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Erschütterungsmesser. Beim Messen von Erschütterungen, die z. B.-
Sprengungen, Verkehrsbetrieb o.. dgl. verursachen, ist es wichtig, einwandfrei feststellen
zu können, wie sich -die- so hervorgerufenen, Bodenverrückungen auf die drei Raumrichturigen:
auf die lotrechte in der Erdkruste und auf die beiden unter einem bekannten, meist
rechten Winkel stehenden wagerechten Richtungen verteilen (Feststellung der Vertikal-
und - der horizontalen Komponenten),
was bisher nicht ganz einwandfrei
geschehen ist.
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Die bekannten Erschütterungsimesser, die für das Aufzeichnen des lotrechten
Teiles der Gesamtbewegung des Bodens dienen sollen, unterschieden sich dabei in
ihrer Bauart stets von den Geräten, die die beiden wagerechten Teile der Bodenbewegung
darzustellen haben. Das ist aber eine Beeinträchtigung der Genauigkeit.
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Ein weiterer Nachteil, der zur Zeit in Anwendung kommenden Erschütterungsmesser
besteht darin, daß entweder nur eine Schreibvorri.chtuag auf Rußpapier oder nur
eine solche mit Hilfe eines an einem Spiegel abgelenkten Lichtstrahles auf lichtempfindlichem
Papier wirkend vorhanden ist, so daß keine Möglichkeit vorhanden war, nach Bedarf
die eine oder die andere .der Schreibarten oder beide zugleich zu verwenden.
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Ferner war die Einstellung auf eine bestimmte Schwingungsdauer bisher
für alle drei Einzelgeräte nicht die gleiche, sie war mangelhaft, oder sie fehlte
ganz. Es muß die Forderung erfüllt sein, daß jedes Einzelgerät auf eine bestimmte
Schwingungsdauer, die innerhalb von o bis 2 Sekunden liegt, eingestellt werden kann.
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Die Erfindung soll die genannten Forderungen erfüllen.
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Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen,
und zwar: Abb. i eine Seitenansicht, die den allgemeinen Fall darstellt, wo der
Schwerpunkt der Gesamtheit (Pendelkörper und Pendelarm) sich in einer gegen die
Wagerechte um den Winkel a geneigten Richtung hin und her bewegen kann. Dieser allgemeine
Fall wird zum Sonderfall a - o°, wenn der Pendelarm lotrecht hängt, der Schwerpunkt
sich somit in der Wagerechten :bewegen kann: Gerät für die Aufzeichnung des wagerechten
Teiles der Gesarntbodenbewegung, Abb. 2 eine Vorderansicht in etwas anderer Ausführungsform,
bei der der Schwerpunkt sich in der Lotrechten auf und ab bewegen kann, also a-
9o° ist, Abb. 3 und .4 eine Anordnung der Schreibvorrichtung in ihrer gelenkigen
Verbindung mit. dem Schwerpunkt der Gesamtheit Pendelarm und Pendelgewicht.
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Jedes Einzelgerät besteht aus zwei Tragsäulen S (Abb. i und 2). Die
Aufhängevorrichtung des Pendelkörpers a, plus P, bestehend! aus Pendelarm a und
PendelgewichtP, ist in Abb. i anders gewählt als in Abb. 2, um zu zeigen, daß diese
oder jene möglich ist. Wird aber eine oder .die andere gewählt -beide sind bisher
noch nicht benutzt worden -, so muß die gewählte entsprechend der vorstehend zuerst
genannten Forderung bei jedem der d rei Teilgeräte in Anwendung kommen. Die Aufhängung
des Pendelkörpers a plus P geschieht an einem, zwischen den beiden Säulen S gespannten
Draht e (Abb. 2). Da die Verbindung des Armes a mit c verschieden sein kann, ist
sie in .der Abb. 2 nicht näher eingezeichnet.
