass herabzudrücken, ist dem Drehkeil 13 ein koaxial mit ihm gefasster feststehender Keil 18 zugeordnet,.-insbesondere vorgeordnet. Dieser bewirkt, dass die Seitenablenkung stark vermindert wird.
Fig. 4 zeigt die Bildebene des Fernrohres und den bei einer Drehung des beweglichen Teiles in dieser Ebene vom abgelenkten Strahl zurückgelegten Weg. Die optische Achse des Fernrohres fällt praktisch mit der mechanischen Achse desselben zusammen und trifft die Bildebene in A. Ohne den Zusatz und bei horizontiertem Zielstrahl trifft auch dieser in A auf. Durch den Drehkeil 13 allein erhält die Ziellinie eine Ablenkung d. Sie trifft jetzt die Ebene im Punkt Z. Bei Drehung des Keils um die Fernrohrachse läuft dieser Durchstossungspunkt auf einem Kreis mit dem Radius d um den Mittelpunkt A. Die für den Messvorgang allein verwendbare Vertikalablenkung ergibt sich als v=d. sina Dabei ist der Winkel os der zwischen der Hauptebene des Keils und der Horizontalebene gelegene Winkel.
Die Winkelskala zur Ablesung von oc ist mit dem Drehkeil, der Ableseindex aber mit dem Gehäuse des Zusatzes fest verbunden. Zu jeder Ablesung im Instrument gehört daher ein besonderer Wert für v, da er noch von der Querneigung des Instrumentes abhängt. Man muss damit rechnen, dass diese Querneigung bei Einstellung mit der Dosenlibelle des Nivelliers unsicher bleibt. Es zeigt sich, dass ihr Betrag im Verhältnis zur Ablesegenauigkeit zu gross ist.
Es sei nun die zusätzliche Wirkung des dem Drehkeil zugeordneten hestkeiies betrachtet : Die durch diesen Keil verursachte Ablenkung habe den Wert d'. Es wird also Z nach Z'versetzt, so dass der Durchstossungspunkt der abgelenkten Ziellinie bei Drehung des Drehkeiis auf einem Kreis um den Mittelpunkt A. läuft. Dabei zeigt die Fernrohrachse nach wie vor auf den Punkt A in der Zeichenebene. Bei horizontierter Ziellinie (a = 0) reduziert sich die Wirkung der Querneigung auf den durch die Differenz von d und d'gegebenen Wert. w = d - d'
Die Ablenkung d'lässt sich so wählen, dass bei horizontierter Ziellinie (a = 0) und bei den Extremwerten von a gleich grosse Gesamtseitenablenkungen vorhanden sind.
Der Einfluss des restlichen Quernei-
EMI3.1