DE1068196B

DE1068196B -

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Publication number: DE1068196B
Application number: DENDAT1068196D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrlochsonde bzw. die dazugehörige Einrichtung zur Beobachtung und Vermessung der Wandung eines Bohrloches, wobei eine Beobachtung der Wandung des Bohrloches in jeder gewünschten Tiefe möglich ist.The invention relates to a borehole probe and the associated device for observation and surveying the wall of a borehole, with an observation of the wall of the borehole in each desired depth is possible.

Es ist bekannt, Bohrlochsonden zu verwenden, um die Art des Bodens, insbesondere des Gefüges des Bodens, festzustellen. Diese nach dem Periskop-Prinzip arbeitenden Sonden gestatteten jedoch nur die Beobachtung in einer verhältnismäßig geringen Tiefe, da die Übermittlung des Bildes von der Beobachtungsstelle in dem Bohrloch bis zur Oberfläche nur für eine begrenzte Länge möglich war.It is known to use borehole probes to determine the type of soil, in particular the structure of the soil, ascertain. However, these probes working on the periscope principle only allowed observation at a relatively shallow depth, since the transmission of the image from the observatory was only possible for a limited length in the borehole to the surface.

Da insbesondere bei Gründungsarbeiten von Bauwerken, die eine hohe Standfestigkeit erfordern, die Erforschung des Untergrundes bis in größere Tiefen notwendig wird, es seien hier insbesondere Talsperren, Bergwerke u. dgl. genannt, so war man bisher auf unzureichende Beobachtungs- und Vermessungsmethoden angewiesen, die es kaum oder nur unzureichend gestatteten, sich ein Bild von dem Untergrund zu machen.Since, particularly in the case of foundation work on structures that require high stability, the Exploration of the subsoil down to greater depths is necessary, especially dams here, Mines and the like, so far one has been on inadequate observation and surveying methods instructed, which hardly or only insufficiently allowed to get an idea of the underground.

Es ist zwar ein Gerät bekannt, bei dem man auch die Bodenbeschaffenheit in größeren Tiefen feststellen kann. Man hat zu diesem Zwecke eine Filmkamera verwendet, welche eine Panoramabeobachtung, d. h. Aufnahmen um 360°, gestattet. Bei dieser Einrichtung ist man jedoch nicht in der Lage, sofort die Beschaffenheit des Untergrundes zu beurteilen. Es ist vielmehr notwendig, die Kamera nach erfolgter Aufnahme eines bestimmten Abschnittes wieder an die Oberfläche zu holen und den Film zu entwickeln und gegebenenfalls zu entzerren. Hierbei vergeht eine unverhältnismäßig große Zeit, während der z. B. ein Weiterarbeiten am Bohrloch, sofern dieses notwendig ist, nicht erfolgen kann. Es bestand daher das Bedürfnis, ein Beobachtungsgerät zu schaffen, welches eine sofortige Beobachtung und damit auch eine sofortige Entscheidung gestattet, so daß die obenerwähnten Zeitpausen entfallen können.A device is known that can also be used to determine the nature of the soil at greater depths can. A film camera has been used for this purpose, which allows panoramic observation, i. H. Recordings by 360 °. With this facility, however, one is not able to immediately determine the condition to assess the subsurface. Rather, it is necessary to use the camera after recording a specific To bring the section back to the surface and to develop the film and if necessary to rectify. This takes a disproportionately long time during the z. B. continue working on Borehole, if this is necessary, can not be done. There was therefore a need for an observation device to create, which allows an immediate observation and thus an immediate decision, so that the above-mentioned time breaks can be omitted.

Man hat auch schon vorgeschlagen, Hohlkörper, beispielsweise Rohre, Kabelschächte od. dgl. dadurch zu untersuchen, daß man in den zu untersuchenden Hohlkörper eine Fernsehaufnahmekamera einführte, wobei dann die Impulse dieser Kamera über eine geeignete Kabelleitung nach außen geführt wurden, und dort auf einem Bildschirm reproduziert wurden.It has also already been proposed that hollow bodies, for example pipes, cable ducts or the like, thereby be closed investigate that a television camera was introduced into the hollow body to be examined, wherein Then the impulses of this camera were led to the outside via a suitable cable line, and there on reproduced on a screen.

Den obenerwähnten Mängeln der bekannten Sonden soll die Erfindung abhelfen.The invention is intended to remedy the above-mentioned deficiencies of the known probes.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Bohrlochsonde zur Beobachtung und Vermessung der Wandung eines Bohrloches, bei der die Übertragung des Bildes von der Sonde zum Beobachter durch eine Fernseheinrichtung erfolgt, bei der die Fernsehaufnahmekamera einen motorisch angetriebenen, umlaufenden Spiegel aufweist,According to the invention, a borehole probe for observation and measurement of the wall is a Borehole in which the image is transmitted from the probe to the observer through a television set takes place in which the television camera has a motor-driven, rotating mirror,

Bohrlochsonde zur Beobachtung
und Vermessung der Wandung
eines BohrlochesBorehole probe for observation
and measurement of the wall
of a borehole

Anmelder:
Dr.-Ing. Leopold Müller,
Aschau (Chiemgau), Engerndorfer Str. 228Applicant:
Dr.-Ing. Leopold Müller,
Aschau (Chiemgau), Engerndorfer Str. 228

