DE610792C - Winkelmessinstrument - Google Patents

Winkelmessinstrument

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DE610792C
DE610792C DEA65115D DEA0065115D DE610792C DE 610792 C DE610792 C DE 610792C DE A65115 D DEA65115 D DE A65115D DE A0065115 D DEA0065115 D DE A0065115D DE 610792 C DE610792 C DE 610792C
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prism
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telescope
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00Measuring angles
    • G01C1/08Sextants

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

  • Winkelmeßinstrument Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung und Vervollkommnung von Winkelmeßinstrumenten, insbesondere des Sextanten. Die beiden bei solchen Instrumenten bisher üblichen Spiegel, von denen der eine drehbar, der andere fest ist, sind durch ein einziges totalreflektierendes Prisma, das mit der Alhidade oder dem Teilkreis fest verbunden ist, ersetzt.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, die beiden Spiegel von Sextanten durch zwei total reflektierende Prismen zu ersetzen, hauptsächlich zu dem Zwecke, dem Gerät die Möglichkeit einer größeren Winkelmessung (bis zu i8o°) zu verleihen, wobei die Nachteile des größeren Gewichtes, des größeren Umfanges und des höheren Preises des Gerätes in Kauf genommen wurden. Es ist auch vorgeschlagen worden, nur den einen Spiegel bei Sextanten durch ein Prisma zu ersetzen und den zweiten Spiegel beizubehalten.
  • Die Erfindung stützt sich auf folgende Erwägungen a) Da es sich gezeigt hat, daß die Längenmessungen durch die Mondentfernungen ungenau sind (die bedeutendsten astronomischen Jahrbücher haben aufgehört, die entsprechenden Daten zu veröffentlichen), besteht für den Seemann keine Notwendigkeit mehr, Winkel über go° hinaus zu messen.
  • Da bei den Landmessungen das Reflektionsinstrument durch den Theodolit ersetzt wurde, hat das Bestreben einer Vervollkommnung des -Sextanten über eine Winkelmessung von go° hinaus - in Anbetracht der Zunahme des Gewichtes, Umfanges und Preises des Instrumentes - keinen Zweck mehr. Dagegen wird gemäß der Erfindung ein Gerät durch Vereinfachung und Verminderung von Gewicht, Umfang und Preis vervollkommnet.
  • b) Die Verwendung von zwei reflektierenden Elementen an einem Winkelmesser hat einzig und allein den Zweck, die beiden Bilder entweder beide aufgerichtet oder beide verkehrt erscheinen zu lassen. Diese Forderung --wäre unentbehrlich, wenn man einen ästhetischen Zweck verfolgte; wenn es sich dagegen nur um Winkelmessungen handelt, so bieten zwei entgegengesetzt gerichtete Bilder mannigfache und wertvolle Vorteile, wie unten gezeigt wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend an einer zeichnerisch dargestellten beispielsweisen Ausführungsform erläutert.
  • Fig. i zeigt das Instrument und seine Wirkungsweise in schematischer Darstellung. Fig. z zeigt das Bild des Beschauers bei Bestimmung der Instrumentenkonstanten, d. h. die beiden Bilder der Sonnenscheibe. Fig. 3 zeigt das Bild des Beschauers bei der Sextantenablesung (Sonnenscheibe und Horizont).
  • Wie Fig. i zeigt, befindet sich vor dem Objektiv L eines Fernrohres ein Prisma A-B-C-D von gleichschenkligem Schnitt und abgeschnittener rechtwinkliger Kante, welches sich zusammen mit der Schiene einer Alhidade R bewegt. Das Prisma ist derartig drehbar angebracht, daß bei jeder Stellung desselben nur die eine Hälfte des Objektivs L abgedeckt wird. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß die Kante D des Prismas mit der auf der optischen Achse des Fernrohrs .gelegenen Drehachse der Schiene R zusammenfällt. Auf diese Weise bekommt die eine Hälfte des Objektivs L die Lichtstrahlen direkt, als ob das Prisma überhaupt nicht vorhanden wäre, während die andere Hälfte die zuvor durch das Prisma gegangenen Strahlen erhält. , Wie die Fig. z zeigt, .gelangt der von einem Gegenstand Q herkommende Strahl q, q: direkt in das Fernrohr und gibt, bei Verwendung eines astronomischen Fernrohres, für den Beschauer ein umgekehrtes Bild vom Gegenstand Q. Dagegen wird das von dem Gegenstand P ausgehende Strahlenbündel p, p1, p2, p$, p4 bei Durchquerung des Prismas zweimal an den Kathetenflächen gebrochen und einmal an der Hypotenusenfläche total reflektiert, bevor es in das Fernrohr gelangt. Infolge der Reflexion in p2 sieht man durch das astronomische Fernrohr vom Gegenstand P ein Bild, welches zwar seitenverkehrt, jedoch in der Höhe aufgerichtet ist. Man wird, mit anderen Worten, den Gegenstand P wie in einem Spiegel beobachten können.
  • Der Beobachter sieht im Fernrohr zwei Bilder: den Gegenstand Q verkehrt, den Gegenstand P aufgerichtet. Das Bild von Q bewegt sich nur mit der Bewegung des Fernrohres, das Bild von P bewegt sich mit der Drehung von Prisma und Schiene.
