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Künstlicher Horizont Die Erfindung bezieht sich auf einen künstlichen
Horizont, welcher mit einem durch die Wirkung der Schwere sich selbsttätig einstellenden
sogenannten Umkehrprisma, d. h. einem Prisma mit zwei brechenden und einer reflektierenden
Fläche, versehen ist. Bei den bekannten, in Verbindung mit einem Sextanten benutzten
künstlichen Horizonten dieser Art wird die selbsttätige Einstellung des Umkehrprismas
unter dem Einfluß der Schwerkraft dadurch erzielt, daß das Umkehrprisma an einem
Pendel angeordnet ist. Bei diesem Instrument kann ein etwa durch Dejustierung eingetretener
Fehler durch das Instrument selbst nur bei klarer Kimme auf See bestimmt werden.
Bei normalen Anwendungsfällen des Instruments ist diese Bedingung aber nicht erfüllt,
weil ein derartiges Instrument gerade für solche Fälle bestimmt ist, bei denen die
Kimme nicht sichtbar ist, z. B. für Beobachtung bei Nacht und im Nebel.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung derartiger künstlicher Horizonte
mit unter dem Einfluß der Schwerkraft sich einstellendem Umkehrprisma und erreicht
den Zweck dadurch, daß Vorsorge getroffen wird, daß jede der beiden brechenden Flächen
des Umkehrprismas nach Wahl des Benutzers als Eintrittsfläche für die vom Objekt
ausgehenden Strahlen benutzt werden kann, wodurch erreicht wird, daß dem Beobachter
bei zwei um 18o° gegeneinander verdrehten Einstelllagen des Geräts zwei bestimmte
Beobachtungsrichtungen dargeboten werden, welche derart zu der vom Auge des Beobachters
zum Horizont führenden Richtung orientiert sind. daß diese gerade in der Mitte zwischen
den zwei Beobachtungsrichtungen liegt.
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Bei Anwendung eines Gerätes mit einem derartigen, z. B. schwimmend
angeordneten Umkehrprisma für Niv ellierungszwecke, wobei die Beobachtungsobjekte
von Skalenstrichen auf einer Meßlatte gebildet «erden, ist für jede der zwei Beobachtungsrichtungen
bei um 18011 gegeneinander verdrehten Prismeneinstellungen der Teilstrich der Meßlatte
gegeben, der in der betreffenden Richtung liegt, und hiermit halbwegs zwischen beiden
Teilstrichen derjenige Teilstrich der Meßlatte, welcher vom Auge des Beobachters
gegen den Horizont führt, also die Horizontalrichtung.
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Für Höhenmessungen wird das Umkehrprisma, wie an sich bekannt, mit
einem Sextanten verbunden und befindet sich zwischen dem kleinen Spiegel und dem
Fernrohr. Für jede der zwei oben gekennzeichneten Beobachtungsrichtungen bei um
18o° gegeneinander verdrehten Prismenstellungen wird die Winkelhöhe des beobachteten
Objektes mit Bezug auf die Beobachtungsrichtung erhalten und hiermit die Winkelhöhe
des Objektes mit Bezug auf die Richtung, welche halbwegs zwischen beiden liegt,
nämlich auf die Horizontrichtung.
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Der neue künstliche Horizont mit auf einer Flüssigkeit schwimmendem
Umkehrprisma ist auf der Zeichnung wesentlich schematisch in einem Längsschnitt,
d. h. in einem Schnitt in der Richtung, in welcher das Instrument gegen das Objekt
hin zu halten ist, dargestellt, und zwar in
Fig. r in der einfachen
Ausführung, wie für die Horizontalbestimmung unter Meßlattenbeobachtung geeignet,
und in Fig. 2 und 3 in Verbindung mit einem auf der Zeichnung schematisch angedeuteten
Sextanten.
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Das Umkehrprisma ist mit a bezeichnet. Dasselbe ist auf eine Platte
b montiert und schwimmt, wie für den Spiegel eines künstlichen Horizonts an sich
bekannt, in einer Ouecksilber füllung c eines Gehäuses d, welches auf gegenüberliegenden
Seiten mit Fenstern e bzw. f versehen ist, die den brechenden Flächen g bzw.
h des Prismas vorgelagert sind. i bezeichnet ein Fernrohr, welches sowohl vor das
Fenster e als auch vor das Fenster f gesetzt werden kann. Die Verwendung des Instruments
zur Aufsuchung der Horizontalrichtung in der Höhe des Auges des Beobachters geschieht
so, daß man gegen ein ungefähr im Horizont liegendes entferntes Ziel, z. B. eine
Meßlatte, hin visiert und den Teilstrich fixiert, den man gleichzeitig durch das
Prisma hindurch als auch am Prisma vorbei bei Deckung beider Bilder beobachtet.