Dr. Leopold Müller, Aschau (Chiemgau),
und Dr. Winfried Petri, München,
sind als Erfinder genannt wordenDr. Leopold Müller, Aschau (Chiemgau),
and Dr. Winfried Petri, Munich,
have been named as inventors

der ein Bild der Bohrlochwandung und eines Orientierungsanzeigegerätes auf das Objektiv der Fernsehkamera wirft, welches das von ihm entworfene reelle Bild aufnimmt und über ein Kabel mit dem Wiedergabegerät am Erdboden verbindet, der rotierende elliptische Spiegel asymmetrisch, d.h. vom Schnittpunkt der kleinen und der großen Achse auf der großen Achse seitlich verschoben; er ist unter einem Winkel von vorzugsweise 45° auf der Drehachse befestigt, wobei die Drehachse des elliptischen Spiegels zur zentralen Längsachse der Sonde seitlich verschoben und schräg gestellt ist.an image of the borehole wall and an orientation display device on the lens of the television camera throws, which takes the real image designed by him and via a cable to the playback device connects on the ground, the rotating elliptical mirror asymmetrically, i.e. from the intersection of the minor and major axes shifted sideways on the major axis; it is at an angle of preferably 45 ° attached to the axis of rotation, the axis of rotation of the elliptical mirror to the central The longitudinal axis of the probe is laterally displaced and inclined.

Da es wichtig ist, zu wissen, welcher Wandungsteil gerade abgebildet wird, d. h. die Kenntnis der azimutalen Lage des Wandungsteiles gegenüber einer Ausgangsstellung, beispielsweise der Nord-Süd-Richtung, sind Mittel vorgesehen, welche diese Azimut-Lage anzeigen und neben dem Wandungsbild auf dem Schirm des Wiedergabegerätes erkennen lassen. Um das Azimut der Mitte des Wandungsbildes gegenüber der Sonde festzulegen, läßt man mit dem Spiegel eine Marke, beispielsweise eine Lichtmarke, umlaufen, so daß man auf einer Fläche etwa am Umfang des kreisförmigen Bildes der Wandung genau das Azimut ablesen kann. Da sich jedoch die Sonde selbst beim Herablassen gegenüber der Ausgangslage in der einen oder anderen Richtung infolge Torsion des Aufhängeseiles bzw. Kabels verdreht, ist es auch notwendig, das Azimut dieser Relativverdrehung festzulegen. Hierfür ist ein Kompaß vorgesehen, dessen Bild gleichfalls von der Optik aufgenommen und von dem ein reelles Bild neben dem reellen Bild des Wandungsteiles entworfen wird. Da überdies die Lage des Bohrloches nicht immer senkrecht zu sein braucht, ist es zweckmäßig, auch Mittel vorzusehen, die eine Neigung der Lage der Sonde gegen-Since it is important to know which part of the wall is currently being imaged, i. H. knowing the azimuthal Position of the wall part in relation to an initial position, for example the north-south direction, Means are provided which display this azimuth position and next to the wall image on the screen of the playback device. To the azimuth of the center of the wall image compared to the To fix the probe, the mirror is used to run a mark, for example a light mark, like this that the azimuth can be read off on a surface approximately on the circumference of the circular image of the wall can. However, since the probe itself when lowering compared to the starting position in one or twisted in the other direction due to torsion of the suspension rope or cable, it is also necessary to adjust the azimuth to determine this relative rotation. A compass is provided for this purpose, the image of which is also based on the Optics recorded and of which a real picture is drawn next to the real picture of the wall part. In addition, since the position of the borehole does not always need to be vertical, it is advisable to also use means provide that the position of the probe is inclined in relation to

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über der Senkrechten zu erkennen und zu messen gestattet. Nach der Erfindung verwendet man hierzu eine Libelle, die zweckmäßig mit dem Kompaß zu einer Einheit verbunden wird, so daß auf dem Kompaß die durchsichtige Libelle mit der Luftblase liegt. Das Objektiv ist also jetzt in der Lage, nicht nur das Kompaßbild abzubilden, sondern auch gleichzeitig die darüberliegende Libelle mit ihrer Luftblase. Beide Bilder werden als ein Bild wiedergegeben, welches ebenfalls eine Kreisfläche hat. Wandungsbild und Kompaß-Libelle-Bild erscheinen also nebeneinander auf einem zweckmäßigerweise rechteckigen Bildschirm. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Bild des Kompasses und das Bild der Libelle gesondert aufzunehmen und auf dem Schirm als zwei nebeneinanderliegende Bilder erscheinen zu lassen.can be recognized and measured above the vertical. According to the invention, one uses a for this purpose Dragonfly, which is conveniently connected to the compass to form a unit, so that on the compass the transparent Dragonfly with the air bubble lies. The lens is now able to not only show the compass image, but also at the same time the overlying dragonfly with its air bubble. Both images are saved as reproduced an image which also has a circular area. Wall picture and compass dragonfly picture appear so next to each other on an expediently rectangular screen. It goes without saying it is also possible to record the image of the compass and the image of the dragonfly separately and on the screen appear as two adjacent images.

