DE27589C - Klinometer-Kompafs oder Höhenwinkel-Mefsinstrument mit Ablese-Instrument - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

(Hawthorn, Victoria, Australien).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 17. Mai 1883 ab.

Die Erfindung betrifft ein Instrument, welches die Neigung und magnetische Lage von Bohrlöchern, sowie anderer unterirdischer oder unter Wasser befindlicher Oberflächen feststellt, und wovon ein Theil als gewöhnlicher Compafs verwendet werden kann.

Dasselbe besteht:

1. aus den Clinostaten oder Phiolen,

2. aus dem Geoskop oder Recipienten der vorigen,

3. aus dem Clinometer oder Ablesungs-Instrument.

Die genannten Theile können auf verschiedene Arten combinirt werden, je nach der Natur der Arbeit, welche vorliegt, oder je nach dem Gutdünken des Beobachtenden.

Die Clinostaten sind meistens von der in Fig. 3 der beiliegenden Zeichnung dargestellten Form. Sie sind Phiolen aus hellem Glas, an ihrem unteren Ende mit einer durchsichtigen Glasbirne oder einem Kölbchen L versehen, welche einen an einem Schwimmer aus Glas oder sonstigem nicht corrosivem und nicht magnetischem Material befestigte und genau im Gleichgewicht stehende Magnetnadel NS enthält. Diese Magnetnadel dreht sich an einem Stift, der durch sie hindurchreicht und leicht den Boden der hohlen Glasbirne berührt. (Dieser Theil des Instruments kann . als gewöhnlicher Compafs benutzt werden.)

Der Hals der Glasbirne ist durch einen ringförmigen Stöpsel r r geschlossen, welcher zugleich das untere Ende der Glasrohre 11 umschliefst. Die letztere geht durch den oberen Stöpsel α α und endet in eine obere Birne I, welche ein steifes oder biegsames Loth Ib enthält, dessen Schwimmer die obere Höhlung der Birne / leicht berührt. Eine Flüssigkeit flf I, vorzugsweise von gestehender Natur, füllt die obere Birne / sowie das Röhrchen 11, die untere Birne L und den gröfseren Theil der Phiole BB und läfst nur einen kleinen Raum frei, damit die Flüssigkeit sich mit Sicherheit ausdehnen kann, sobald sie erhitzt wird. Das Röhrchen 11 hat bei h eine Oeffhung, um die Ausdehnung der Flüssigkeit in den Birnen zu gestatten, und um einen Abzug für zufällige Luftbläschen zu gewähren.

Das Loth und der magnetische Schwimmer können natürlich ihre Plätze wechseln; das Loth kann durch sein Gewicht veranlafst werden, den Boden von L zu berühren und der magnetische Schwimmer vermöge seiner Leichtigkeit den oberen Theil von /. Es liegt auch auf der Hand, dafs Loth und Magnet auf verschiedene Arten combinirt werden können, und zwar in einer oder beiden Birnen, je nach der Gröfse, Form oder dem Gewicht, welche man ihnen giebt; demnach können ihre vereinigten Angaben entweder in einer Birne oder in beiden beobachtet werden.

Eine solche Combination wird für einen Clinostat angemessen sein, welcher zuletzt in den Cylinder eingesetzt (s. Geoskop Fig. 1) und zuerst zurückgezogen werden soll, denn sobald er theilweise herausgezogen wird, derart, dafs die obere Birne sichtbar wird, so würde es hierdurch ermöglicht werden, das ganze Geoskop

sammt dem Bohrkern, welcher durch seinen Kernextractor gehalten wird, wieder in seine natürliche Lage zu bringen und auf diese Weise die Angaben des speciellen Clinostaten C C, welcher an dem inneren Ende des Kernausziehers befestigt ist, ungefähr festzustellen.

Da, wo Clinostaten zur Inspicirung in situ offen vorliegen, wie z. B. an ' dem in Fig. S dargestellten Apparat, welcher Clinostat und Clinometer vereinigt, kann die Flüssigkeit eine permanent flüssige sein, wenn auch eine mehr oder minder zähe. Sobald jedoch die Phiole nicht in dieser Weise einer Inspicirung unterworfen werden kann, sondern es erforderlich wird, die unterirdische Lage für spätere Inspicirung zu fixiren, so wird der Clinostat mit einer passenden, gerinnenden Flüssigkeit angefüllt, wie z. B. mit einer heifsen Lösung von Gallerte oder von Stearin in Glycerin, welche beim Kaltwerden gerinnt und das Loth sowie den Magnet einbettet, und zwar in denselben Winkeln zu der Röhre des Clinostaten, die sie naturgemäfs angenommen, so lange sie in situ waren. Auf diese Weise werden die unterirdisch angenommenen Lagen des Clinostaten fixirt behufs späterer Inspicirung, nachdem das Instrument aus dem Boden gezogen ist, und können mittelst des Clinometers, Fig. S, gemessen werden.

