DE228562C

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Publication number: DE228562C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PatentschriftPatent specification

-■ Ja 228562 KLASSE 42 c. GRUPPE- ■ Yes 228562 CLASS 42 c. GROUP

Firma CARL ZEISS in JENA.CARL ZEISS company in JENA.

aufgehängten Spiegels.hung mirror.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. August 1909 ab.Patented in the German Empire on August 15, 1909.

Die Erfindung besteht in einem Instrument zum Messen von Höhenwinkeln, das. besonders für den Freihandgebrauch bestimmt ist, und zu dessen wesentlichen Bestandteilen ein Spiegel •5 gehört, der dazu dient, ein Spiegelbild des Objekts zu entwerfen, und pendelnd aufgehängt ist. Bekannte Instrumente dieser Art sind gewisse Sextanten, bei denen der erwähnte Spiegel einen künstlichen HorizontThe invention consists in an instrument for measuring elevation angles, that particularly is intended for hand-held use, and one of its essential components is a mirror • 5, which is used to create a mirror image of the object, and is suspended in a pendulum fashion is. Well-known instruments of this type are certain sextants, such as the one mentioned above Mirror an artificial horizon

ίο bildet. Sie bieten dem Beobachter außer dem ruhenden Bild des Objekts noch ein von dem horizontalen Spiegel entworfenes, das eine pendelnde Bewegung in senkrechter Richtung ausführt. Zum Messen des Höhenwinkels ist das Instrument so einzustellen, daß das bewegte Bild in seiner Mittellage mit dem ruhenden Bild zusammenfällt.ίο educates. They offer the observer besides that Still image of the object is another one designed by the horizontal mirror, the one executes pendulum motion in a vertical direction. To measure the elevation angle is adjust the instrument so that the moving image is in its central position with the stationary one Image coincides.

Das Instrument nach vorliegender Erfindung ist bei gleicher Wirkung wesentlich einfacherThe instrument according to the present invention is much simpler with the same effect

ao als jene Sextanten mit künstlichem Horizont. Der Spiegel, das Pendel, das ihn trägt, und ein Halter, an dem das Pendel aufgehängt ist, stellen bereits ein vollständiges Instrument dar. Das Pendel besteht aus zwei Gliedern, die gegeneinander drehbar sind, und zwar um eine zur Pendelachse parallele oder mit ihr zusammenfallende Achse. Im ersten Fall mag die Drehachse auch unendlich fern liegen, d. h. . die beiden Glieder mögen gegeneinander in gerader Linie verschieblich angeordnet sein. Der Spiegel gehört einem der beiden Glieder des Pendels an. Er besteht aus einem geradsichtigen Spiegelprisma, das sich nur durch einen Teil des Gesichtsfeldes erstreckt. Je nach der gegenseitigen Einstellung der beiden Pendelglieder hat die Geradsic.htigkeitsrichtung des Prismas eine verschiedene Neigung zum anderen Glied. Strahlen, die in dieser Richtung in das Instrument eintreten, gelangen zum Teil durch das Prisma hindurch (ohne bleibende Richtungsänderung, nur unter Umkehrung der Reihenfolge durch die Spiegelung), zum anderen Teil aber an dem Prisma vorbei, in das Auge oder in das etwa mit dem Halter verbundene Fernrohr. Irgendeins der beiden Glieder des Pendels trägt die Höhenwinkelskala und das andere den Zeiger dazu.ao than those sextants with an artificial horizon. The mirror, the pendulum that carries it, and a holder from which the pendulum is hung is already a complete instrument. The pendulum consists of two members that can be rotated against each other, namely around one axis parallel to or coincident with the pendulum axis. In the first case like the axis of rotation is also infinitely far away, d. H. . the two members like each other in be arranged displaceably in a straight line. The mirror belongs to one of the two links of the pendulum. It consists of a straight mirror prism that can only be seen through extends part of the field of view. Depending on the mutual attitude of the two The direction of the pendulum has a different inclination towards the prism other link. Beams entering the instrument in this direction arrive partly through the prism (without permanent change of direction, only with reversal the sequence through the reflection), but on the other hand past the prism, into the eye or into the telescope connected to the holder. Either of the two The limbs of the pendulum bear the elevation angle scale and the other one the pointer.