Die Erfindung erstreckt sich auf die Ausbildung des Bildkopfes mit dem rotierenden Spiegel und der Kompaß-Libelle-Einheit. Nach der Erfindung wird das Objektiv, welches das reelle Bild der Wandung und der Kompaß-Libelle-Einheit entwirft, auf der zentralen Längsachse der Sonde angeordnet. Das Strahlenbündel, welches das Objektiv aufzunehmen vermag, ist also ein kegelförmiges Bündel, welches symmetrisch zu der zentralen Längsachse der Sonde liegt. Um mit dem gleichen Objektiv und damit auf dem gleichen Wiedergabeschirm beide Bilder nebeneinander zu erhalten, muß das kegelförmige Strahlenbündel von dem Objektiv zu dem rotierenden Spiegel bzw. zu dem Wandungsteil asymmetrisch in dem Hauptstrahlenkegel angeordnet sein. Das gleiche gilt für den vorzugsweise im Winkel kleiner gehaltenen Strahlenkegel für die Kompaß-Libelle-Einheit. Beide Strahlenkegel sind so bemessen, daß sie, ohne sich gegenseitig zu stören, in dem Hauptstrahlenkegel Platz finden.The invention extends to the formation of the image head with the rotating mirror and the compass-dragonfly unit. According to the invention, the lens, which is the real image of the wall and the Compass-dragonfly unit designs, located on the central longitudinal axis of the probe. The bundle of rays which the objective can accommodate is thus a conical bundle which is symmetrical to the central one Longitudinal axis of the probe lies. To use the same lens and thus on the same display screen To get both images side by side, the cone-shaped bundle of rays from the lens must be too the rotating mirror or the wall part is arranged asymmetrically in the main beam cone be. The same applies to the beam cone, which is preferably kept smaller at an angle, for the compass-dragonfly unit. Both cones of rays are dimensioned so that they, without interfering with each other, in the main cone of rays Find space.

Da das Wandungsbild ein rundes Bild ist, verwendet man als Spiegel, der gegenüber seiner Drehachse um 45° schräg gestellt ist, einen elliptischen Spiegel. Um ein Überschneiden des Strahlenbündels, welches der rotierende Spiegel von der Bohrlochwandung entwirft, mit dem kleineren Strahlenbündel der Kompaß-Libelle-Einheit zu verhindern, ist der elliptische Spiegel nicht symmetrisch bezüglich der großen Achse der Ellipse angebracht, sondern auf dieser Achse derart verschoben, daß die beiden Achsabschnitte der großen Achse ungleich sind. Nähere Einzelheiten sind aus der weiter unten folgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen.Since the wall picture is a round picture, it is used as a mirror, which is opposite to its axis of rotation 45 ° inclined, an elliptical mirror. In order to intersect the bundle of rays which the rotating mirrors from the borehole wall designs, with the smaller bundle of rays of the compass-dragonfly unit To prevent this, the elliptical mirror is not symmetrical about the major axis of the ellipse attached, but shifted on this axis in such a way that the two axis sections of the major axis are unequal. Further details can be found in the description of the figures below.

Wie bereits ausgeführt, ist die Rotationsachse des elliptischen Spiegels schräg zu der zentralen Längsachse der Sonde gestellt. DieAchse ist über ein Kardan-Gelenk mit einem Getriebe verbunden, welches die Drehzahl des Motors für die Umdrehung des Spiegels auf geeignete Werte herabsetzt. Auf dem schräggestellten Teil der Drehachse sind eine oder mehrere isolierte Schleifringe vorgesehen, welche es gestatten, den mitlaufenden Lampen zur Beleuchtung des abzubildenden Wandungsteiles den nötigen Strom zuzuführen.As already stated, the axis of rotation of the elliptical mirror is oblique to the central longitudinal axis the probe. The axle is connected to a transmission via a cardan joint, which drives the The speed of the motor for the rotation of the mirror is reduced to suitable values. On the slanted Part of the axis of rotation, one or more insulated slip rings are provided, which allow the following To supply the necessary electricity to lamps for illuminating the wall part to be depicted.

Wie bereits gesagt, erfolgt die Übertragung des von der Optik entworfenen reellen Bildes des jeweiligen Wandungsteiles und der Kompaß-Libelle-Einheit durch eine Fernseheinrichtung. Diese Fernseheinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Fernsehkamera, deren optisch empfindlicher Teil in der Ebene des von der Optik entworfenen reellen Bildes liegt. Die Fernsehkamera ist über ein geeignetes Hochfrequenzkabel mit der am Erdboden befindlichen Wiedergabeapparatur verbunden. Diese Wiedergabeapparatur entspricht im wesentlichen den bekannten Fernsehgeräten. Um auf dem Bildschirm nicht durch Abbildung der mit dem Spiegel umlaufenden Beleuchtungslampen gestört zu werden, empfiehlt es sich, den Leuchtschirm so abzudecken, daß nur die beiden Kreisflächen für den Wandungsteil und für die Abbildung der Kompaß-Libelle-Einheit freibleiben.As already said, the transfer of the real image created by the optics takes place Wall part and the compass-dragonfly unit by a television device. This television facility exists essentially from a television camera, the optically sensitive part of which is in the plane of the Optics designed real image lies. The television camera is connected via a suitable high-frequency cable connected to the playback equipment located on the ground. This playback equipment corresponds to the essential to the known televisions. In order not to be shown on the screen with the If you are disturbed by lighting lamps surrounding mirrors, it is advisable to cover the fluorescent screen in such a way that that only the two circular areas for the wall part and for the illustration of the compass-dragonfly unit remain free.

