DE1230235B - Orientierungsbussole - Google Patents

Orientierungsbussole

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DE1230235B
DE1230235B DEZ8353A DEZ0008353A DE1230235B DE 1230235 B DE1230235 B DE 1230235B DE Z8353 A DEZ8353 A DE Z8353A DE Z0008353 A DEZ0008353 A DE Z0008353A DE 1230235 B DE1230235 B DE 1230235B
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Germany
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DEZ8353A
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English (en)
Inventor
Dr Martin Drodofsky
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • GPHYSICS
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    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02Magnetic compasses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02Magnetic compasses
    • G01C17/04Magnetic compasses with north-seeking magnetic elements, e.g. needles
    • G01C17/10Comparing observed direction with north indication
    • G01C17/12Comparing observed direction with north indication by sighting means, e.g. for surveyors' compasses

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
GOIc
Deutsche Kl.: 42 c-7/01
Nummer: 1230 235
Aktenzeichen: Z 8353 IX b/42 c
Anmeldetag: 10. November 1960
Auslegetag: 8. Dezember 1966
Die Erfindung betrifft eine Orientierungsbussole, die insbesondere als Zusatzgerät für geodätische Instrumente geeignet ist und ein luftgedämpftes Magnetsystem, das eine polarmagnetisierte Kreisscheibe enthält, besitzt.
Zur Orientierung der Ziellinie des Fernrohres von geodätischen Instrumenten nach Magnetisch- bzw. Geographisch-Nord sind bereits eine Reihe von Bussolen unterschiedlicher Bauart, die entweder auf das Hauptinstrument (Theodolit, Tachymeter, Nivellierinstrument) aufgesetzt werden oder in dieses fest eingebaut sind, bekanntgeworden.
Den bisher bekannten Bussolen gemeinsam ist ein um eine senkrechte Drehachse auf einer Spitze drehbar gelagertes und in einer horizontalen Ebene schwingendes Magnetsystem.
Beispielsweise ist bei den Kreisbussolen die um 360° frei drehbare Magnetnadel von einer die Nadel umfassenden Kreisteilung umgeben, auf der die Stellung der Nadel in bezug auf das Hauptinstrument zo abgelesen werden kann. Der Nullpunkt dieser Teilung wird dabei meistens so gelegt, daß die Ziellinie des Fernrohres des Hauptinstrumentes nach Magnetisch-Nord zeigt, wenn die Nadel auf 0 bzw. 180° der Kreisteilung zeigt.
Da ein geodätisches Instrument meistens bereits eine eigene Kreisteilung aufweist, genügt es vielfach, den Nullpunkt dieser geräteeigenen Kreisteilung mit Hilfe einer Bussole so auszurichten, daß die Fernrohrziellinie des Instrumentes nach Magnetisch-Nord zeigt, wenn am Instrument Nullstellung abgelesen wird. Zu diesem Zweck sind sogenannte Kastenbussolen entwickelt worden, die keine Kreisteilung mehr besitzen und deren Magnetnadel in einem Gehäuse (»Kasten«) nur noch engbegrenzte Drehungen ausführen kann. Am Gehäuse der Bussole sind zwei Striche angebracht, auf welche die Polspitzen der Magnetnadel zeigen müssen, wenn die Ziellinie des Fernrohres des Hauptinstrumentes auf Magnetisch-Nord ausgerichtet ist. Eine derartige Anordnung läßt sich leicht mit Hilfe einer bekannten Richtung im Gelände auch so einstellen, daß bei einspielender Kastenbussole der Betrag der magnetischen Mißweisung (einschließlich einem etwaigen Justierfehler der Bussole gegenüber dem Fernrohr des Hauptinstrumentes) an der Kreisteilung des Hauptinstrumentes ermittelt und derartig berücksichtigt wird, daß bei Ablesung Null an der Kreisteilung des Hauptinstrumentes die Fernrohrziellinie nach Geographisch-Nord zeigt.
Ferner sind sogenannte Röhrenbussolen bekanntgeworden, bei denen über der Mitte der Magnet-Orientierungsbussole
Anmelder:
Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz
