DE20919C - Instrument und Verfahren zur direkten Messung von Luftlinien, Höhen, Tiefen und horizontalen Entfernungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

Entfernungen.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom ig. März 1882 ab.

An dem nachfolgend beschriebenen Instrumente ist als neu zu betrachten:

i. Zur Messung der Luftlinie.

Die Verwendung eines Quadrates, welches um einen seiner Eckpunkte A drehbar ist und welches einen beweglichen Arm B G in dem Punkte B besitzt, aus dessen Abweichung von dem Punkte C beim Einvisiren des gesuchten Punktes mit Zuhilfenahme der Quadratseite selbst die Luftlinie in der angeführten Weise direct berechnet und gefunden werden kann.

Bei den bis jetzt bekannten Verfahrungsweisen zur Messung von Luftlinien war die Verwendung einer Dreiecksbasis erforderlich, welche dadurch gebildet wurde, dafs das Mefsinstrument in zwei verschiedenen, in genügender und bekannter Entfernung von einander liegenden Punkten aufgestellt wurde, wobei es nöthig war, dafs der gesuchte Punkt nebst den beiden zur Dreiecksbasis gewählten Punkten in einer Ebene lagen, welche normal auf dem Horizont stand. Die beiden Punkte der Basis selbst mufsten in einer horizontalen Linie liegen.

Aus dem so gebildeten und bestimmten Dreieck, in welchem eine Seite und zwei Winkel bekannt sind, liefsen sich alsdann die anderen Theile des Dreiecks berechnen und ebenso auch die horizontale Entfernung und Höhenlage des gesuchten Punktes bestimmen.

2. Zur Messung von Höhen, Tiefen und

horizontalen Entfernungen.
Die Verwendung des eben beschriebenen Quadrates in Verbindung mit einer feststehenden Horizontalen und Verticalen Z Z bezw. V V, Fig. i, sowie eines ebenfalls in dem Punkte B drehbaren zweiten Schenkels, durch dessen horizontale Lage beim Einvisiren auf der Verticalen V V und der in B beweglichen Horizontalen selbst Dimensionen ermittelt werden können, welche ebenfalls wieder in Verbindung mit der Seitenlänge des Instrumentes die Berechnung und Ermittelung der Höhenlage bezw. der horizontalen Entfernung über bezw. von dem Beobachtungspunkte aus in der angedeuteten Weise zuläfst.

Das unter No. 16657 patentirte Instrument: combinirter Distanz-, Höhen- und Tiefenmesser und damit verbundene Terrainaufnehme- und Feldmefsinstrument stimmt mit dem nachfolgend beschriebenen, dem gleichen Zwecke dienenden Instrumente insofern überein, als die Messungsmethode hier wie dort auf der Aehnlichkeit zweier rechtwinkligen Drfeiecke beruht, von denen das eine stets bekannt, das andere mit einer stets bekannten Basis berechnet werden kann.

Die Handhabung des Instrumentes beruht auf dem Gebrauche eines Rechteckes mit constanten Seitenlängen, ⁵/₄ und ^a/₄ m, sowie zweier seitlich nebeneinander liegenden Fernrohre.

Die bei dem Einvisiren des gesuchten Punktes durch das Hauptfernrohr entstehende Abweichung derselben von der gegebenen Normalen, welche Abweichung, nachdem sie bestimmt ist, die Berechnung der Luftlinie und hieraus die Ermittelung der Höhen und Tiefen ermöglicht, wird bestimmt durch die Vorrichtung V und die damit verbundene Walze W.

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In vorliegendem Falle liegen die beiden Fernrohre über einander, und ist an Stelle des Rechteckes von constanter Seitenlänge ⁵/₄ und ^J/₄ m das Quadrat eingeführt, dessen Seitenlänge in vorliegendem Falle = ι m angenommen ist, jedoch von beliebiger Gröfse sein kann, je nachdem die Anforderungen an die Genauigkeit der Resultate gestellt werden. Zur Bestimmung der Luftlinie A E, Fig. 5, oder der directen Entfernung des gesuchten Punktes von dem Beobachtungspunkte aus, sowie auch der Höhen, Tiefen und horizontalen Entfernungen ist stets die Kathete C G des Dreieckes BCG erforderlich, und diese Kathete bildet die Abweichung des beweglichen Schenkels B G von der normalen Lage B C beim Einvisiren des gesuchten Punktes.

Diese Abweichung wird in vorliegendem Falle genau dadurch bestimmt, dafs der bewegliche Schenkel B G in geeigneter Weise mit einem Grofs mann'sehen Mikrometer in Verbindung gebracht wird, dessen Einrichtung die Messung von sehr geringen Dimensionen gestattet. Hier müfste das Mikrometer folgendermafsen angewendet werden.