Zur Feststellung von Abweichungen der Bohrlöcher in der beschriebenen Weise, z. B. von ihrer ursprünglichen Richtung, sowie der natürlichen Lage der Strata und Depots, welche von den Bohrlöchern durchzogen werden, ist der zweite Theil meines Apparates erforderlich, welchen ich Geoskop nenne. Der mittlere Theil desselben besteht aus einem messingenen Cylinder, der hinreichend lang sein mufs, um die gewünschte Zahl von Phiolen oder Clinostaten in sich aufzunehmen, d. h. eine oder zwei, bis zu sechs Stück, je nach der Zahl der Constatirungen, welche nöthig erscheinen, um die erforderliche Genauigkeit an irgend einem Punkt zu sichern, wo die Probe angestellt wird, und der Durchschnitt dieser Beobachtungen wird als die genaue Neigung und Azimuth angenommen. Die Clinostaten, welche theilweise in messingenen Hüllen JJ stecken, um sich genauer an den Cylinder des Geoskops anzuschmiegen und zugleich das Hineinstecken, sowie das Festhalten und schliefsliche Herausziehen zu erleichtern, werden, so lange ihr Inhalt noch gut flüssig ist, mit ihren Enden gegen einander in das Geoskop gesteckt und ein wenig von einander getrennt gehalten, wie in Fig. ι dargestellt. Auf diese Weise müssen (mag nun das Bohrloch vertical, horizontal, aufwärts oder abwärts geneigt sein) die Stifte der Magnete stets zeitweise auf der unteren Höhlung der unteren Birnen ruhen und die Lothe die obere Höhlung der oberen Birnen leicht berühren. Das untere Ende des Cylinders ist durch den Bohrextractor (mit einer zwischengelegten luftdichten Unterlagsscheibe) fest verschlossen, Fig. 4; derselbe hält einen speciellen Clinostaten fest, welcher beobachtet werden kann, ohne aus seiner Metallhülse entfernt zu werden, indem die letztere eine Verlängerung des Bohrextractors bildet und in den Cylinder tritt, sobald derselbe an seinen Platz geschraubt wird (s. Rq, Fig. 1), während das andere Ende des Bohrextractors einen Theil des Kernes C packt und ihn aus dem Bohrloch HH herausbricht, Fig. 4 und 1.

Der Bohrer-Clinostat kann mit einer gestehenden Flüssigkeit gefüllt werden und Loth und Magnet können in einer Birne zusammen sein, indem sie die obere Höhlung derselben leicht berühren, so dafs sie von oben leicht sichtbar sind.

So lange die Flüssigkeit in den Clinostaten flüssig ist, werden die letzteren, wie schon oben gesagt, in den Geoskop - Cylinder eingesetzt. Derselbe wird mit einem Tau oder vermittelst einer Reihenfolge zusammengeschraubter eiserner Röhrenstangen in die erforderliche Lage hinabgelassen, und zwar mit dem eingesetzten messingenen Distanzstück, Fig. 2, welches gleichzeitig den oberen Deckel des Cylinders bildet. Sobald die erforderliche Zeit abgelaufen und der Inhalt der Clinostaten steif geworden ist, werden die Stangen oder das Seil hervorgezogen und ihre Länge bis zum Geoskop gemessen. Die Clinostaten werden alsdann einer nach dem anderen an das Ablese-Instrument gestellt. Dasselbe ist wie alle übrigen Theile des Apparates, die sich in der Nähe der Magnete befinden, von Messing oder anderem nicht magnetischen Metall. Es ist in Fig. 5 in kleinem Mafsstabe perspectivisch dargestellt. Der Clinostat, welcher beobachtet werden soll, wird in die an dem Arm A befestigte Schiene S gelegt. Der genannte Arm trägt gleichzeitig die Klammer- und Tangentenschraube ζ und den Zeiger x, welcher den in Grade eingetheilten senkrechten Bogen V durchläuft, sobald er sich auf seiner Achse O dreht. Die obere Birne / wird in den gemeinschaftlichen Gesichtskreis der beiden Fernröhre T¹ T gebracht. Die etwas vergröfsernden Augengläser werden so weit herausgezogen, bis sie ihren Brennpunkt in der Mitte zwischen den auf die concaven Objectivgläser g g^l gezogenen Linien und dem in der Birne / eingebetteten Loth haben; hierauf wird der Clinostat in der Schiene S herumgedreht und der Arm wird längs dem senkrechten Bogen bewegt, bis das eingebettete Loth,, durch die beiden Fernrohre gesehen, mit den bei g eingravirten Linien beinahe parallel erscheint, worauf der Parallelismus durch den Klemmer und die Tangentenschraube hergestellt wird. Da nun diese verticalen Linien durch die Parallelbewegung PL unter jedem Winkel auch

wirklich parallel gehalten werden, so folgt daraus, dafs das eingebettete Loth auch wirklich vertical sein mufs, und daher mufs es sich in derselben Lage befinden, wo es war, als es durch das Gerinnen der Flüssigkeit festgelegt wurde, und der Clinostat folglich in demselben Neigungswinkel. Dieser Winkel kann nun an dem Zeiger χ abgelesen werden.