  • Es ist ohne weiteres klar, daß diese schematisch dargestellte Einrichtung sich - zum Messen des Winkels zwischen zwei Gegenständen Q und P eignet, indem man die Ebene des Teilkreises in die durch Q und P gehende Ebene bringt, Q anvisiert und die das Prisma tragende Schiene so lange dreht, bis die von P auf .das Prisma fallenden Strahlen von diesem in das Fernrohr geworfen werden, und P im Fernrohr erscheint. Durch mikrometrische Verschiebung der Schiene bewirkt man die Einstellung des verkehrten Bildes von Q mit dem aufgerichteten Bild von P und liest auf dem Teilkreis .den von der Schiene durchlaufenden Winkel ab.
  • Die beschriebene Vorrichtung kann auch zum Messen von kleinsten bis zu leicht negativen Winkeln dienen. Diese wertvolle Eigenschaft ist auch für die Bestimmung der Instrumentenkonstanten wichtig, und es ist klar, daß dies nicht mit Spiegeln erreicht werden kann.
  • Es bedarf keiner Erwähnung, daß der Konstrukteur einen Spielraum von einigen Zentimetern zwischen Objektiv und Prisma, zwecks Einfügung von schwarzen oder farbigen Gläsern, lassen wird.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet gegenüber den gewöhnlichen Sextanten folgende wichtige Vorteile: Die Verwendung eines einzigen Prisma ermöglicht eine viel gedrungenere, kleinere und leichtere Bauform des Instrumentes, z. B. den Ersatz des Kreisbogens durch einen kleinen Kreis, wobei sich das Prisma zusammen mit dem Teilkreis dreht, während die gegenüberliegenden Ablesemikroskope mit dem Rahmen fest verbunden bleiben.
  • Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die langwierigste und unstetigste aller bei den üblichen Sextanten notwendigen Justierungen, nämlich die des genauen Parallelismus zwischen den beiden (festem und drehbarem) Spiegeln, ausgeschaltet; bei Verwendung eines einziges Prismas genügt es, daß. die Prismenkante senkrecht zur Bogenebene bleibt.
  • Die übliche Methode zur Bestimmung der Instrumentenkonstante besteht in der Sonnenkollimation. Da es äußerst schwierig und mühsam ist, die beiden Bilder der Sonnenscheibe genau zur Deckung zu bringen, zieht man vor, den oberen bzw. unteren R_ and des einen Bildes mit dem unteren bzw. oberen Rand des ianderen Bildes zu kollimieren. Es kann dann die Instrumentenkonstante nur durch Mitberechnung des Sonnenhalbmessers berechnet werden.
  • Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die Bestimmung der Instrumentenkonstante ohne Mitberechnung des Sonnenhalbmessers, weil das eine Bild aufgerichtet, das andere verkehrt gesehen wird, so .daß die Berührung der beiden Bilder (Kollimation) immer zwischen gleichnamigen Rändern erfolgt, wie Fig. a verdeutlicht, wobei a den oberen Rand, b den unteren Rand des Prismenbildes P, a' und b' den oberdn bzw. unteren Rand des Gegenstandes Q zeigt.
  • Jede Sextantenbeobachtung wird vor der Berechnung (Auswertung) in ein Buch (Tagebuch, Loggbuch) eingetragen, und zwar bei Sonnen- oder Mondbeobachtungen mit der Angabe, ob der obere oder ob der untere Rand der Sonne bzw. des Mondes (P in Fig. 3) mit dem Horizont (e - e') in der Fig. 3 kollimiert wurde. Manchmal wird die Beobachtung so aufgezeichnet, wie sie im Fernrohr erscheint (d. h. umgekehrt zum wirklichen Phänomen), meist aber so, wie sie dem wirklichen Phänomen entspricht. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit von ausführlichen Beschreibungen in den Büchern, da sonst eine stete Möglichkeit von Mißverständnissen und die Unmöglichkeit einer Nachkontrolle von dritter Seite gegeben wäre.
  • Diese Quelle von Irrtümern ist bei dem beschriebenen Instrument gemäß der Erfindung ausgeschlossen. Da das eine Bild der Sorme bzw. des Mondes immer aufgerichtet erscheint, ist der scheinbar zusammengepaßte Rand tatsächlich auch der im Naturphänomen kollimierende Rand.
  • Während die üblichen Sextanten verkehrte, d. h. schwer erkennbare Bilder liefern, gibt das Gerät der Erfindung ein aufgerichtetes, d. h. gut erkennbares Bild. Welchen Vorteil dies bedeutet, erkennt man daraus, daß einige Konstrukteure von Sextanten nicht gezögert haben, zur Erreichung dieses Zieles anstatt des astronomischen Fernrohres ein galiläisches Fernrohr trotz seiner bekannten Nachteile zu verwenden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Winkelmeßinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, zusammen mit der Alhidade -oder dem Teilkreis sich bewegendes Prisma vorgesehen ist, so daß das Bild des einen kollimierenden Gegenstandes, z. B. Horizont, verkehrt, das Bild des anderen, z. B. der Sonne, aufgerichtet erscheint. . "
DEA65115D 1932-02-18 1932-02-18 Winkelmessinstrument Expired DE610792C (de)

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DEA65115D DE610792C (de) 1932-02-18 1932-02-18 Winkelmessinstrument

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DE610792C true DE610792C (de) 1935-03-18

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ID=6943701

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DEA65115D Expired DE610792C (de) 1932-02-18 1932-02-18 Winkelmessinstrument

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