Sobald der mit dem Mikrometer verbundene bewegliche Schenkel einen Weg von 1 mm zurückgelegt hat, durchläuft der Zeiger des Mikrometers einmal die ganze kreisförmige Scala. Bei einem Durchmesser von . 20 cm läfst sich die äufsere Peripherie leicht und genau in 1000 Theile theilen, wobei die einzelnen Theilstriche nahezu um 1 mm von einander entfernt liegen. Es kann alsdann die Stellung des Mikrometerzeigers bis auf einen halben Theilstrich genau ermittelt werden. Würden beispielsweise die beiden Fernrohre auf eine Entfernung von 7000 m noch die genaue Einvisirung eines Punktes gestatten, so wäre nach dem in der vorausgegangenen Beschreibung Gesagten

die Abweichung aus der Formel χ = ■ >

b* a = > wobei χ die gesuchte Entfernung (hier

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zu 7000 m angenommen) und b die Seitenlänge des Instrumentes bedeutet, zu bestimmen, und würde = 0,1428 mm sein. Der Zeiger des Mikrometers würde also nahezu an dem i43.Theilstrich der Scala stehen müssen. Hätte man angenommen, dafs der Zeiger genau auf dem 143. Theilstrich gestanden und somit ein Fehler in der Ablesung von 0,0002 mm begangen wäre, so hätte diese Ablesung an Stelle 7000 m einer Entfernung von 6993 m entsprochen. Es wäre also ein Fehler von 7 m bei einer Entfernung von 7000 m begangen worden, welche Differenz selbst bei Landesvermessungen noch zulässig ist.

Bei einer ganzen Umdrehung des Scalazeigers, also bei einer Abweichung des beweglichen Schenkels von 1 mm würde auf dieselbe Weise eine Luftlinie von 1000 m gefunden. Hieraus geht hervor, dafs zwischen dem 143. Theilstriche und dem erreichten Nullpunkte nach einem einmaligen Umlauf des Zeigers alle Luftlinien von 7000 m bis 1000 m liegen müssen. Die Resultate der gefundenen Luftlinien nehmen nun keineswegs mit jedem Theilstriche gleichmäfsig ab, sondern es entspricht vielmehr z. B. dem Theilstrich 143 eine Distanz = 6993 m, dem Theilstrich 144 6944 m, dem Theilstrich 145 6896 m, dem Theilstrich 146 6849 m u. s. w., so dafs, wenn man die Bruchtheile unberücksichtigt läfst, die Differenzen sich nahezu um ι m bei jedem Theilstrich vermindern.

Dem Theilstrich 500 der Scala entsprechen 200 m Entfernung, demjenigen von 499 2004 m Entfernung, dem Theilstrich 498 und 497 die Entfernungen 2008 bezw. 2012 m, so dafs hier bereits jedem Theistrich nur 4 m entsprechen. Auf dieselbe Weise findet man, dafs bei dem Theilstrich 1000, also nach der ersten Umdrehung, 1000 m gemessen sind, bei den Theilstrichen 999, 998 je 1001 bezw. 1002 m resultiren, hier bereits also jeder Theilstrich ca. 1 m Differenz in der Entfernung bedeutet.

Auf diese Weise läfst sich eine Tabelle zusammenstellen, in welcher alle Werthe der einzelnen Theilstriche event, der halben Theilstriche enthalten sind. Die Resultate der Tabelle lassen sich ebenso auf der Scala einzeichnen.

Messungen von 7000 m dürften in der Praxis kaum vorkommen oder doch nur in Ausnahmefällen bei dem Gebrauche der schwersten Belagerungsgeschütze zu finden sein. Da sich halbe Theilstriche immer noch mit genügender Genauigkeit ablesen lassen, so kann man in solchen Fällen die Distanzen immer noch auf ca. 25 m genau bestimmen.

Bei 500 m Entfernung hat der bewegliche Schenkel eine Abweichung von 2 mm durchlaufen und gleichzeitig hat der Mikrometerzeiger wiederum eine ganze Umdrehung zurückgelegt. Der zweiten Umdrehung entsprechen also die Distanzen von 1000 bis 500 m.

Bei 3 mm Abweichung, also bei vollendetem 3. Umlauf des Zeigers, resultirt eine Distanz von 333,3 m, so dafs dem 3. Umlauf des Mikrometerzeigers die Entfernungen von 500 bis 333,3 m entsprechen.

Geht man nun bis zu 50 m Distanz zurück, so entspricht dieser eine Abweichung des beweglichen Schenkels von 20 mm. Es mufs also der Mikrometerzeiger 20 mal die Scala abgelaufen haben.

Um nun zu erkennen, in welcher Umdrehung man operirt, erhält das Mikrometer einen zweiten kleinen Zeiger, welcher sich, in demselben Punkte wie der erste Zeiger bewegt und eine in 20 Theile getheilte Scala abläuft. Die beiden

Zeiger sind ähnlich wie bei der Uhr derart durch Zahnradgetriebe mit einander verbunden, dafs bei jeder einmaligen Umdrehung des grofsen Zeigers der kleine Zeiger um einen Theilstrich der 20 theiligen Scala vorrückt und dadurch den Umlauf des grofsen Zeigers bestimmt.