Um der Skala eine gleichmäßige Teilung· zu geben, mag man das Glied, dem das Spiegelprisma angehört, so anordnen, daß sein Schwerpunkt in der Drehachse liegt. In den Fällen, wo die Drehachse mit der Pendelachse zusammenfällt, kann man eine gleichmäßige Teilung auch dadurch erreichen, daß man den Gewichten der Glieder das umgekehrte Verhältnis gibt wie den Abständen der Schwerpunkte .von der Drehachse.In order to give the scale an even division · one likes the member to which the mirror prism is attached belongs, arrange so that its center of gravity is in the axis of rotation. In the cases where the axis of rotation coincides with the pendulum axis, an even division can also be achieved by using the Weighting the limbs gives the inverse proportion as the distances between the centers of gravity .from the axis of rotation.

Die Handhabung, des neuen Instruments, z. B. beim' Messen einer Sternhöhe, ist folgende. Man stellt zunächst die beiden Glieder des Pendels gegeneinander ein, bis sie denjenigen Höhenwinkel anzeigen, den man dem Stern nach vorläufiger Schätzung zuschreibt. Dann ergreift man das Instrument mit der einen Hand an seinem Halter (an dem das Pendel aufgehängt ist) und hält es, die Augen auf den Stern richtend, so in die Höhe, daß bei ungefähr wagerechter Pendelachse das (auf demThe handling of the new instrument, e.g. B. when 'measuring a star height, is the following. First you set the two limbs of the pendulum against each other until they reach the one Show the elevation angle that is ascribed to the star according to a preliminary estimate. then if you grasp the instrument with one hand by its holder (on which the pendulum is hung up) and holds it, keeping his eyes on the star, so high that at about horizontal pendulum axle that (on the

einen Pendelglied angeordnete) Spiegelprisma in den Weg des Lichts vom Stern nach der Pupille des der Beobachtung dienenden Auges, hineinragt. Auf der Netzhaut dieses Auges erzeugen dann die direkt eingetretenen Strahlen ein ruhendes Bild des Sternes und die durch das pendelnde Prisma gegangenen ein solches, das sich in einer senkrechten Linie hin und herbewegt, in der oder in deren Verlängerung dasa pendulum member arranged) mirror prism in the path of light from the star to the Pupil of the eye used for observation, protrudes. On the retina of that eye Then the rays that have entered directly generate a still image of the star and the through the swinging prism is one that moves back and forth in a vertical line, in or in its extension that

ίο ruhende Bild liegt. Der Beobachter hat nun, möglichst ohne die Lage des Kopfes und des Halters zu ändern, mit der freien Hand das Pendel zu ergreifen und die gegenseitige Einstellung der Pendelglieder in dem Sinne zu verändern, daß nach dem Loslassen des Pendels der Mittelpunkt des vom bewegten Bilde beschriebenen Striches sich dem ruhenden Bilde genähert hat. Im allgemeinen ist dieses Verfahren mehrmals zu wiederholen, bis das ruhende Bild in der Mitte jenes Striches liegt, worauf die Skalenanzeige den richtigen Höhenwinkel des Sternes ergibt. Die Lage des ruhenden Bildes in der Mitte des vom bewegten Bilde beschriebenen Striches ist nämlich ein Zeichen dafür, daß die Geradsichtigkeitsrichtung des Prismas mit der Richtung nach dem Stern gerade dann zusammenfällt, wenn das Pendel durch die Mittellage schwingt, in der es zur Ruhe kommen würde, wenn der Halter eine vollständig feste Lage hätte. Die Geradsichtigkeitsrichtung des Prismas ist aber die Richtung, deren Neigung gegen den Horizont durch die Skala angezeigt wird.ίο the image is at rest. The observer now has If possible without changing the position of the head and the holder, do this with your free hand To grab the pendulum and the mutual adjustment of the pendulum members in the sense of too change that after letting go of the pendulum the center of the moving image described line has approached the still image. In general this is Repeat the procedure several times until the still image is in the middle of that line, whereupon the scale display shows the correct elevation angle of the star. The location of the dormant The picture in the middle of the line described by the moving picture is namely a Signs that the rectilinearity of the prism coincides with the direction after Star just collapses when the pendulum swings through the central position in which it would come to rest if the holder had a completely fixed position. The straightness direction of the prism, however, is the direction whose inclination towards the horizon is indicated by the scale.