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Der Arm a kann entweder mit dem Draht e durch eine Klemmvorrichtung
fest verbunden werden, oder es werden zwei nebeneinanderliegende Drähte -um, die
beiden Säulen S straff gespannt, der Arm, a annähernd rechtwinklig zwischen die
Drähte geschoben und um .die Längsachse der Drähte mehrmals herumbewegt, so daß
sich die Drähte umeinanderwickeln und den Arm a, der bis dicht an sein Ende herausgezogen
ist, festhalten. Der Arm a ist auf diese Weise mit den Drähten »verdrillt«. Eine
notwendig werdende Änderung der Schwingungsdauer des aufgehängten Pendelkörpers
wird dadurch ermöglicht, daß zunächst entsprechende Hülsen, Rohrstücke o. dgl. mit
dem Draht oder Drähtepaar fest verbunden werden. Nach dem Anbringen dieser Hülsen
wird der Arm a in die Hülse hineingeschoben, mit dieser festgeklemmt und dann das
Gewicht P auf dem Arm festgeschraubt. Statt der Drähte kann auch ein. Stahlband
oder ein: entsprechend dikkes Drahtseilende benutzt werden. Die erwähnten Hülsen
haben auch den Vorteil, daß man das Drillen nach Wunsch vornehmen und dadurch die
Schwingungsdauer regeln kann. Die Schwingungsdauer des Armes a und seine Lage in
der Ruhestellung wird unter anderem auch durch die Entfernung des Gewichtes P von
der Achse e bestimmt (Hebelarmgesetz). Da diese Anordnung aber nicht immer ausreichen
wird, um jede gewünschte Schwingungsdauer innerhalb der hier in Betracht kommenden,
Grenzen von o bis 2 Sekund'en einzustellen, ist eine weitere Hilfsvorrichtung vorgesehen.
Für diese zeigen die Abb. i und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen
sind zwar jede für sich bereits bekannt, ihre Anwendung in Verbindung mit der vorbeschriebenen
Pendelbefestigung ist jedoch neu.
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Bei der ersten Ausführungsform (Abb. i) ist eine Blattfeder f an einem
Werkstück c mit Hilfe der Schraube h mittels eines Schlitzes in der Feder f verschiebbar
verbunden. Das Werkstück c sitzt auf der Achse w und kann auf dieser in dem Schlitz
d nach Belieben innerhalb gewisser Grenzen hin und, her verschoben und festgestellt
werden. Die Achse s läßt sich in der Gleitbahn b, die in jeder der Säulen S angebracht
ist, auf und ab bewegen und nach Wunsch einstellen. Diese Einstellung hängt davon
ab, welchen Winkel
die Achse a gegen die Wagerechte einnehmen soll.
Unter anderem wind auch durch die Hebelwirkung des elastischen Armes f die Schwingungsdauer
beeinflußt. Eine Verbindung der Einstellung, -an der Feder f und der Drillung von
e ergibt eine :bestimmte, beabsichtigte Größe der Schwingungsdauer. Der Arm
f ist mit dien. Arm a durch ein Gelenkstück g verbunden, das in einer in
a vorhandenen Rinne gleiten kann (Reibungsrädchen).
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Beider zweiten Ausführungsform (Abb. z) sind auf der Achse z zwei
Werkstücke cl angeordnet, die mit Hilfe der Schrauben sch auf der Achse z in der
gewünschten Stellung festgeklemmt werden können. Die Werkstücke cl haben an der
den Schrauben sch. gegenü#berliegenden Seite Zapfern t, um .die ein Drähtepaar d1
straff geschlungen ist. An Stelle des in der Abb. i angedeuteten elastischen Armes
f tritt hier der starre Arm a1, der mit dem Drähtepaar dl dieses drillend fest verbunden
ist. Wie oben ist auch hier der einfachereren Einstellung wegen in bekannter Weise
eine Hülse oder ein Rohrstück vorgesehen, mit Hilfe deren :das Drähtepaar dl entsprechend
der gewünschten Einstellung gedrillt und dann der Arm a1 in die Hülse gesteckt und
in dieser befestigt werden; kann. Die Länge -des Armes a1 von dem Drähtepaar dl
bis zur Berührung mit dem Pendelarm a, in dem Gelenkstück g, das die Arme d und
a verbindet, bedingt wiederum die Lage :des Armes a zur Wagerechten und zum Teil
die Größe der Schwingungsdauer. Durch Drehen der Achse z, Verschieben des Werkstückes
c in dem Schlitz d (Abb. i), ist diese Lage und die Schwingungsdauer einstellbar.