Die Ermittelung der Höhen und Tiefen mittelst des Instrumentes von Görgens &Ro fsbach geschieht durch Verwendung des dem Instrumente beigefügten Sphärometers. In dem hier beschriebenen Distanzmesser genügt hierfür die Ablesung auf der Horizontalen H, Fig. 1 und 4, nach der in der früheren Beschreibung angegebenen Weise. Die Messung von horizontalen Entfernungen, welche bei der Landesvermessung vorkommen, kann mit Benutzung der Verticalen V, Fig. 1, 2, 3 und 4, nach der in der Beschreibung angegebenen Weise ausgeführt werden.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   Ein Instrument zur directen Messung von Luftlinien, Höhen, Tiefen und horizontalen Entfernungen und der damit verbundenen Landesvermessungen, begründet auf die Aehnlichkeit zweier Dreiecke, von denen das eine Dreieck stets bekannt ist, das andere mit einer stets constanten Basis berechnet werden kann.
   i. Die Construction eines Instrumentes zur directen Messung von Luftlinien, ohne Winkelberechnung, bestehend aus einem um den Punkt A, Fig. 1, vertical und horizontal drehbaren Quadrate ABCD in Verbindung mit einem beweglichen Schenkel B G und zweier Fernrohre LL und L¹L¹ zum sofortigen Ablesen der Distanzen an der Bewegung von zwei Zeigern auf der Scala eines Gr ο fsmann 'sehen Mikrometers, hervorgerufen durch die Abweichung bezw. Bewegung des beweglichen Schenkels B G, Fig. 1, des Instrumentes beim Einvisiren des gesuchten Punktes mittelst des Fernrohres L¹ L¹, Fig. 1, so dafs hierdurch die beiden ähnlichen Dreiecke BCG und ABE, Fig. 5, entstehen, woraus die Linie A E jedesmal aus dem Quadrate der constanten Seitenlänge des Instrumentes durch Division mit der Seite CG bestimmt und auf der Mikrometerscala oder einer für alle Theilstriche der Scala aufzustellenden Tabelle abzulesen ist, derart, dafs einer bestimmten Stellung des beweglichen Schenkels B G und infolge dessen einer bestimmten Lage der Mikrometerzeiger jedesmal die bestimmte Entfernung des durch die Fadenkreuze der beiden Fernrohre L L und L¹ L¹ einvisirten Punktes entspricht.

   Die Construction einer mit dem unter 1. beschriebenen Instrumente verbundenen" Einrichtung zur Messung von Höhen und Tiefen, bestehend aus einem in dem Punkte B, Fig. 1, drehbaren, beweglichen Arm BHH, bei dessen horizontaler Lage und der verticalen Stellung des mit dem Instrument verbundenen Theiles V nach Einvisirung des gesuchten Punktes die beiden ähnlichen Dreiecke Av B und AFE entstehen, so dafs aus letzterem die Seite E F oder die gesuchte Höhe, Fig. 5, event, gesuchte Tiefe, Fig. 8, dadurch gefunden werden kann, dafs man die Seitenlänge A B des Instrumentes mit der ablesbaren, durch die Verticale V auf dem horizontal gelegten Arm B HH abgeschnittenen Länge multiplicirt und durch die Abweichung des beweglichen Schenkels B G von der normalen Lage B C, Fig. 5, dividirt.
   Die Construction einer mit dem unter 1. beschriebenen Instrumente verbundenen Einrichtung zur Messung von horizontalen Entfernungen, bestehend aus den unter 2. erwähnten Theilen B HH und VV, Fig. 1, bei deren horizontaler bezw. verticaler Stellung wiederum nach Einvisiren des gesuchten Punktes die beiden ähnlichen Dreiecke AvB und AFE entstehen, so dafs aus letzterem die Seite A F oder die gesuchte horizontale Entfernung dadurch gefunden werden kann, dafs man die Seitenlänge A B des Instrumentes mit der ablesbaren, durch die Horizontale HH auf der Verticalen V abgeschnittenen Dimension multiplicirt und durch die Abweichung des beweglichen Schenkels B G von der normalen Lage B C dividirt.

   Die Construction einer mit dem unter 1. beschriebenen Instrumente verbundenen Einrichtung zur Ermittelung von Dreiecksinhalten und der horizontalen Entfernung zweier aufserhalb des Beobachtungspunktes liegenden Punkte von einander dadurch, dafs bei der horizontalen Drehung des Instrumentes um den Punkt A, Fig. 1, der Zeiger H auf der Scala Q Q, Fig. 1 und 2, jedesmal den Winkel a¹, Fig. 10, anzeigt, um welchen das Instrument sich bei der Drehung bewegt hat, und welcher Winkel, in Verbindung mit den beiden vorher zu ermittelnden directen Entfernungen bezw. horizontalen Entfernungen A E und A E¹, Fig. 10, die Inhaltsberechnung des Dreieckes AEE¹ aus zwei Seiten und dem eingeschlossenen Winkel möglich macht, woraus alsdann gleichzeitig die dritte Seite des Dreieckes oder die Entfernung der beiden gesuchten Punkte von einander bestimmt werden kann.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.