Als Erfinder benannt:
Dr. Martin Drodofsky, Heidenheim/Brenz
nadel ein Spiegel derart angeordnet ist, daß bei richtig ausgerichteter Ziellinie des Hauptinstrumentes beide Enden der Magnetnadel optisch zur Deckung gebracht werden. Man braucht hierbei also nicht mehr auf Indexstriche am Gehäuse einzustellen, so daß die Beobachtung der richtigen Ausrichtung des Instrumentes wesentlich erleichtert wird und Exzentritätsfehler vermieden werden.
Als Magnetsysteme werden bei den bekannten Bussolen flach hängende Rhombennadeln oder auch hochkant hängende Balkennadeln verwendet, die auf Spitzen gelagert sind.
Es ist auch ein Kompaß bekanntgeworden, bei dem eine polarmagnetisierte Kreisscheibe horizontal auf Spitzen gelagert ist.
Die bei Bussolen bisher übliche Lagerung des Magnetsystems auf einer feinen Spitze ist recht empfindlich gegen Stöße, so daß zusätzliche Vorrichtungen zum Abheben des Magnetsystems von der Spitze und umfangreiche stoßdämpfende Einrichtungen notwendig sind.
Es ist auch bekannt, das Magnetsystem eines Magnetometers mittels Torsionsfäden ganz oder teilweise in der Meßlage zu halten. Derartige Torsionsfäden können jedoch bei Stoßbeanspruchungen sehr leicht reißen.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Bussolenanordnungen ist ferner, daß das Magnetsystem immer nur für einen relativ kleinen Bereich der geographischen Breite so ausgewogen werden kann, daß es genau horizontal steht. Zur Anpassung an die magnetische Inklination des Standortes tragen die Magnetsysteme der bekannten Bussolen meistens radial verschiebbare Gewichtstücke, die so einge-
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stellt werden müssen, daß das Magnetsystem horizontal steht.
Diese Schwierigkeiten werden bei einer Orientierungsbussole mit einem luftgedämpften Magnetsystem, das eine polarmagnetisierte Kreisscheibe enthält, erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Kreisscheibe (1) in vertikaler Stellung und in Richtung des Erdmagnetfeldes einstellbar an einer gewendelten Feder (4), deren gehäuseseitige Befestigungsstelle verstellbar ist, aufgehängt ist.
Die beschriebene Aufhängung des Magnetsystems ist recht unempfindlich gegen Stöße, so daß sie einer besonderen Arretiervorrichtung nicht bedarf, ferner bewirkt sie eine selbsttätige Kompensation der Inklination des örtlichen Magnetfeldes, und schließlich ist hiermit eine einfache Justierung des Magnetsystems unter Ausschaltung etwa vorhandener schädlicher Drehmomente möglich.
Die Kreisscheibe besteht vorzugsweise aus magnetisch hartem Material und ist in Richtung eines Durchmessers magnetisiert. Die jeweilige Orientierung der Scheibe wird über an sich bekannte mechanische oder Lichtzeiger angezeigt und wird in einer bevorzugten Anordnung über ein eine Strichplatte enthaltendes Autokollimationsfernrohr beobachtet.
Weitere Einzelheiten sind aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen.
An Hand der Fig. 1 bis 3 wird das Einstellsystem der beschriebenen Orientierungsbussole und in den Fig. 4 und 5 dieses als Zusatzgerät für und in Verbindung mit einem Theodoliten näher erläutert, und zwar zeigt
Fig. 1 das Einstellsystem in der Seitenansicht,
- F i g. 2 das Einstellsystem von der Stirnseite,
F i g. 3 das Einstellsystem im Grundriß,
F i g. 4 das Einstellsystem in einem Gehäuse zum Anflanschen an das Hauptinstrument,
F i g. 5 die das Einstellsystem enthaltende Orientierungsbussole in Verbindung mit einem Theodoliten.