Die eben erwähnte Hülse ist in der Zeichnung weggelassen.
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Wird z. B. eine rechtwinklige, räumliche Achsenanordnung
x, y, z mit dem Nullpunkt 0 angenommen., so sind für das Festlegen der unter
bekanntem Winkel gegen die Wagerechte ankommenden Bodenrverrüdkung drei ,der oben
in Kürze geschilderten Geräte mit den entsprechenden Bewegungsrichtungen des Schwerpunktes
Ps: R (a - 0), R (a - 0°) und R (a - 9o°) notwendig. Die Schwingungsdauern können
vor der Fahrt nach dem Untersuchungsort oder an Ort und Stelle unter Umständen nach
einer nötigen Voruntersuchung wie vorheschrieben eingestellt werden.
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Würde auf eine besonders stark vergrößerte Wiedergabe der Bewegungen
verzichtet werden und eine Augenbeobachtung genügen, so würde es am einfachsten
in,der Weise geschehen, daß z. B. in- der elastischen Achse e (Abb. z) ein Spiegel
angebracht wird und mit Hilfe eines Mikroskopes und einer festen. Teilung in diesem
die Bewegungen des Schwerpunktes S in bekannter Art beobachtet werden. In Verbindung
hiermit kann auch mikrophotographische Aufzeichnung, wie bereits h.°kannt, in Anwendung
gebracht werden. Diese Einrichtungen und ebernso, um es noch zu erwähnen, eine mögliche
einfache Zeigerablesung an einer Teilung genügen aber nicht vollkommen und haben
vor allem den Nachteil, .daß wieder nur eine Art,der Beobachtung vorhanden ist,
die gerade im entscheidenden Fall! nicht genügt.
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Um von den angedeuteten Mängeln frei zu sein, ist eine Schreibanordnung
aus Hebelarmen (Abb. 3 und 4) vorgesehen. An einer, z. B. der Achse 8, befindet
sich ein kleiner Spiegel Sp, der einen von einer festem Lichtquelle 15 (Glühlämpchen
o. dgl.), vor der sich ein schmaler senkrechter Spalt befindet, kommenden Lichtstrahl
-nach der mit lichtempfindlichem Schreibpapier 17 belegten Schreibtrommel zurückwirft
'und ihn auf dieser in= folge der Zwischenschaltung einer Zylinderlinse i9 als Punkt
erscheinen läßt. Erforderlich und erfüllbar ist, daß die Heb'elarine in sich und
irr ihrer gelenkigen Verbindung miteinander beim Vorhandensein von Bodenerschütterungen
nicht selbst Zitterbewegungen-ausführen.
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Mit dem Schwerpunkt Ps der Gesamtheit Pendelarm a und Pendelgewicht
P, der durch Abwägen vorher gefunden werden kann, wird für das Aufzeichnen .die
vorgenannte Hebelschreibanor:dnung (vgl. Abb. 3) verbunden. Jedes der Teilgeräte
hat seine besondere Hebelsdhreibanordnung und eine besondere Schreibwalze. Die Anordnung
einer gemeinsamen Schreibwalze für die drei Teilgeräte hat den. Nachteil, daß ein:
Versagen dieser alle Beobachtungen stört. Äußerlich übersichtlicher ist es auch,
wenn jedes Einzelgerät für sich selbständig angeordnet ist.
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Die Ahb. 3 zeigt die grundsätzliche, allgemeine Anordnung der Schreibhebelanordnung
für das den lotrechten Teil der Bodenbewegung anifzeichnende Einzelgerät, und Abb.
4 eine Sdhreibhebeleinrichtung für das Beobachtungsgerät, das den wagerechten Anteil
der Gesamtbodenbewegung aufschreibt. Für beide Fälle ist aus dem Schaubild die Anordnung
der Schreibwalze für Rußschreibart und solche für lichtbildliche Schreibart ersichtlich.
Beide Schaubilder zeigen ferner, was hervorgehoben werden soll, daß ein Aufbau der
Geräteteile in die Höhe vermieden ist, um jede Einwirkung stärkerer Bodenerschütterungen
auf die einzelnen Teile der Schreibanordnung zu unterdrücken.