In den Figuren 1 bis 5 ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt.An example of the invention is shown in FIGS.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht über den gesamten Aufbau der Sondeneinrichtung.1 shows a schematic view of the entire structure of the probe device.

Fig. 2 zeigt schematisch den Innenaufbau der Sonde.Fig. 2 schematically shows the internal structure of the probe.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt des mittleren Teiles der Sonde mit dem Spiegelaufbau und seiner Lagerung sowie mit dem Objektiv.Fig. 3 is a longitudinal section of the central part of the probe with the mirror structure and its mounting as well with the lens.

Fig. 4 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Beleuchtungseinrichtung und den Spiegel.4 shows a schematic plan view of the lighting device and the mirror.

Fig. 5 ist eine Ansicht des Bildschirmes des Wiedergabegerätes der Sondeneinrichtung.Fig. 5 is a view of the screen of the reproducer of the probe device.

Die Fig. 1 zeigt einen rein schematischen Querschnitt durch eine Anordnung nach der Erfindung. In dem Bohrloch 1 hängt an einem Kabel bzw. Seil 2 die Sonde 3 mit den Fenstern 4. Das Kabel 2, welches gleichzeitig auch als Aufhängeseil dienen kann, ist über eine Kabeltrommel 5 geführt, die in Lagerböcken 6 drehbar gelagert ist. Mit Rücksicht darauf, daß es sich bei dem Kabel 2 um ein Hochfrequenzkabel handelt, welches nur wenig gebogen werden darf, muß man eine Trommel verhältnismäßig großen Durchmessers verwenden. Die Sonde 3 besteht im wesentlichen aus einem motorisch angetriebenen, in der Figur nicht dargestellten rotierenden Spiegel, welcher hinter den Fenstern 4 im Innern der Sonde sitzt. Dieser Spiegel wirft über ein Objektiv ein Bild der Wandung des Bohrloches in die oberhalb des Spiegels und des Objektivs in der Sonde angeordnete Fernsehkamera. Das Kabel 2 überträgt die für den Fernsehbetrieb erforderlichen Impulse sowie den Betriebsstrom für den Antriebsmotor und die Beleuchtungsquellen, welche die Bohrlochwandung hinter den Fenstern 4 entsprechend beleuchten. Das Ende 7 des Kabels 2 ist beispielsweise über eine Kixpplung 8 mit dem Wiedergabegerät 9 verbunden, welches einen Bildschirm 10 hat. Mit 11 sollen die Stromquellen, beispielsweise ein Akkumulator oder ein Aggregat, bezeichnet sein.Fig. 1 shows a purely schematic cross section through an arrangement according to the invention. In the borehole 1, the probe 3 attached to a cable or rope 2 with the windows 4. The cable 2, which may also serve as the suspension rope at the same time, is guided over a cable drum 5, which is rotatably mounted in bearing blocks. 6 In view of the fact that the cable 2 is a high-frequency cable which may only be bent a little, a drum with a relatively large diameter must be used. The probe 3 consists essentially of a motor-driven rotating mirror, not shown in the figure, which sits behind the windows 4 in the interior of the probe. This mirror throws an image of the wall of the borehole via an objective into the television camera arranged above the mirror and the objective in the probe. The cable 2 transmits the pulses required for television operation as well as the operating current for the drive motor and the lighting sources, which illuminate the borehole wall behind the windows 4 accordingly. The end 7 of the cable 2 is connected, for example, via a coupling 8 to the playback device 9 , which has a screen 10 . The power sources, for example an accumulator or an aggregate, should be designated by 11.

Die Wirkungsweise der Anordnung besteht einfach darin, daß, wie weiter unten noch erklärt wird, das Bild der Wand des Bohrloches 1 auf dem Fernsehwege an die Erdoberfläche zu dem Wiedergabegerät 9 mit dem Bildschirm 10 übermittelt wird. Weitere Mittel, welche die Azimutal-Lage der Sonde und der Neigung angegeben, sind weiter unten beschrieben.The mode of operation of the arrangement is simply that, as will be explained further below, the image of the wall of the borehole 1 is transmitted to the surface of the earth to the display device 9 with the screen 10 by television. Further means of indicating the azimuthal position of the probe and the inclination are described below.

Es liegt auf der Hand, daß die Bohrlochtiefe lediglich von der Länge des zur Verfügung stehenden Kabels 2 abhängt. In jedem Falle ist eine subjektive Beobachtung und laufende Kontrolle der Bohrlochwandung bei stufenweisem bzw.'langsamem Herablassen der Sonde möglich, was bei den bisher bekannten Sondeneinrichtungen nicht möglich war. Von einer Beschreibung der Fernsehanordnung ist hier abgesehen, da sich die Erfindung nicht auf den fernsehtechnischen Teil bezieht, sondern nur auf dieAusbildung der Sonde und des Bildschirmes sowie das grundsätzliche Verfahren, Bilder der Bohrlochwandung aus beliebiger Tiefe zur subjektiven Betrachtung an die Erdoberfläche zu übertragen.It is obvious that the drill hole depth depends only on the length of the cable 2 available. In any case, a subjective observation and ongoing control of the borehole wall is possible when the probe is lowered gradually or slowly, which was not possible with the previously known probe devices. A description of the television arrangement is omitted here, since the invention does not relate to the television-related part, but only to the formation of the probe and the screen and the basic method of transmitting images of the borehole wall from any depth to the surface of the earth for subjective observation.

