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Winkelmeßgerät mit Spiegeln. Die Erfindung betrifft einen Winkelmesser,
bei dem ähnlich wie bei Sextanten Winkel durch- Spiegelvorrichtungen gemessen werden.
Die Neuerung beruht darin, däß die spiegelnden Flächen auf den Schenkeln eines Spitzzirkels
so angeordnet sind, daß beim Messen die Schenkel des Zirkels genau die Hälfte des
zu messenden Winkels einschließen.
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Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiele,
und zwar Abb. = den Zirkel in der Draufsicht, Abb. 2 den kleineren Spiegel des Geräts
in
Ansicht und Abb. 3 denselben im Schnitt nach der Linie III-III
der Abb. r und 2, in der Pfeilrichtung der Abb. 2 gesehen. Abb. 4 zeigt den größeren
Spiegel des Geräts in Ansicht und Abb. 5 im Querschnitt nach der Linie V-V der Abb.
i und 4, in der Pfeilrichtung der Abb. 4 gesehen. Die Abb. 6 und 7 erläutern schematisch
die Anwendung des Geräts.
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Am Schenkel i des Spitzzirkels i, 2, 3 (Abb. i) ist der Spiegel 4
befestigt. Zu diesem Zwecke ist der Spiegel 4 mit zwei abwärts gerichteten gebogenen
federnden Lappen 5 (Abb. 2 und 3 ) versehen, zwischen welchen die in den Schenkel
i eingeschraubte Befestigungs- und Stellschraube 6 hindurchgeht. Der Spiegel 4 stützt
sich mit seinem unteren Rande gegen den oberen Rand des Schenkels i. Die Federn
5 stützen sich gegen die untere Kante des Schenkels i. Durch Anziehen oder Lockern
der Schraube 6 kann die genaue Lage der spiegelnden Fläche senkrecht zum Schenkel
i eingestellt werden. Die Schraube 6 hat zwischen den Federn 5 etwas Spielraum,
so daß der Spiegel 4 am Schenkel i auch in der Längsrichtung des Schenkels in engen
Grenzen verstellt werden kann. Die Befestigung des :Spiegels 4 am Schenkel i kann
auch derart erfolgen, daß der Spiegel 4. längs des Schenkels i im größeren ?Maße
verstellt werden kann.
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Neben dem Spiegel 4, und zwar auf der der Drehachse 3 des Zirkels
abgekehrten Seite, trägt der Schenkel i eine Stellschraube 7, deren Ende bei geschlossenem
Zirkel am Schenkel anliegt.
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Der Schenkel 2 des Zirkels trägt den anderen Spiegel B. Dieser ist
am Schenkel 2 mit Hilfe einer vorspringenden Randleiste 9 (Abb. i, 4 und 5) befestigt,
welche sich in ihrer Mitte gegen eine am Schenkel 2 angebrachte Schneide io stützt
und an ihren beiden Enden mittels im Schenkel 2 eingeschraubter Stüllschrauben ii
festgehalten wird. Durch diese Stellschrauben ii kann der Spiegel 8 auf der Schneide
io so eingestellt werden, daß er bei geschlossenem Zirkel genau parallel mit dt,m
Spiegel 4 liegt.
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Das neue Gerät ermöglicht ein schnelles Messen von Winkeln, beispielsweiße
bei der Geländeaufnahme oder bei astronomischen und nautischen Messungen. Bei Anwendung
dieses Geräts werden nicht Winkel zwischen der. Schenkeln. sondern Kreissehnen auf
einem Halbmillimetermaßstabe gemessen. Es fällt hier daher gegenüber einem Sextanten
sowohl der Teilkreis als auch der Schwenkarm und damit auch diejenigen Fehler weg,
die diese Teile mit sich bringen.