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Der Schwerpunikt Ps der Gesamtheit Pendelarm a und des Pendelgewichtes
P ist durch einen leichten Verbindungsarm i mit
dem Arm 2
des Winkelhebelarmes 2, 3, d, dessen Drehachse in den Lagern 5 angeordnet sind,
gelenkig nahezu chne Reibung verbunden. Die Achse .I dieses Winkelhebelarmes ist
wagerecht abgeordnet. Die Drehachse 8 des zweiten Schreibhebelarmes 9 ist lotrecht
aufgestellt, und, zwar in dem kleinen Führungsgestell io, i r, 12, (las mit Hilfe
von geeigneten Schrauben entsprechend eingestellt werden kann. Die Verbindung zwischen
dem Arm 3 und dem kurzen Arm ; des zweiten Schreibhebelarmes geschieht durch den
leichten Verbindungsarm 6, der beiderseits gelenkig verbunden ist. Die Vergrößerung
sowohl bei dem ersten wie bei dem zweiten Hebelarm erfolgt durch entsprechendes
Verschieben der kleinen Gestelle und io bis r2. Hierdurch werden die Entfernungen
zwischen die Angriffspunkte der Arme i und 6 auf den Armen 2 und 7 geändert. Die
Verbindungsarme i und 6 sind so gestaltet, daß sie in sich 'verschiebbar sind und
den erforderlichen Einstellungen der beiden Hebelschreibarme 2 und 7 entsprechend
eingestellt werden können. An einem längeren Arm 9 ist eine kleine Gabel
13 für die Aufnahme der Achse 14 des Schreibstiftes 18 befestigt.
Das Ende 18 des Schreibstiftes liegt mit einer feinen Nadel auf dem berußten
Papier 17 leicht auf. Das Schreibpapier 17 ist in bekannter Weise als endloses Band
um zwei Triebrollen gelegt und straff gespannt. Die vordere Triebroh ist mit dem
Triebwerk verbunden. Vor der Papierfläche der vorderen Triebrolle ist eine Zvlinderlinse
ig angeordnet, die für den Bedarfsfall aufgeklappt werden kann. Am unteren Teil
des Dreharmes 8 befindet sich der Spiegel Sp. Auf diesen fallen von der Spaltlampe
i.5 Lichtstrahlen, die von hier nach der Zylinderlinse ig zurückgeworfen werden.
durch diese hindurchgehen und, wenn die lichtempfindliche Schreibart angewendet
werden soll, auf die lichtempfindliche Papierfläche als Punkt erscheinen. Für rein
lichtbildliche Schreibart wird das Schreibwerk 16, 17 mehr vom Spiegel
Sp entfernt, um einen größeren Lichtarm zu haben, oder der Spiegel Sp kann an einem
dritten Dreharm befestigt werden, der mit dem längeren Arm 9 bei der Gabel 13 durch
einen Verbindungsarm gelenkig verbunden «-erden kann.
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In Abb. d. ist der Fall dargestellt, wo der Schwerpunkt Ps sich nicht
in der Lotrechten, sondern in der Wagerechten hin und her bewegt. Ein auffallender
Unterschied besteht in der Anordnung der Schreibhebeleinrichtung nur .beim ersten
mit dem Verbindungsarm 20 gekuppelten Hebelarm 2,1, der hier mit dem Hebelarm 3
in einer gleichen Ebene liegt, und zwar beispielsweise in der lotrechten. Es kann
auch bei dem Gerät für die Aufzeichnung des wagerechten Teiles der Gesamthodenbeivegung
der erste Hebel eine iotrechte Drehachse und ähnlich gebaut sein wie der zweite
Hebelarm. Die weitere Einrichtung der Aufzeichnungsvorrichtung ist die gleiche wie
oben. Von der zeichnerischen Wiedergabe der Dämpfungsvorrichtung, die nicht fehlen
darf, ist der Übersichtlichkeit wegen Abstand genommen. Bemerkt sei nur, daß sie
nicht so eingerichtet werden darf, daß Saug- oder Druckerscheinungen, wie sie bei
gewissen Dämpferbauarten auftreten, vorhanden sein dürfen.