In der Fig. 2 ist die mit 3 in der Fig. 1 bezeichnete Sonde im Teilschnitt dargestellt. Das Gehäuse 12 der Sonde hat drei oder mehr Fenster 4, welche es gestatten, den jeweiligen vor den Fenstern befindlichen Wandungsteil 13 zu beobachten. Dieser Wandungsteil 13 wird durch eine in dieser Figur nicht dargestellte Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, welche aus zwei oderIn FIG. 2, the probe designated by 3 in FIG. 1 is shown in partial section. The housing 12 of the probe has three or more windows 4 which allow the respective wall part 13 located in front of the windows to be observed. This wall part 13 is illuminated by a lighting device, not shown in this figure, which consists of two or

mehr Glühlampen besteht, die zweckmäßigerweise mit dem Spiegel selbst umlaufen. Der Spiegel 14 ist mit Hilfe einer Halterung 15 auf der Welle 16 asymmetrisch befestigt. Die Welle 16 ist in zwei Lagern 17 und 18 drehbar angeordnet. Das untere Ende der Welle 16 ist über ein Kardangelenk 19 mit der Ausgangswelle 20 eines Untersetzungsgetriebes 21 verbunden. Dieses Untersetzungsgetriebe 21 wird durch einen Elektromotor 22 angetrieben. Das Bild des Wandungsteiles 13 wird in eine Optik, beispielsweise ein Objektiv23 geworfen, welches ein reelles Bild des betreffenden Wandungsteiles entwirft. Mit dem Objektiv 23 ist eine Fernseh-Aufnahmekamera 24 verbunden. Der optisch empfindliche Teil dieser Fernsehkamera liegt genau in der Ebene des von dem Objektiv23 erzeugten reellen Bildes. Von der Fernsehkamera 24, deren Konstruktion aus der Fernsehtechnik allgemein bekannt ist, werden die entsprechenden elektrischen Impulse in einem Hochfrequenzkabel 25 nach oben geleitet und dort, wie bei Fig. 1 erklärt, auf dem Bildschirm 10 des Wiedergabegerätes 9 sichtbar gemacht. Die Tiefe des Bohrloches kann beliebig groß sein; sie ist lediglich durch die Länge des zur Verfügung stehenden Kabels 25 (bzw. 2, Fig. 1) begrenzt.there is more incandescent lamps, which expediently circulate with the mirror itself. The mirror 14 is fastened asymmetrically on the shaft 16 with the aid of a holder 15. The shaft 16 is rotatably arranged in two bearings 17 and 18. The lower end of the shaft 16 is connected to the output shaft 20 of a reduction gear 21 via a universal joint 19. This reduction gear 21 is driven by an electric motor 22. The image of the wall part 13 is thrown into an optical system, for example an objective 23, which creates a real image of the wall part in question. A television camera 24 is connected to the lens 23. The optically sensitive part of this television camera lies exactly in the plane of the real image generated by the objective 23. From the television camera 24, the construction of which is generally known from television technology, the corresponding electrical impulses are conducted upward in a high-frequency cable 25 and there, as explained in FIG. 1, made visible on the screen 10 of the playback device 9. The depth of the borehole can be arbitrarily large; it is limited only by the length of the available cable 25 (or 2, FIG. 1).