Die in Pfeilrichtung magnetisierte Kreisscheibe 1 ist um eine horizontale Kippachse 2 drehbar in einem Rahmen aus unmagnetisierbarem Material gelagert, der mittels einer gewendelten Feder 4 in dem Bussolengehäuse 5 aufgehängt ist, welches seinerseits auf das zu orientierende Gerät aufgesetzt oder fest in dieses eingebaut ist. Die Aufhängestelle der gewendelten Feder 4 ist vorzugsweise sowohl der Höhe als auch der Drehlage nach verstellbar, hier beispielsweise durch die Justiereinrichtung 6 angedeutet, eingerichtet. An dem Bussolenrahmen 3 ist beispielsweise ein Spiegel 7 angebracht, über den die Einstellbewegungen der polarmagnetisierten Kreisscheibe 1 bzw. des Bussolenrahmens 3 verfolgt werden können. Die Bewegungen der Kreisscheibe 1 könnten auch über mechanische Zeiger angezeigt werden. In einer bevorzugten Anordnung wird die Drehung des Spiegels 7 gegenüber dem Bussolengehäuse 5 in einem eine Strichplatte enthaltenden Autokollimationsfernrohr 10, das mit dem Bussolengehäuse 5 fest verbunden ist, beobachtet. Zwecks guter Dämpfung der Drehschwingungen des Bussolenrahmens 3 mit der Kreisscheibe 1 ist dieser mit engen Luftspalten im Bussolengehäuse 5 aufgehängt. Vorteilhaft sind dabei die Ausnehmung des Bussolengehäuses 5 und der Bussolenrahmen 3 derart geformt, daß bei Drehbewegungen der Kreisscheibe 1 in Pfeilrichtung ein Ausgleich der Luft in den Teilräumen 8 und 9 der Ausnehmung nur über enge Luftkanäle zwischen dem Bussolenrahmen 3, der Kreisscheibe 1 und dem Bussolengehäuse 5 erfolgen kann. Der Bussolenrahmen 3 hat deswegen beispielsweise einen zylindrischen Q,uerschnitt und dreht sich in einer zylindrischen Erweiterung der Ausnehmung. Die Kreisscheibe 1 hat dabei in der Ausnehmung des Bussolengehäuses 5 nur wenige Zehntel Millimeter Spielraum in Richtung ihrer Ebene (F i g. 3). Auf diese Weise werden Drehschwingungen des Einstellsystems in der Orientierungsebene praktisch vollkommen vermieden. Eventuell auftretende Höhen- und Kippschwingungen des Bussolenrahmens 3 stören die Anzeige nicht und bleiben ungedämpft.
Die magnetische Kreisscheibe 1 hat das Bestreben, sich mit ihrer Magnetisierungsrichtung (Pfeilrichtung nach Fig. 1) in Richtung des,"magnetischen Erdfeldes einzustellen. Damit in dieser Stellung die Kreisscheibe 1 bzw. der Bussolenrahmen 3 kein schädliches Drehmoment durch die gewendelte Feder 4 erfährt, wird beim Zusammenbau der Teile zunächst die Kreisscheibe 1 unmagnetisiert eingebaut und die gewendelte Feder 4 beispielsweise mittels
a5 der Justiereinrichtung 6 so lange gedreht, bis der Bussolenrahmen 3 in die »einspielende« Stellung kommt, d. h. die Null- bzw. Nordmarke der Anzeige eingestellt ist. Dann erst wird die Scheibe 1 im eingebauten Zustand in der angegebenen Weise magnetisiert. Die Kreisscheibe 1 führt dann, falls das Gerät nicht bereits nach Magnetisch-Nord orientiert ist, entgegen der Federkraft der gewendelten Feder 4 eine Drehbewegung in Richtung des magnetischen Erdfeldes aus. Dreht man nun das zu orientierende Gerät nach, bis die Kreisscheibe 1 wiederum auf die Null- bzw. Nordmarke der Anzeige eingespielt ist, so unterliegt die nun magnetisierte Kreisscheibe 1 auf Grund der vorher beschriebenen Einstelhnaßnahmen keinerlei schädlichen Drehmomenten der gewendelten Feder 4, und das Gerät ist exakt nach Norden orientiert. Zweckmäßig wird man zur Aufhängung des Drehsystems (Kreisscheibe 1, Bussolenrahmen 3) eine gewendelte Feder 4 aus einem Material mit einem im erforderlichen Temperaturbereich weitgehend konstanten Elastizitätsmodul verwenden. Wenn die Kippachse 2 der Kreisscheibe 1 horizontal in der magnetischen Ost-West-Richtung steht, stellt sich die Kreisscheibe 1 durch Kippung um die Achse 2 so ein, daß die Magnetisierungsrichtung der Kreisscheibe (Pfeile in F i g. 1) parallel zur Richtung des örtlichen magnetischen Erdfeldes steht. Die Kreisscheibe 1 paßt sich somit völlig selbsttätig jeder örtlichen magnetischen Inklination an und erlaubt somit eine von der geographischen Breite völlig unabhängige exakte Orientierung des Gerätes, ohne daß ein lästiges Nachstellen des Magnetsystems erforderlich wäre.