Beim Messen größerer Höhenwinkel kann man eine bequemere Kopfhaltung leicht dadurch erzielen, daß man einen am Halter angebrachten Spiegel für den Austritt der Strahlen einschaltet. Man kann denselben Zweck aber auch erreichen durch eine Konstruktion des Instruments, bei der die vom Objekt kommenden Strahlen, gleichviel in welcher Höhe sich' dieses befindet, zunächst von einem ' Hilfsspiegel aufgenommen werden, der ein größeres Gesichtsfeld bietet als das Spiegelprisma.When measuring larger angles of elevation, you can easily adopt a more comfortable head position achieve that one attached to the holder mirror for the exit of the rays turns on. The same purpose can also be achieved by constructing the Instrument, in which the rays coming from the object, regardless of the height, are ' this is located, initially to be recorded by an 'auxiliary mirror, which is a larger Field of view than the mirror prism.

Dieser Hilfsspiegel muß demjenigen Glied angehören, dem das Spiegelprisina nicht angehört. Er mag ebenfalls als Prisma ausgeführt werden.This auxiliary mirror must belong to that member to which the mirror prisina does not belong. It may also be designed as a prism.

Die Zeichnung enthält in den ersten fünf Figuren ebenso viele Beispiele des neuen Instruments in schematischer Darstellung. In jeder dieser Ausführungsformen ist das mit der Skala versehene Glied mit a, das als Zeiger ausgebildete mit b bezeichnet. Das Spiegelprisma c gehört in den ersten vier Figuren dem Zeigergliede b, in der fünften Figur dem Skalengliede α an. In den Fig. 3 und 4 gehört dem Skalenglied α ein Hilfsspiegelprisma d°, in Fig. 5 dem Zeigerglied b ein Hilfsspiegel d¹ The drawing contains just as many examples of the new instrument in schematic representation in the first five figures. In each of these embodiments, the element provided with the scale is designated with a, that designed as a pointer is designated with b. The mirror prism c belongs to the pointer element b in the first four figures and to the scale element α in the fifth figure. In FIGS. 3 and 4, an auxiliary mirror prism d ° belongs to the scale member α, and an auxiliary mirror d ¹ belongs to the pointer member b in FIG. 5

So an. Mit e ist der Halter bezeichnet, an dem das zweigliedrige Pendel aufgehängt ist. Der Schwerpunkt von α liegt bei 1, der yon b bei 2. Die den Gliedern gemeinsame Drehachse ist mit 3, die Pendelachse mit 4 bezeichnet. In allen Fällen ist das Instrument auf ein Objekt im Horizont eingestellt. Zugleich ist durch Punktierung die abweichende Lage eines oder beider Glieder angedeutet, die bei Einstellung auf ein Objekt im Zenit statthat. Je eine ununterbrochene Pfeillinie vertritt die Strahlen, die durch das .Spiegelprisma und die an (in Fig. 1, 2 und 5 über, in Fig. 3 und 4 hinter) ihm vorbei in das Auge f gelangen. Die punktierten Pfeillinien entsprechen der Einstellung auf den Zenit. So on. The holder from which the two-part pendulum is suspended is denoted by e. The center of gravity of α is 1, that of b is 2. The axis of rotation common to the links is denoted by 3, the pendulum axis by 4. In all cases the instrument is set to an object in the horizon. At the same time, the dotted lines indicate the deviating position of one or both members, which occurs when an object is positioned in the zenith. An uninterrupted arrow line represents the rays that pass through the .Spiegelprisma and the (in Fig. 1, 2 and 5 over, in Fig. 3 and 4 behind) him over into the eye f . The dotted arrow lines correspond to the setting on the zenith.