Da es nicht nur notwendig ist, die Struktur der Wandung des Bohrloches festzustellen, sondern auch die Lage der beobachteten Wandungsteile zu vermessen, und zwar sowohl bezüglich ihrer Lage als auch der Breite von Schichten oder Spalten, ist es erforderlich, genau das Azimut des beobachteten Wandungsteiles festzulegen. Da jedes Aufhängeseil, aber auch jedes Kabel die Tendenz hat, zu tordieren, ist in der Sonde ein Kompaß 26 angeordnet, über dem eine Libelle 27 mit der Luftblase 28 sitzt. Durch eine nicht gezeichnete Glühlampe wird diese Kompaß-Libelle-Einheit 26, 27 beleuchtet und ihr Bild über ein Prisma 29 od. dgl. in das Objektiv 23 geworfen, das ein reelles Bild der Kompaß-Libelle-Einheit 26, 27 entwirft, welches über die Fernseh-Aufnahmekamera 24 auf dem Bildschirm 10 des Wiedergabegerätes 9 erscheint. Wie man aus der Figur erkennt, ist die den Spiegel tragende Welle 16 gegenüber der zentralen Längsachse der Sonde seitlich verschoben und geneigt. Man erreicht hierdurch, daß von dem Hauptstrahlenbündel des Objektivs 23 nur ein nach der Seite zu verschobenes Strahlenbündel für das Wandungsbild benutzt wird. Der dadurch auf der anderen Seite gewonnene Raum innerhalb des Hauptstrahlenbündels wird für die Übertragung des Kompaß-Libellen-Bildes benutzt, wie dies aus der Figur zu erkennen ist. Weitere Einzelheiten sind im folgenden an Hand der Fig. 3 bis 5 dargestellt. Die Libelle 27 dient dazu, die Lage der Sonde gegenüber der Vertikalen anzuzeigen, da die Bohrlöcher nicht immer senkrecht, sondern unter bestimmten Verhältnissen auch geneigt verlaufen. Es sei noch darauf hingewiesen, daß auf dem Spiegel eine Marke angebracht ist, die auf dem Bildschirm zu sehen ist und die das Azimut des jeweils beobachteten Wandungsteiles gegenüber einer Nullmarke auf der Sonde bzw. dem Wiedergabeschirm abzulesen gestattet. Aus den beiden Azimuten aus Kompaß-Stellung und Spiegel-Stellung vermag man das wahre Azimut gegenüber einer Bezugsrichtung, beispielsweise einer Nordrichtung, mit verhältnismäßig großer Genauigkeit festzulegen. Since it is not only necessary to determine the structure of the wall of the borehole, but also to measure the position of the observed wall parts, both with regard to their position and the width of layers or crevices, it is necessary to precisely determine the azimuth of the wall part observed. Since every hanging rope, but also Each cable has the tendency to twist, a compass 26 is arranged in the probe, above which a level indicator 27 with the air bubble 28 is seated. This compass-dragonfly unit is created by an incandescent lamp (not shown) 26, 27 illuminated and their image through a prism 29 or the like. Thrown into the lens 23, which is a real Image of the compass-dragonfly unit 26, 27 drafts, which via the television recording camera 24 on the Screen 10 of the playback device 9 appears. As you can see from the figure, the one carrying the mirror Shaft 16 shifted laterally and inclined relative to the central longitudinal axis of the probe. One achieves as a result of the fact that only one of the main beam of the lens 23 is shifted to the side Beam is used for the wall picture. The space gained on the other side as a result inside the main beam is used for the transmission of the compass dragonfly image, such as this can be seen from the figure. Further details are shown below with reference to FIGS. 3 to 5. The level 27 is used to indicate the position of the probe relative to the vertical, as the boreholes not always vertical, but also inclined under certain conditions. It is still noted that there is a mark on the mirror that can be seen on the screen and the azimuth of the respectively observed wall part with respect to a zero mark on the probe or read from the display screen. From the two azimuths from the compass position and the mirror position is it possible to determine the true azimuth in relation to a reference direction, for example a north direction, to be determined with relatively great accuracy.

In der Fig. 3 ist der mittlere Teil der Sonde 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt, enthaltend den drehbaren Spiegel mit den Glühlampen, seine Lagerung, die Kompaß-Libelle-Einheit und das Objektivmit der darauf sitzenden Fernseh-Aufnahmekamera. Mit 12 istIn Fig. 3, the middle part of the probe 3 is shown on an enlarged scale, containing the rotatable Mirror with the light bulbs, its storage, the compass-dragonfly unit and the lens with the one on it seated television recording camera. At 12 is

das Gehäuse der Sonde dargestellt. Es weist drei Fenster 4 auf, welche durch ein Rundblickfenster 30 aus Zellglas abgeschlossen sind. Durch eingelegte Ringdichtungen 31 wird das Innere der SondeS feuchtigkeitsdicht gemacht. Der eigentliche Spiegel 32 sitzt auf einer Spiegelhalterung 33, die wiederum am oberen Ende der Hohlwelle 34 befestigt ist. Diese Hohlwelle ist drehbar in dem Lagerrohr 35 gelagert, welches an dem oberen Ende eine Eindrehung 36 und am unterenthe housing of the probe is shown. It has three windows 4, which can be seen through a panoramic window 30 Cell glass are complete. Inserted ring seals 31 make the interior of the probe S moisture-tight made. The actual mirror 32 sits on a mirror holder 33, which in turn is at the top End of the hollow shaft 34 is attached. This hollow shaft is rotatably mounted in the bearing tube 35, which at the upper end has a recess 36 and at the lower end