Bei Verdrehung des Bussolengehäuses 5 aus der einspielenden Stellung heraus versucht die mit dem Gehäuse verbundene gewendelte Feder 4 den Bussolenrahmen 3 mitzuziehen. Diesem Vorgang wirkt nun das magnetische Erdfeld entgegen, so daß sich im Endeffekt der Bussolenrahmen 3 gegenüber dem Bussolengehäuse 5 um einen Winkel dreht, der von der Stärke der Magnetisierung der Kreisscheibe 1 und der Federkraft der gewendelten Feder 4 abhängt und immer kleiner als der Winkel zwischen der »einspielenden« Stellung des Bussolengehäuses und seiner
wirklichen Stellung ist. Bei Verwendung des obenerwähnten Autokollimationsfernrohres 10 läßt sich durch Einführung einer geeigneten Vergrößerung der sich einstellende Winkel zwischen Bussolenrahmen 3 und Bussolengehäuse 5 auf den Betrag des wahren Verstellwinkels des Bussolengehäuses ohne weiteres vergrößern oder auch in jeder beliebigen gewünschten Größe darstellen.
In der F i g. 4 ist das beschriebene Magnetsystem in einem zum Anflanschen an das Hauptinstrument geeigneten Gehäuse eingebettet dargestellt. Der besseren Übersicht wegen ist bei dieser schematischen Darstellung der Deckel des an sich zweiteiligen Bussolengehäuses weggelassen.
Das das Magnetsystem aufnehmende Bussolengehäuse 5 ist mit einer Bohrung 11 versehen, die zur Aufnahme eines Ansatzes 14 des Hauptinstrumentes dient. Der mit der Bohrung 11 in Verbindung stehende Schlitz 12 im unteren Teil des Bussolengehäuses 5 gibt dabei dieser Anflanscheinrichtung eine gewisse Elastizität, und die Klemmschraube 13 sorgt für einen festen Sitz des Bussolengehäuses 5 an dem Ansatz des Hauptinstrumentes. Mit 10 ist das zur Beobachtung der Orientierung des Bussolenrahmens 3 bzw. des mit diesem verbundenen Spiegels 7 dienende AutokolHmationsfernrohr (hier nur angedeutet) bezeichnet.
In der F i g. 5 ist nun die beschriebene Orientierungsbussole an den Ansatz 14 des Gehäuses 15 eines Theodolits angeflanscht dargestellt. Mit 16 ist das Theodolitfernrohr bezeichnet. Theodolitfernrohr 16 und Autokollimationsfernrohr 10 kommen hierbei in eine für die Beobachtung günstig benachbarte Lage zu liegen.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Orientierungsbussole, insbesondere als Zusatz für geodätische Instrumente, mit einem luftgedämpften Magnetsystem, das eine polarmagnetisierte Kreisscheibe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (1) in vertikaler Stellung und in Richtung des Erdmagnetfeldes einstellbar an einer gewendelten Feder (4), deren gehäuseseitige Befestigungsstelle verstellbar ist, aufgehängt ist.
2. Orientierungsbussole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewendelte Feder (4) aus einem Material mit einem über einen großen Temperaturbereich weitgehend konstanten Elastizitätsmodul besteht.
3. Orientierungsbussole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Bussolenrahmen (3) ein Spiegel (7) und daß ein mit dem Bussolengehäuse (5) verbundenes und eine Strichplatte enthaltendes Autokollimationsfernrohr(lO) zur Beobachtung der Schwenkbewegung des Spiegels (7) vorgesehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 247 162, 392 267,
657, 937 309;
französische Patentschrift Nr. 536 651;
USA.-Patentschriften Nr. 1533 683, 2017 900,
2770 890.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 730/127 11.66 © Bundesdruckerei Berlin
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DE (1) DE1230235B (de)
GB (1) GB914842A (de)

Citations (8)

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US2770890A (en) * 1953-11-24 1956-11-20 Bellon Francois Baptistin Magnetic element for apparatus designed to determine the direction of a magnetic field

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CH396429A (de) 1965-07-31
GB914842A (en) 1963-01-09

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