Die Anordnung nach Fig. 1 zeigt den Schwerpunkt 2 des Zeigers b in der Drehachse 3 liegend. Der Winkelumfang der 90 "-Skala beträgt gleichfalls 90 °.The arrangement according to FIG. 1 shows the center of gravity 2 of the pointer b lying in the axis of rotation 3. The angular circumference of the 90 "scale is also 90 °.

., Bei der Anordnung nach Fig. 2 fallen die Drehachse 3 und die Pendelachse 4 zusammen. Der Schwerpunkt keines der beiden Glieder liegt in der Drehachse, so daß ihre gegenseitige Lage durch einen genügenden Reibungswiderstand gesichert sein muß. Die Gewichte der Glieder α und b stehen zueinander in umgekehrtem Verhältnis wie die entsprechenden Abstände 1-3 und 2-3. Der Winkelumfang der 90 "-Skala beträgt 180 °.. In the arrangement according to FIG. 2, the axis of rotation 3 and the pendulum axis 4 coincide. The center of gravity of neither of the two links lies in the axis of rotation, so that their mutual position must be secured by sufficient frictional resistance. The weights of the links α and b are in inverse proportion to the corresponding distances 1-3 and 2-3. The angular circumference of the 90 "scale is 180 °.

Fig. 3 zeigt das erste der drei Beispiele mit Hilfsspiegel. In dieser Figur liegt wieder wie. in Fig. 1 der Schwerpunkt 2 des Zeigers δ in der Drehachse 3. Der .zentrale Zapfen des Skalengliedes α ist erweitert, um das Hilfsspiegelprisma ä° aufzunehmen. Die Spiegelfläche dieses Prismas ist um 15° gegen den Horizont geneigt. Die Einblickrichtung weicht dann bei Einstellung auf den Horizont um 30° aufwärts und bei Einstellung auf den Zenit um 60 ° abwärts von der wagerechten Riehtung ab. Winkelumfang der 90"-Skala 9.0°.3 shows the first of the three examples with an auxiliary mirror. In this figure there is again how. In Fig. 1, the center of gravity 2 of the pointer δ in the axis of rotation 3. The .zentrale pin of the scale member α is expanded to accommodate the auxiliary mirror prism ä ° . The mirror surface of this prism is inclined by 15 ° to the horizon. The viewing direction then deviates from the horizontal direction by 30 ° upwards when setting the horizon and by 60 ° downwards when setting to the zenith. Angular circumference of the 90 "scale 9.0 °.

Bei dem Beispiel Fig. 4 fallen wieder wie in Fig. 2 Drehachse 3 und Pendelachse 4 zusammen, auch haben die Abstände der Schwerpunkte ι und 2. von der Drehachse wieder das entgegengesetzte Verhältnis wie die in diesen Punkten wirkenden Gewichte. Der Unterschied der Einblickrichtungen bei den Einstellungen Horizont und Zenit beträgt nur 30°. Winkelumfang der 90°-Skala 60°.In the example of Fig. 4, as in Fig. 2, the axis of rotation 3 and the pendulum axis 4 coincide, also have the distances of the focal points ι and 2. from the axis of rotation again the opposite proportion as the weights acting on these points. Of the The difference in viewing directions in the settings horizon and zenith is only 30 °. Angular circumference of the 90 ° scale 60 °.