Dann steht das Objekt so, daß das z. B. auf die Fläche h auffallende Strahlenbündel
parallel zu dem die Fläche g verlassenden Strahlenbündel verläuft.
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Wenn man dann das Gehäuse d um rßo° dreht, so daß jetzt nicht die
Prismenfläche h, sondern die Prismenfläche g dem Ziel zugekehrt ist, und richtet
das Instrument wieder auf das Ziel und fixiert den Teilstrich der Meßlatte, der
bei der Beobachtung durch das Prisma mit dem direkt beobachteten Teilstrich zusammenfällt,
dann liegt die vom Auge des Beobachters zu der Mitte des Abstandes zwischen den
beiden fixierten Meßlattenstrichen führende Linie in einer horizontalen Ebene. .
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Ein besonderer Vorzug des neuen Gerätes liegt darin, daß die Ermittlung
der Lage des Horizonts nicht an eine bestimmte Orientierung des Fernrohrs zum Prisma
gebunden ist. Es genügt, das Fernrohr i in irgendeiner Lage vor die Fenster e, f
zu bringen und die Beobachtung dann in der beschriebenen Weise auszuführen. Man
kann also auch das Gehäuse d mit dem Umkehrprisma drehbar im Gestell des Gerätes
lagern und dem Fernrohr eine feste Lage am Gestell geben.
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Das Umkehrprisma mit unter dem Einfluß der Schwerkraft sich selbsttätig
einstellender Reflexionsfläche in der für einen künstlichen Horizont beschriebenen
Ausbildung und Anordnung kann auch mit Erfolg zur Schaffung eines Höhenmessers benutzt
werden. Dazu ist nur nötig, dasselbe an einem Spiegelsextanten derart anzuordnen,
daß es sich zwischen dem festen Spiegel des Sextanten und dem Beobachtungsfernrohr
befindet, wie in den beiden Fig. 2 und 3 schematisch veranschaulicht, wobei jede
der beiden Figuren eine der beiden Arbeitsstellungen des Vmkehrprismas am Sextanten
zeigt und der der vorzunehmenden Einstellung des drehbaren Spiegels des Sextanten
entsprechende Strahlengang für die beiden Prismenlagen in den Figuren angedeutet
ist.
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Das Umkehrprisma ist wieder mit a bezeichnet und schwimmt vermittels
eines Schwimmers b in einer Ouecksilberfüllung c eines Gehäuses d. Das Gehäuse ist
auf eine am Körper des Sextanten befestigte Tragleiste k aufgesetzt. Der feste Spiegel
des Sextanten ist mit l und der drehbare mit m bezeichnet. P bezeichnet ein
fernes Objekt.
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Um die Höhe des Objekts P zu bestimmen, stellt man bei jeder der beiden
in den Fig. -a und 3 dargestellten Lagen des Umkehrprismengehäuses auf der Tragleiste
k den Spiegel in so ein, daß man die vom Objekt P herkommende Strahlung gleichzeitig
durch das Umkehrprisma hindurch als auch an demselben vorbei durch das Fernrohr
i sieht. Die Einstellung der Alhidade n an der Sextantenteilung o sei bei der einen
Lage des Umkehrprismas A und bei der anderen B. Die Höhe des Objekts P über dem
Horizont ist dann
Die Richtigkeit dieser Formel ergibt sich aus der einfachen Überlegung, daß für
den Fall eines Objektes P, dessen Höhe für die Beobachtung bei der einen Prismenlage
durch das Fernrohr i eine Parallelstellung der Spiegel L, m verlangt, die Sachlage
die gleiche ist wie bei dem Fall des künstlichen Horizonts, d. h. bei Verwendung
des Geräts für sich ohne Sextant, wo das Instrument z. B. , gegen eine Meßlatte
gerichtet wurde, an welcher ein Teilstrich zur Beobachtung gelangte, der ebensoviel
unter bzw. über dem Horizont lag, als der bei der Umkehrung des-Prismas beobachtete
Teilstrich sich über bzw. unter dem Horizont befand. Der Parallelstellung der Spiegel
L, m entspricht die Einstellung der Alhidade n auf den Teilstrich Null der
Teilung o. Wenn nach Umkehrung des Prismas auf der Leiste k die Alhidade auf den
Teilstrich A' eingestellt werden muß, um die doppelte Beobachtung der von P herkommenden
Strahlung zu ermöglichen, dann bedeutet das, daß diese Strahlung, welche oberhalb
des Horizonts in der gleichen Neigung zum Horizont verläuft wie die erst beobachtete
Strahlung unterhalb des Horizonts, mit der letzteren einen Winkel von A'-Graden
einschließt, so daß die Höhe des Objekts über dem
ist. Entsprechend ist bei einem von Null abweichenden kleineren Ablesungswert
dieser
dem gräßeren Ablesungswert hinzuzuschlagen und zur Ermittlung der H';lie des Objekts
über dein Horizont die Summe beider Ablesungen zu halbieren.