ίο Ende eine Eindrehung 37 hat. Diese Eindrehungen dienen dazu, das Rohr 35 durch die oberen Einstellschrauben 38 und die unteren Einstellschrauben 39 zu halten. In der Figur ist jeweils nur die eine SchraubeSS bzw. 39 sichtbar, während die beiden anderen Schrauben jeder Lagerstelle, die um 120° versetzt gegenüber den Schrauben 38 und 39 liegen, nicht sichtbar sind. Die Schrauben 38, 39 sind wieder in die Lagerscheiben 40 bzw. 41 eingeschraubt, welche in dem Gehäuse 12 befestigt sind. Durch diese je drei Einstell- und Justierschrauben 38 und 39 ist man in der Lage, die Neigung der Spiegel-Achse bzw. -Welle 34 in die richtige Neigung zu bringen, so daß das von der Wandung abgebildete Bild die richtige Lage gegenüber dem Objektiv 23 bekommt. Diese richtige Lage macht sich auf dem Wiedergabeschirm (10, Fig. 1) dadurch bemerkbar, daß das Wandungsbild bezüglich seiner Höhe ruhig steht. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der unter einem Winkel von 45° gegenüber der Welle 34 angeordnete Spiegel 32 an seinem Rand 42 zylindrisch geschliffen ist, so daß in Längsrichtung der Sonde gesehen bei der Umdrehung des Spiegels der Spiegelrand stets als Kreis erscheint. ίο The end has a recess 37. These indentations serve to hold the tube 35 through the upper adjusting screws 38 and the lower adjusting screws 39. In the figure, only one screw SS or 39 is visible, while the other two screws of each bearing point, which are offset by 120 ° with respect to screws 38 and 39, are not visible. The screws 38, 39 are screwed back into the bearing washers 40 and 41, which are fastened in the housing 12. With these three setting and adjusting screws 38 and 39, one is able to bring the inclination of the mirror axis or shaft 34 into the correct inclination, so that the image shown by the wall is in the correct position with respect to the lens 23 receives. This correct position is noticeable on the display screen (10, Fig. 1) in that the wall picture is still with respect to its height. It should be pointed out here that the mirror 32, which is arranged at an angle of 45 ° with respect to the shaft 34, is ground cylindrically at its edge 42, so that, viewed in the longitudinal direction of the probe, the mirror edge always appears as a circle as the mirror rotates.

Neben dem Lagerrohr 35 ist die aus Kompaß 26 und Libelle 27 mit Luftblase 28 bestehende Einheit angeordnet. Das Bild dieser Einheit wird über ein geeignetes Umlenkprisma 29 ebenfalls in das Objektiv 23 geworfen. In addition to the bearing tube 35, the unit consisting of compass 26 and level 27 with air bubble 28 is arranged. The image of this unit is also projected into the objective 23 via a suitable deflecting prism 29.

Es seien jetzt die einzelnen Strahlengänge in der Anordnung verfolgt. Mit 0 ist der optische Mittelpunkt des Objektivs 23 bezeichnet. Das Hauptbündel dieses Objektivs wird durch die beiden gestrichelten Linien o-a und o-a 1 begrenzt. Dieses Hauptstrahlenbündel ist kegelförmig. Durch das ebenfalls kegelförmige Strahlenbündel o-b und o-b 1 wird das Bild des Wandungsteiles, welches beobachtet werden soll, erfaßt. Man erkennt, daß an den Punkten b und b 1 die Strahlen auf dem Spiegel 42 umgelenkt werden, so daß ein Teil b-c und bl-cl entsteht, der auf dem zu beobachtenden Wandungsteil endet. Die Figur läßt weiter erkennen, daß der Zweig o-b des Strahlenbündels des Wandungsbildes zusammenfällt mit dem Zweig o-a des Hauptstrahlenbündels, während der Strahl o-b 1 gegenüber dem Strahl o-al des Hauptstrahlenbündels einen Winkel bildet. Dieses neben dem Wandungs-Strahlenbündel liegende, durch die gestrichelten Linien o-a 1 und o-b 1 begrenzte Bündel wird in dem Prisma 29 umgelenkt, so daß das umgelenkte Bündel mit den Begrenzungen a2-b2 das Bild der Kompaß-Libelle-Einheit 26,27 mit der Luftblase 28 umfaßt. Beide Bündel, nämlich Wandungsbild-Bündel und Kompaß-Libelle-Bündel liegen also nebeneinander innerhalb des Hauptstrahlenbündels o-a, o-al. Entsprechend erkennt man auf dem Bildschirm, wie weiter unten gelegentlich der Fig. 5 ausgeführt wird, die beiden kreisförmigen Bilder der Kompaß-Libelle-Einheit mit dem danebenliegenden kreisförmigen Wandungsbild.The individual beam paths are now followed in the arrangement. The optical center point of the objective 23 is designated by 0. The main bundle of this lens is delimited by the two dashed lines oa and oa 1. This main bundle of rays is conical. The image of the wall part which is to be observed is captured by the likewise conical beam bundle ob and ob 1. It can be seen that the rays are deflected on the mirror 42 at points b and b 1, so that a part bc and bl-cl is created which ends on the part of the wall to be observed. The figure also shows that the branch ob of the bundle of rays of the wall image coincides with the branch oa of the main bundle of rays, while the ray ob 1 forms an angle with respect to the ray o-al of the main bundle of rays. This lying next to the wall beam bundle, delimited by the dashed lines oa 1 and ob 1 bundle is deflected in the prism 29, so that the deflected bundle with the boundaries a2-b2 the image of the compass level unit 26,27 with the Air bladder 28 includes. Both bundles, namely wall-picture bundle and compass-dragonfly bundle, therefore lie next to one another within the main beam of rays, oa, o-al. Correspondingly, as is occasionally explained below in FIG. 5, the two circular images of the compass-dragonfly unit with the adjacent circular wall image can be seen on the screen.