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Wie bei Sextanten gleicht der von den beiden Spiegeln 4 und 8 und
daher auch der von den beiden Schenkeln i und 2 des Zirkels eingeschlossene Winkel
der Hälfte des zu messenden Winkels. Da beim vorliegenden Gerät die Kreissehne des
Winkels gemessen wird, so kann gleich der Sinus des halben gemessenen Winkels u
bestimmt werden, weil dieser dem Verhältnis der Hälfte der Kreissehne a zur Länge
des Schenkels b gleicht, denn sin cc (2 = a) -.: b. In den Tafeln
werden Sinuswerte in Dezimalbrüchen angegeben und daher werden gemäß der weiteren
Erfindung die Schenkel i und 2 des Zirkels in der Länge von 125 oder 25o oder 5oomm
gewählt, um die gewöhnlichen Brüche mit den Nennern 125, ?50, 5oo durch Multiplizieren
mit 8, mit 4 oder mit 2 in Dezimalbrüche einfach umwandeln zu können.
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Die Abb.6 und 7 zeigen, daß man ein Decken des wirklichen Bildes des
einen Zielgegenstandes und des gespiegelten Bildes des anderen Zielgegenstandes
erzielen kann, wenn man in den kleinen Spiegel 4 links oder rechts vom großen Spiegel
8 vorbei sieht. Und zwar werden, um diese beiden Bilder in einer Linie zu sehen,
bei der Handhabung des beschriebenen Geräts Winkel, die kleiner sind als 40°, links
vom Spiegel 8 (Abb. 6) und Winkel, die größer sind als 40 ', rechts vom Spiegel
8 (Abb. 7) beobachtet. Der kleinere Spiegel 4., in welchem beobachtet wird, liegt
etwa, z. B. um i cm, dem Kopfe 3 des Zirkels näher als der größere Spiegel B.
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Bei geschlossenem Zirkel liegen die beiden Spiegel .4 und 8 parallel
zueinander und etwa il/. cm voneinander entfernt. Wenn mit dem kleinen Spiegel .f,
z. B. links vom großen Spiegel 8, eine gerade senkrechte Kante angezielt wird, so
erscheint ihr vom großen Spiegel 8 zurückgeworfenes Bild im kleinen Spiegel 4 in
Verlängerung der wirklichen Kante.
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Der Winkel, welchen Richtungen von einem bestimmten Standpunkte aus
nach zwei gegebenen Punkten miteinander einschließen, wird so gemessen, daß zunächst
mit geschlossenem Zirkel der rechte Punkt etwa über die Mitte eines Spiegels angezielt
wird. Sodann wird die Schraube 7 gedreht und dadurch die Schenkel des Zirkels etwas
auseinander gebracht, so daß man sie einzeln anfassen kann. Nach dem teilweisen
Offnen der Schenkel i und 2 wird der Zirkel mit dem Zeigefinger und Daumen der rechten
Hand an den Spitzen so weit geöffnet, bis sich das Bild des rechten Punktes im Spiegel
8 mit dem linken Punkt auf einer gemeinsamen senkrechten Linie deckt. Mit der linken
Hand wird hierbei der Zirkel am Kopf 3 gehalten. Nach der Messung kann man die Länge
der Kreissehne auf einem Halbmillimetermaßstabe ablesen und den Sinus aus dem Verhältnis
ihrer halben Länge zu der Länge des Zirkelschenkels den Wert des sin für den halben,
mit den Zirkelschenkeln eingestellten
Winkel bestimmen, oder man
kann auf einen Kreisbogen, dessen Radius der Schenkellänge des Zirkels entspricht,
also von r25, 250 oder 500 mm Halbmesser die Kreissehne zweimal übertragen.
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Die Prüfung und Berichtigung des Geräts geschieht folgendermaßen:
Wenn beim geschlossenen Zirkel das gespiegelte Bild einer angezielten Linie (am
besten einer wagerechten Linie) höher oder tiefer erscheint als die Linie selbst,
so wird der Spiegel 4 durch Drehen der Schraube 6 in senkrechter Richtung berichtigt.
Dadurch wird die Feder 5 entweder flacher gedrückt oder gelockert. Hierbei neigt
sich der Spiegel 4 zurück oder nach vorn, bis die angezielte Linie und ihr Spiegelbild
zusammenfällt.
