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Einrichtung zum erschütterungsfreien Aufstellen von Meßinstrumenten.
In der Technik spielt die erschütterungsfreie Aufstellung von Meßinstrumenten verschiedener
Art, insbesondere der mit Spiegelablesung versehenen Instrumente, wie Galvanometer,
Mikroradiometer, einegroßeRolle. Um diese Erschütterungen abzuschwächen, sind mehrere
Einrichtungen vorgeschlpgen worden, die aber entweder nur in Sonderfällen angewendet
werden können oder sonstige Nachteile, zum Teil auch nicht genügende Wirkung haben.
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Die bisher am besten wirkende und auch am meisten angewendete Einrichtung
zum erschütterungsfreien Aufstellen von Meßinstrumenten ist die von Julius angegebene
Aufhängung. Sie besteht darin, daß an drei etwa a bis 3 m langen Stahldrähten ein
Gestell aufgehängt wird, welches das Meßinstrument trägt. Die Drähte werden in der
Regel an einem möglichst stabilen Wandbrett oder Wandarm befestigt und sollen durch
das Gewicht des Gestelles merklich gedehnt sein. Bei feinen Messungen soll der Schwerpunkt
des ganzen Gestelles, einschließlich des Meßinstrumentes, sowie der Aufhängepunkt
des im Instrument hängenden Systems ungefähr in die Ebene der Befestigungspunkte
des Gestelles an den Drähten fallen (Schwerpunktsbedingung ). Das Meßinstrument
soll in der Vertikalachse des Gestelles, also zentral aufgestellt sein. Um die Eigenschwingungen
der Aufhängung zu dämpfen, sind am Gestell Flügel angebracht, die in ein mit öl
gefülltes Gefäß tauchen, oder es werden Wattebüs;chel verwendet, die lose auf einer
Unterlage aufliegen.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß. auf mindestens drei nach oben
gerichteten dünnen, elastischen Stäben, die im regelmäßigen Vieleck aufgestellt
sind, ein das Instrument tragendes Gestell mit verhältnismäßig großer Masse ruht.
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Diese Anordnung hat gegenüber der an sich bewährten Juliu.sschen Aufhängung
den Vorzug, daß sie erheblich weniger Raum beansprucht. Sie ist außerdem ortsbeweglich
und kann in allen Räumen auf Tischen oder Fußböden aufgestellt werden. Die Einrichtung
läßt sich leicht in einen vollständig .dichten Luftschutz einschließen und ist so
ausgeführt, daß nur ganz wenige Handhabungen beim Gebrauch vorzunehmen sind, von
denen keine der Willkür des einzelnen überlassen ist. Schwingungen um .eine horizontale
Achse treten nicht auf. Die Schwerpunktsbedingung und die zentrale Aufstellung des
Instrumentes spielen keine Rolle.
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In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Abb. i sind mit i drei dünne elastische Metallstäbe bezeichnet,
die in schweren Dreifüßen z eingespannt sind. Das Gestell nach der Erfindung ist
durch Metallstücke 3 mit den Stäben i starr verbunden. Das Gestell
besteht
aus drei vertikal gerichteten starren Stäben. q. von etwa 5o cm Länge. Diese werden
erstens durch eine starke Holzplatte 5, die das Meßinstrument 6 trägt, und zweitens
durch die darunter befindliche, auf Ansätzen 7 ruhende Diämpfungseinrichtung 8 zusammengehalten.
Die Dämpfungseinrichtung ist ein in sich vollständig geschlossener Körper und besteht
aus mehreren, z. B. vier, übereinandergestel9xen, geschlossenen Blechschalen, die
bis zu einer bestimmten Höhe mit einer Flüssigkeit, ,etwa mit Öl, gefüllt sind.
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Bei der in Abb. a dargestellten Ausführungsform sind die elastischen
Metallstäbe i in einer Grundplatte a eingespannt, die mit Stellschrauben 9 wagerecht
eingestellt werden kann. Die Stäbe ¢ des Gestelles werden durch zwei sternförmige
Gebilde i o (vgl. Abb. g) zusammengehalten. Auf dem oberen Stern i o -steht das
Meßinstrument 6, auf dem unteren die Dämpfungseinrichtung B.
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Durch Schrauben i i kann bei beiden dargestellten Ausführungsformen
der Einrichtung die Höhenlage des Meßinstrumentes 6 beliebig eingestellt werden.
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Die auf ein Meßinstrum:ent wirkenden Erschütterungen können mit Ausnahme
der praktisch nicht in Frage kommenden Drehungen um die Vertikale in eine horizontale
und eine vertikale Komponente zerlegt werden. Die vertikale Komponente führt nur
eine unschädliche Hebung oder Senkung des in dem Instrument hängenden Systems herbei.
Geschwächt werden muß hauptsächlich die horizontale Komponente der Erschütterungen,
denn diese veranlaßt Pendelschwingungen des Systems sowie Rotationen um die Vertikale.
Dies läßt sich dadurch erreichen, .daß die Eigenfrequenz der erschütterungsfreien
Einrichtung weit abliegt von der Frequenz der schnellen Erschütterungen, d. h. die
Eigenfrequenz muß klein, die Eigenschwingungsdauer also groß sein. Das Gestell gemäß
Abb. i und a, das auf drei dünnen .elastischen Stäben i ruht, vollführt nach seitlichem
Anstoßen bei kleinen Amplituden geradlinige periodische Schwingungen in hori-`zontaler
Richtung. Es ist die Schwingungsdauer
worin M die Masse des Gestelles und D die der Stäbe bedeutet. Mit steigender also
Schwingungsdauer.
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Wenn die Schwingungsdauer beispielsweisse zwei Sekunden beträgt, so
ist sie, wie durch den Versuch festgestellt worden ist, so groß, daß Meßinstrumente
auch in Räumen mit starken Erschütterungen auf der Einrichtung ebenso ruhig ste
en wie auf einer JuZiusschen Aufhängung. Außerdem ist bei dieser Schwingungsdauer
die Einrichtung für den Gebrauch vollkommen genügend stabil.
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Die Dämpfungseinrichtung berücksichtigt alle Translationsschwingunganz
gen des Gestelles in horizontaler Richtung sowie die Rotationsschwingungen um die
Vertikale, d. h. alle praktisch vorkommenden Schwingungsarten. Dadurch, daß sich
die ganze Dämpfungsanlage auf dem Gestell befindet, ist keinerlei Verbindung mit
festen Körpern außerhalb der Einrichtung geschaffen; es treten also durch die Dämpfung
keinerlei störende Nebenwirkungen auf.