Die untere Birne wird beinahe in einer Linie mit der Achse 0 und ihr Spiegelbild mit dem eingebetteten Magnet in dem Drehspiegel M sichtbar sein, welcher zuvor durch eine kleine Libelle und durch die Nivellirschrauben k etc. des Stativs genau horizontal gestellt worden ist; indessen ist dies nur nöthig, um Irrthümer des Zeigers festzustellen. Auf der Fläche des Spiegels sind mehrere parallele Linien eingravirt. Man bringe nun den 360⁰ oder o° des horizontalen Ringes H, welcher den Spiegel einrahmt, beinahe in eine Linie mit Norden oder dem markirten Ende N der Magnetnadel, Fig. 3, und stelle eine der parallelen Linien genau parallel mit der refiectirten Nadel und durchschneide sie, wenn es passend gefunden wird, in der Längsrichtung durch Anwendung eines grofsen Leseglases. Der Zeiger N, Fig. 5, wird auf dem horizontalen Ring die magnetische Lage des geneigten Clinostaten angeben, folglich die des Geoskops und des Bohrloches, in welchem sich dasselbe befunden hat, und deren Neigungswinkel bereits auf dem senkrechten Bogen abzulesen war.

Die übrigen Clinostaten, wenn mehr als einer da ist, werden nun ähnlich abgelesen, und der Durchschnitt ihrer Angaben als die wirkliche Neigung und Azimuth des Bohrloches an der betreffenden Stelle angenommen. Durch Wiederholung des ganzen Processes in verschiedenen Tiefen in dem Bohrloch wird eine genaue Uebersicht seines Laufes, so krumm derselbe auch sein mag, gewonnen werden. Ist das Bohrloch bereits vollendet und die Zeit kurz gemessen, so kann eine Anzahl von Geoskopen mit messingenen Distanzstücken an jedem Ende in den erforderlichen Entfernungen zwischen eine abgemessene Reihenfolge von Eisenstangen gehängt oder durch Taue mit einander verbunden und die ganze Messung mit einem Mal vorgenommen werden. Die Resultate werden abgelesen und nach einander notirt.

In ähnlicher Weise können die Krümmungen einer Lothleine bei Forschungen in tiefer See geprüft und gemessen werden und hierdurch die wirkliche Tiefe des Meeres, sowie die Kraft und Richtung der Strömungen festgestellt werden, durch welche die Leine bei ihrem Hinuntergehen gekommen ist. Wegen der Temperaturunterschiede würde für diesen Zweck die gestehende Flüssigkeit einer speciellen Anordnung bedürfen.

Auch zu vielen anderen Zwecken kann die Erfindung dienen, wie z. B. zur Untersuchung der Neigungen von Flufsbetten und des Meeresbodens, der Richtungen von Gas- und Wasserleitungen u. s. w.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Der oben beschriebene Clinograph oder das Höhenwinkel-Mefsinstrument, bestehend:

a) aus dem oder den Clinostaten oder Phiolen, Fig. 3, welche je nach Umständen mit dünnflüssiger, zäher oder gestehender Flüssigkeit gefüllt werden und an beiden Enden mit Glasbirnen versehen sind, wovon die obere ein Loth mit einem Schwimmer und die untere eine an einem nicht magnetischen Schwimmer befestigte Magnetnadel enthält (Loth und Magnet können auch zusammen in einer Birne befindlich sein), im übrigen wie oben beschrieben angeordnet sind;

b) aus dem Geoskop, bestehend aus einem Rohr, welches zur Aufnahme einer Anzahl von Clinostaten eingerichtet ist, mit seinen oben beschriebenen Varianten;

c) aus dem Clinometer oder Ablese-Instrument, dazu bestimmt, die durch die jeweilige zu explorirende Richtung der Bohrlöcher den in der erstarrten Flüssigkeit steckenden Magnetnadeln und Lothen mitgetheilte Lage abzulesen und zu registriren.

2. Die Anwendung des Systems der oben genannten Clinostaten für Schiffs- und andere Compasse.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.