In Fig. 5 ist wie in den Fig. 1 und 3 der Schwerpunkt 2 des Zeigers b in die Drehachse 3 gelegt. Für die Spiegelfläche des Spiegelprismas c (und damit für die Einblickrichtung) ist eine Neigung von 30° gegen den Horizont gewählt. Winkelumfang der 90°-Skala 45°.In FIG. 5, as in FIGS. 1 and 3, the center of gravity 2 of the pointer b is placed in the axis of rotation 3. For the mirror surface of the mirror prism c (and thus for the viewing direction) an inclination of 30 ° to the horizon is chosen. Angular circumference of the 90 ° scale 45 °.

Zu den Anordnungen nach Fig. 1, 3 und 5 sei noch bemerkt, daß ihnen die Eigenschaft gemeinsam ist, daß das eine Glied, in allen drei das Skalenglied α, bei beliebigen Ein-Stellungen des Instruments seine Lage beibehält. Diese drei Anordnungen lassen sichWith regard to the arrangements according to FIGS. 1, 3 and 5, it should be noted that they have the property in common that one member, the scale member α in all three, maintains its position at any setting of the instrument. These three arrangements can be

auch noch mannigfach umgestalten, wobei z. B. eine der folgenden drei neuen Eigenschaften verwirklicht werden kann: der Schwerpunkt ι fällt in die Pendelachse 4, 5 oder er fällt — wie schon der Schwerpunkt 2 — in die Drehachse 3, oder die Pendelachse und die Drehachse — in der bereits der Schwerpunkt 2 liegt — fallen zusammen.also redesign in many ways, whereby z. B. one of the following three new properties can be realized: the center of gravity ι falls in the pendulum axis 4, 5 or it falls - like the center of gravity 2 - in the axis of rotation 3, or the pendulum axis and the axis of rotation - in which the center of gravity 2 already lies - coincide.