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Erscheint das gespiegelte Bild beim geschlossenen Zirkel links oder
rechts von dem wirklichen Ziel, so wird der Spiegel 8 durch die Schrauben ii berichtigt,
indem die eine Schraube gelockert und die andere angezogen wird, bis das Ziel und
Spiegelbild zusammenfallen. Der Spiegel 8 verschwenkt sich dabei um die senkrechte
Schneide io.
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Die Anwendung des Geräts ist folgende Angenommen, es sei durch Anschneiden
und Decken des Bildes einer Meßlatte mit einer anderen Latte die Kreissehne des
Winkels
bei einer Länge des Schenkels von z25 mm bestimmt. Da mit dem Zirkel zunächst ein
Viertel des zu ermittelnden Winkels bestimmt wird, so ist
also
nach den Tafeln= 12'14 und a - 50'40. 'Da man genau i/5 von einem halben
Millimeter abschätzen kann, so beträgt der mögliche Fehler
was annähernd einer Minute entspricht.
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Dieses Gerät hat große Bedeutung für Vermessungen im Gelände. Es ermöglicht
hier, die gemessenen Winkel schnell aus dem Raume unmittelbar auf das Papier zu
übertragen. Dabei fällt das umständliche Zentrieren und Nivellieren des Meßtisches
und die damit verbundenen Fehler weg. Wenn ein richtig eingestelltes Gerät auf zwei
senkrechte Meßlatten eingestellt wird und die Bilder der Meßlatten zum Decken gebracht
werden, so wird bereits dadurch das Gerät von selbst in diejenige Lage gebracht,
in der die beiden Spiegel senkrecht stehen und die Zirkelebene eine wagerechte ist.
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Ein anderes Anwendungsbeispiel ist folgendes: Von einer Stelle
A aus werden Punkte B
und C angezielt, bis sich das Bild des einen
im Spiegel mit dem anderen Punkte im Räume deckt. Die Entfernung der Punkte
A und B
wird gemessen und im bestimmten Maßstabe auf das Papier aufgetragen.
Die Punkte auf dem Papier werden mit A', B', bezeichnet. Um die Punkte A', B', als
Mittelpunkte werden Kreisbögen mit einem Radius von 125 mm (bei Anwendung eines
x25 mm langen Zirkels) beschrieben. Die Sehnen der gemessenen Winkel CAB und
ABC werden von der Grundlinie A', B', auf die Kreisbögen zweimal aufgetragen
und die Endpunkte mit den Mittelpunkten A', B' verbunden. Die beiden Strahlen
schneiden sich in einem Punkte C, wonach die Entfernung dieses Punktes
C von den gegebenen Punkten A', B' in dem gewählten Maßstabe unmittelbar
gemessen werden kann. Da diese Messungen sehr schnell durchgeführt und die die Kreissehnen
bestimmenden Zahlen signalisiert werden können, so ist dieses Gerät auch als Entfernungsmesser
verwendbar.
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Mit großem Vorteile kann ferner dieses Gerät in der Astronomie und
Nautik angewendet werden, wo die Aufgaben graphisch gelöst werden können. Wenn zum
Messen der Sonnenhöhe ein künstlicher Horizont und ein schwarzes Glas benutzt werden,
so können wichtige Aufgaben der Nautik gelöst werden. Es kann z. B. nach der gegebenen
geographischen Breite, Sonnenhöhe und Deklination die Sternzeit bestimmt werden,
oder es kann, wenn die Deklination, die Sternzeit und die Sonnenhöhe gegeben sind,
die geographische Breite bestimmt werden. Solche Aufgaben erfordern beim Lösen mit
Hilfe der sphärischen Trigonometrie viel Zeit, während sie mit Hilfe des vorliegenden
Geräts sehr schnell mit der erforderlichen Genauigkeit gelöst werdenkönnen. Diese
schnelle Arbeit ist insbesondere in der Nautik vorteilhaft und wichtig.