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Nach dem Sextantenprinzip konstruierter Höhenmesser Beim gewöhnlichen
Sextanten wird das Bild des beobachteten Himmelsobjekts durch Spiegelung an zwei
Spiegeln, dem großen und dem kleinen Spiegel, ins Gesichtsfeld eines nahezu horizontal
gehaltenen Fernrohres gebracht und mit dem Bild der im selben Azimut liegenden Kimme
durch Drehung des großen Spiegels in Deckung gebracht. Der Höhenwinkel des Objekts
über der Kimme wird dann am Kreis abgelesen. Die Ortsbestimmung verlangt aber die
Winkelhöhe über dem astronomischen Horizont. Da der Winkel zwischen diesem Horizont
und der Kimmrichtung nur bekannt ist, wenn die Meereshöhe des Beobachters gegeben
ist, so ist der Sextant im allgemeinen unbrauchbar im Flugzeug.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Anwendung des Sextanten auf
irgendeine Meereshöhe auszudehnen. Zu dem Ende wird das Gerät, welches entsprechend
dem Sextantenprinzip mit einem dem Objekt zugekehrten, drehbaren großen Spiegel
und einem im reflektierten Strahlengang des letzteren liegenden kleinen Spiegel
versehen ist, noch mit zwei fest miteinander verbundenen Spiegeln ausgerüstet, welche
beide vor dem Beobachtungsfernrohr angeordnet sind und von denen der eine die von
einem Spiegel herkommenden, einerseits vom. Objekt und andererseits von der Kimme
ausgesandten Strahlen und der zweite ungefähr entgegengesetzt gerichtete, von der
Gegenkimme kommende Strahlen dem Fernrohr zuführt. Es besteht dann die Möglichkeit,
auf Grund der Ables-ungen bei der Beobachtung des Objekts einerseits und bei Parallelstellung
des großen und des kleinen Spiegels andererseits die Winkelhöhe des Obj ekts, auch
ohne Kenntnis der Lage des astronomischen Horizonts für den Beobachtungsort zu kennen,
zu bestimmen.
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In Fig. i ist das Gerät schematisch dargestellt. A ist der
große Spiegel, B der kleine Spiegel, Cl und C. zwei ungefähr rechtwinklig
zueinander stehende Spiegel, F ein gebrochenes Fernrohr und E die Kreisteilung.
Die Bedeutung der dem Fernrohr F vorgeschalteten Spiegel Cl, C2 wird aus nachstehender
Erläuterung der in Fig. 2 und 3 dargestelltem, Strahlengänge ersichtlich.
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HI-OHM (Fig.2) sei eine horizontale Linie (Repräsentant des astronomischen
Horizonts). Die Richtung 0H1 wird durch den Spiegel Cl nach OH,' gespiegelt und
die gegenüberliegende Richtung OH. durch den Spiegel nach 0H2 . Der
Winkel Hi -OH,;' zwischen dein gespiegelten Richtungen ist gleich 1863 -
2 wo Y den Winkel zwischen den beiden Spiegeln Cl und C2 bedeutet.
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In Fig. 3 ist der Strahlengang bei der Beobachtung eines Objekts dargestellt,
welcher zusätzlich zu Fig. 2 noch den Gang der vom Objekt und der von der vorderen
und von der hinteren Kimme 1(l bzw. K2 kommenden Strahlen zeigt. Der vom Objekt
S kommende Strahl wird dreimal, nämlich von dem großen und dem kleinen Spiegel und
dem Spiegel Cl, in Richtung OS' gespiegelt. Es sei R die Kreisablesun,g bei der
Beobachtung, RD die Ablesung
bei der Parallelstellung der zwei
S@extantenspieg e1 und x die Neigung des Strahles BO gegen den astronomischen
Horizont, dann ist die astronomische Winkelhöhe des Objekts gegeben durch h = R
- Ro -f - x. Ra wird wie beim gewöhnlichen Sextanten bestimmt.
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Es sei nun O1(1 die Richtung nach der vorderen Kimme und 0K2 diejenige
nach der gegenüberliegenden Kimme, ferner OIKl' und 0I(2' die von den Spiegeln.
Cl und C2 bzw. Bespiegelten Richtungen. Beide Kimmlinien liegen bei Beobachtung
auf dem Meere oder auf ebenem Gelände gleich tief unter dem Horizont, so daß auch
die Bespiegelten Richtungen OKt' und 0I(2 gleiche Winkel bzw. mit OH.' und 0H2 einschließen.
Die Mittelrichtung zwischen OK,' und 0K2 ist daher auch die Mittelrichtung zwischen
OHI' und 0H2. D'er Winkel x kann gefunden werden, wenn der Strahl 0S' in dieser
Mittelrichtung liegt. Dieser Zustand kann aber beobachtet werden, indem der Beobachter
den großen Spiegel. dreht, bis im Gesichtsfeld das Bild des Objekts halbwegs zwischen
den Bildern der zwei Kirnrnl;nien steht. In diesem Falle ist der Winkel x gleich
9o° weniger dem Winkel y zwischen den Spiegeln. Die Winkelhöhe eines Objekts über
dem astronomischen -Horizont kann also gefunden werden, wenn der Winkel y unveränderlich
bleibt. Zu diesem Zwecke werden als Spiegel zweckmäßig die versilberten Kathetenflächen
eines nahezu rechtwinkligen Prismas benutzt. In der Ausführung wird man die versilberten
Flächen entweder durch planparallele Platten,oder durch rechtwinklige Prismen schützen.
Ebenso wird man den Winkel etwas größer als 9o° wählen, damit die Bilder der Kimmen
nicht durch übergelagertes Himmelslicht geschwächt werden. Die beiden Spiegel Cl
und C2 würden vorteilhaft die von vorn und hinten kommenden Strahlen; nach unten
in ein Fernrohr spiegeln., dessen. Okularende ungefähr rechtwinklig zu der optischen
Achse des Objektivs ist. Die bis zu mehreren tausend Meter Höhe in Frage kommende
Divergenz der Strahlen ist so gering, daß sämtliche Bilder im Gesichtsfeld des Okulars
erscheinen. Wie beim gewöhnlichen Sextanten muß der Kreis die Veränderung der relativen
Lage des großen und kleinen Spiegels richtig anzeigen; dagegen brauchen das Prisma
mit den beiden spiegelnden Flächen und das Fernrohr nicht unbedingt ihre Lage zu
bewahren. Bei relativ fester Stellung der zwei Sextantenspiegel behalten sämtliche
Bilder ihre relative Lage, und beim Neigen des Geräts ändern sie zusammen ihre Lage
im Gesichtsf eld.
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Die Entfernung der im Gesichtsfeld sichtbaren Bilder der zwei Kimmen
hängt von der Meereshöhe ab. Letztere kann also aus der mit einer Skala gemessenen
Entfernung der Bilder der beiden Kimmen bestimmt werden. Es empfiehlt sich daher,
im Gesichtsfeld des Fernrohrokulars .eine aufrecht stehende Skala vorzusehen, welclhe
dein Abstand der beiden Kimmenbilder zu messen gestattet.
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Das Gerät ist in Luftfahrzeugen auch über nicht völlig ebenem Gelände
bei normalen Flughöhen mit hinreichender Genauigkeit des Meßergebnisses verwendbar.