Die letzte dieser Eigenschaften findet sich in dem Konstruktionsbeispiel Fig. 6 und 7 verwirklicht, das von der Anordnung nach Fig. 1 abgeleitet ist. Der Halter hat die Form eines Gehäuses e°. Um die Genauigkeit der Einstellung zu steigern, ist an diesem Gehäuse ein Fernrohr angebracht, dessen wesentliche Teile ein Objektiv g und ein aus Feldlinse h und Augenlinse i bestehendes Okular sind. Das Zeigerglied, dessen Schwerpunkt 2 in die Drehachse 3 und damit zugleich in die Pendelachse 4 fällt, ist aus der im Gehäuse e° gelagerten Pendelwelle b° und einem auf dieser Welle befestigten Kreuz b¹ zusammengesetzt. Die Pendelwelle b° trägt das Spiegelprisma c°, das nur einen mittleren Teil des Fernrohrgesichtsfeldes einnimmt. Auf dem Kreuz δ¹ ist der Nonius angebracht und ferner die Antriebswelle k einer Einstellvorrichtung gelagert. Das Skalenglied a° ist drehbar auf der Pendelwelle b°. Es ist außer mit der Skala mit einem Zahnkranzsektor I ausgestattet, der mit einem Triebrädchen k° auf der Antriebswelle k in Eingriff steht. Indem man an dem Knopf k¹ dieser Welle dreht, verändert man die gegenseitige Lage des mit dem Nonius ausgestatteten Gliedes und des Skalengliedes. Visiert man bei der dargestellten Einstellung des Instruments nach einem Objekt im Horizont, wobei dann die neben dem Prisma c° eintretenden Strahlen sich ungefähr in der Mitte des BiIdfeldes zu einem Bild des Objekts vereinigen mögen, so kann das zweigliedrige Pendel in dem Gehäuse e° Schwingungen ausführen, die ' erst dann durch Anschlagen des Knopfes k¹ gegen den oberen und den unteren Rand des Gehäuseausschnittes β¹ begrenzt werden, wenn die entsprechende Bewegung des mit Hilfe des Prismas entworfenen Objektbildes sich bis nahe an den oberen und den unteren Rand des Bildfeldes des astronomischen Fernrohrs g, h, i erstreckt. Richtet man nun das Instrument auf ein höher gelegenes Objekt, so legt sich k¹ gegen den oberen Rand von e¹, und das mit Hilfe des Prismas entworfene Bild des neuen Objekts liegt nahe dem oberen Rande des Fernrohrbildfeldes und behält diese Lage, während man die Einstellvorrichtung k, I betätigt, bis der Schwerpunkt 1 des Skalengliedes α der senkrechten Ebene durch die Pendelachse 4 so nahe gekommen ist, daß die' Berührung zwischen k¹ und e¹ aufhört und das zweigliedrige Pendel zaschwingen beginnt. Ähnlich, nur umgekehrt, ist der Vorgang, wenn das für ein höher liegendes Objekt eingestellte Instrument auf ein niedriger liegendes gerichtet wird.The last of these properties is realized in the construction example FIGS. 6 and 7, which is derived from the arrangement according to FIG. The holder has the shape of a housing e °. In order to increase the accuracy of the adjustment, a telescope is attached to this housing, the essential parts of which are an objective g and an eyepiece consisting of field lens h and eye lens i. The pointer member, whose center of gravity 2 falls into the axis of rotation 3 and thus also into the pendulum axis 4, is composed of the pendulum shaft b ° mounted in the housing e ° and a cross b ¹ attached to this shaft. The pendulum wave b ° carries the mirror prism c °, which occupies only a central part of the telescope's field of view. The vernier is attached to the cross δ ¹ and the drive shaft k of an adjusting device is also mounted. The scale link a ° is rotatable on the pendulum shaft b °. In addition to the scale, it is equipped with a ring gear sector I which meshes with a pinion gear k ° on the drive shaft k . By turning the knob k ^{1 of} this shaft, the mutual position of the member equipped with the vernier and the scale member is changed. If one aims at an object in the horizon in the illustrated setting of the instrument, in which case the rays entering next to the prism c ° may combine to form an image of the object approximately in the middle of the image field, then the two-part pendulum in the housing can oscillate e ° run, which 'are only limited by hitting the button k ¹ against the upper and lower edge of the housing cutout β ¹ when the corresponding movement of the object image designed with the aid of the prism is close to the upper and lower edge of the image field of the astronomical telescope g, h, i extends. If you now point the instrument at a higher object, then k ¹ lies against the upper edge of e ¹ , and the image of the new object drawn with the aid of the prism lies near the upper edge of the telescope image field and maintains this position while the Adjustment device k, I actuated until the center of gravity 1 of the scale member α has come so close to the vertical plane through the pendulum axis 4 that the 'contact between k ¹ and e ¹ ceases and the two-part pendulum begins to oscillate. The process is similar, only the other way around, when the instrument set for a higher-lying object is pointed at a lower-lying one.

Claims

Patent Claims:

1. Instrument for measuring elevation angles with the help of a pendulum suspended Mirror, characterized in that the mirror consists of a straight mirror prism that only extends through extends part of the field of vision and belongs to one of two members which the pendulum consists of, which are opposite to each other around a pendulum axis parallel or with their coincident axis are rotatable and one of them. the pointer and the other bears the elevation angle scale.

2. Instrument according to claim i, characterized characterized in that the center of gravity of the member to which the mirror prism belongs, lies in the axis of rotation.

3. Instrument according to claim 1, in which the axis of rotation coincides with the pendulum axis, characterized in that the weights of the links behave inversely as the distances between their centers of gravity from the axis of rotation.

4. Instrument according to claim 1, characterized in that that member, the the mirror prism does not belong, an auxiliary mirror belongs to the beam entrance serves and gives the instrument a larger field of view than the mirror prism is equivalent to.

1 sheet of drawings.