Durch das Objektiv 23 wird ein reelles Bild 43 der Wandung bzw. Kompaß-Libelle-Einheit entworfen. An dem Objektiv23 sitzt eine Fernsehkamera24. Das reeile Bild 43 liegt in der optisch empfindlichen EbeneA real image 43 of the wall or compass-level unit is drawn through the lens 23. At A television camera24 sits next to the lens23. The real image 43 lies in the optically sensitive plane

Claims

this television camera 24. The transmission of the real image 43 recorded by the television camera and the reproduction on the screen 10 of the reproduction device takes place via the cable 2 or 25 according to the methods known in television technology. As already mentioned occasionally in the description of FIG. 2, a lighting device is provided which consists of two or more incandescent lamps 44 rotating with the mirror. This arrangement is shown schematically in FIG. In this figure, the mirror is designated by 32. Six incandescent lamps 44, for example, are arranged around this mirror and rotate together with the mirror. The housing is denoted by 12, while the panoramic window is made of cell glass. 45 are the webs, one of which can be seen at 45 on the left in FIG. 3. Power is supplied to the incandescent lamps 44 through slip rings 46 with sliding contacts 47. It is advantageous to arrange several slip rings, with each slip ring being assigned an incandescent lamp or a group of incandescent lamps. The return line can take place via a further slip ring or via ground. By dividing the incandescent lamps into groups, one is able to switch on certain incandescent lamps or a certain group of incandescent lamps so that the wall picture can be illuminated from one side or the other or from above or below. This "relief lighting" achieves a much more vivid reproduction of the wall than would be possible with uniform lighting. This relief representation is of great importance because it enables one to see more precise details about the construction and structure of the wall. Finally, FIG. 5 shows the screen of the playback device. As already stated occasionally in the description of FIG. 3, the image 48 of the wall and the image 49 of the compass-level unit appear on the screen next to one another. In this picture Alan clearly recognizes the compass needle 50 and the air bubble 28 of the dragonfly. Furthermore, the graduation lines 51 of the compass rose can be seen in the image. Within the circular area 48 of the wall picture, a triangular mark 52 can be seen at the edge, which is located in front of a circular division 53. This mark 52 is identical to the mark 52 shown in FIG. 4, which is attached to the mirror 32. The azimuth of the wall image with respect to the probe can be seen from the position of this mark 52 with respect to the scale 53. The scale 53 is not fixed, but rather rotatably arranged on a ring 54. It has proven to be expedient to cover the entire screen with a mask 55 which only leaves openings for the image 48 of the wall and the image 49 of the compass-level unit. This mask ensures that the images of the incandescent lamps 44 surrounding the mirror become visible on the screen and interfere with the observation of the images 48 and 49. This rotatable ring 54 can expediently be attached to the mask 55. The rotation of the ring 54 and thus the scale 53 serves to compensate for the rotation of the probe indicated by the compass-level unit with respect to a reference direction, for example the north-south direction. The size of this rotation can be determined on a fixed mark 56, with the ring 54 expediently bearing a further division on its outside which corresponds to the division of the compass rose. The twisting of the entire probe is due to the unavoidable torsion in the suspension rope or cable 2 or 25. The screen can also be the carrier of a scale cross 57, which has a linear graduation, with the aid of which one can determine the proportions of details of the wall or the wall image can be measured. The mask 55 with the openings and the rotatable ring is expediently held by a cover frame 58 which is fastened to the playback device 9 (FIG. 1) with the aid of screws 59. Of course, the probe or probe device described with reference to FIGS. 1 to 5 can be modified within the scope of the invention. For example, the compass and the dragonfly can be arranged separately, with the image of the compass and the dragonfly being transmitted to the screen separately. A common picture then does not appear on the screen as drawn, but two separate pictures for compass and for dragonfly, one picture on the top right and the other picture on the bottom right. Patent claims:

1. Borehole probe for observing and measuring the wall of a borehole, in which the image is transmitted from the probe to the observer through a television device in which the television camera has a motor-driven, rotating mirror that shows an image of the borehole wall and an orientation display device Throws onto the lens of the television camera, which takes the real image designed by it and connects it via a cable to the playback device on the ground, characterized in that the rotating elliptical mirror (32) is asymmetrical, ie from the intersection of the small and large axes on the major axis laterally displaced, is attached at an angle of preferably 45 ° on the axis of rotation (34) and that the axis of rotation of the elliptical mirror is laterally displaced and inclined to the central longitudinal axis of the probe.

2. Borehole probe according to claim 1, characterized in that with the rotating mirror (32) also a mark (52), for example a light mark, rotates which on the edge of the circular image (43) on a scale (53) the measurement of the azimuthal position the observed Waudungteiles opposite the probe (3) allowed.

3. Borehole probe according to claims 1 and 2, characterized in that individual lamps (44) which end with the mirror (32 ) or groups of lamps are connected to slip rings (46) and are arranged to be optionally switchable.

4. Borehole probe according to claims 1 and / or the following, characterized in that a compass (26) is provided to determine the azimuthal position of the probe (3 ) and a level (27) is provided to determine the inclination, which is also supported by the objective ( 23) and made visible by the television equipment together with the image of the wall on the screen (10).

5. Borehole probe according to claims 1 and / or following, characterized in that the optical axis of the lens (23) coincides with the central longitudinal axis of the probe (3) and that the axes of the conical light bundles of the wall image (48) and the compass Dragonfly image (49) are inclined to one another and to the optical axis of the lens (23) in such a way that