DE63649C - Einfacher Mefsapparat für Horizontal- und Verticalmessungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

Patentirt im !Deutschen Reiche vom 27. Mai 1891 ab.

Ein den Anforderungen entsprechendes Mefsinstrument für Forsttaxatoren, Culturingenieure, Bautechniker, Topographen zu Messungen, bei welchen nicht die Genauigkeit der Theodolithmessungen erforderlich ist, giebt es bisher nicht.

Es sind wohl Instrumente für Vertical- und Horizontalmessungen bekannt, welche jedoch hauptsächlich zu Lehrzwecken dienen und deren Verwendung für die Praxis ausgeschlossen erscheint, so z. B. der unter No. 57678 patentirte Winkelmesser. Letzterer ist für Schulzwecke ein ä'ufserst sinnreiches Instrument, kann jedoch zur unmittelbaren Höhenmessung, ζ. B. der von stehenden Bäumen, zum Procentnivelliren, ferner zur Azimuthaimessung mittelst Bussole nicht gebraucht werden. Ebensowenig ersetzt es die Setzwaage und den Böschungsmesser zum Abstecken von Querprofilen und ist nicht im Stande, vergleichende Aufschlüsse über die Wechselbeziehungen zwischen Grad und Procent, zwischen Kreis und Quadrat zu geben. ,

Das vorliegende neue Instrument trägt allen diesen Uebelständen Rechnung. Seine Construction ist folgende:

Eine quadratische Platte α aus Holz, Metall, Xilolith oder sonst entsprechendem Material wird kreisrund ausgedreht und mit einer Nuth versehen, so dafs eine mit einem Nuthvorstofs c versehene, genau kalibrirte Drehscheibe b zwischen dieselbe concentrisch drehbar eingelegt werden kann.

Fig. ι zeigt eine Ansicht der einen Seite der Platte a, Fig. 2 eine solche der anderen Seite, Fig. 3 eine Stirnansicht, Fig. 4 einen Querschnitt; Fig. 5 und 6 zeigen eine Seitenansicht. Durch vier kreuzweise angeordnete, je 45 ° von den Diagonalen und gleich weit vom Centrum abstehende, theilweise in die Drehnuth eingreifende Löcher d (auf den gekreuzten Mittellinien des Quadrats) von der Form eines mit der Spitze dem Mittelpunkt zugekehrten gleichseitigen Dreiecks läfst sich die Scheibe, deren Nuthrand von.45° zu 45⁰ genau eingeschnittene, den Löchern d entsprechende Einkerbungen c, Fig. 4, besitzt, mittelst eingesteckter prismatischer Nägel D (von dem Querschnitt" eines gleichseitigen Dreiecks) in verschiedenen Lagen feststellen, was, wie später ersichtlich werden wird, der ganzen Anordnung sehr zum Vortheil gereicht und aus dem ursprünglich geplanten Horizontalwinkelmefsinstrument ein Universalinstrument entstehen läfst. Die prismatischen Nägel sind, wie aus Fig. 20 und 21 ersichtlich, Oben mit einem Kopf E versehen, in welchen eine konische, in der Schleife eines mit einer kleinen Glasperle oder dergleichen L versehenen Seidenfadens F gefafste Nadel G eingesteckt werden kann.

Diese Einrichtung dient, wie weiter unten beschrieben, für den Hypsometer.

Auf dem äufsersten Ring der Drehscheibenoberfläche und an dem sich hieran anschliefsenden, des rund ausgedrehten Quadratrahmens ist eine Gradeintheilung angerissen, von welchen die eine von rechts nach links, die andere von links nach rechts numerirt ist, so dafs die Ablesung am inneren oder äufseren Nullpunkt vorgenommen werden kann. Dafs die hierbei auf einem Radius von etwa 9,3 bis 9,7 cm angebrachte Kreistheilung ein Ablesen erleichtert, ist wohl nicht ausdrücklich hervorzuheben. Statt der bisher üblichen festen oder zum

Niederklappen eingerichteten Visire wurden variable Steckvisire (Fig. 22 und 23) gewählt, welche, je nach Bedarf in die gleichcalibrirten Diopterstecklöcher f an zwei Diagonalen der Quadratplatte oder in zwei diametrale Diopterstecklöcher g der Drehscheibe b gesteckt werden können.

Den Löchern wird sowohl ober- wie unterhalb eine etwa 2 mm tiefe Versenkung g¹ gegeben, welche in eine rechtwinklige oder sonst entsprechende Tangentialnase i ausläuft, so dafs die Versenkung gleichsam die Hohlform des gleichgeformten Ansatzes oben an den Diopterträgern bildet und letztere immer rechtwinklig zur Visirrichtung eingesteckt werden müssen. Die Centralscheibe b erhält ein Centralloch / von gleichem Durchmesser wie die Löcher f und g, welches an seiner Versenkung zwei diametrale rechtwinklige u. s. w. Tangenlialnasen m, Fig. 1, gegen die beiden Diopterstecklöcher der Drehscheibe hin gewendet besitzt.

Die Stecklöcher/ und g mit den Tangentialnasen i sind derart angeordnet, dafs der durch den Nullpunkt der zugehörigen Theilung gezogene Durchmesser durch die Mittelpunkte der Stecklöcher und durch die Spitzen der Tangentialnasen geht. Desgleichen haben auch einige für das Centralloch Z bestimmte Einsatzstücke (Compafs, Sonnenuhrdreieck) einen doppelnasigen Rand u. s. w.

Durch die gewählte Form der Versenkungen und Ansätze entstehen gleichsam Uhrzeiger, welche dem Instrument ein gefälliges Aeufsere geben.

An zwei parallelen Seiten der Platte α befinden sich mit Theilungen (Fig. 5 und 6) versehene Führungsnuthen H zur Einführung und Verschiebung von Schiebervisiren /, Fig. 25 und 26, Fig. 35 bis 40. .

Beim Horizontalmessen wird nun entweder die Drehscheibe festgelegt und auf dem Scheibenquadrat abgelesen oder letzteres arretirt und die Ablesung auf der Drehscheibe vorgenommen. In ersterem Fall wird durch das Centralloch I ein oben in einen gleichcalibrigen Zapfen η auslaufender, in der Mitte mit einem sehr steil verlaufenden Schraübenwulst 0 umgelegter und in ein konisch ausgehöhltes Stück ρ endigender Untersatz q von Holz oder dergleichen gesteckt, so dafs das Ganze, sobald eine von oben centrisch in den Zapfen eingelassene, entsprechend geformte Schraube r von unten mittelst des Schlusses s, Fig. 13 und 14, festgeschraubt ist, sich gut um den Mittelzapfen führt, dafs dagegen mit einem halben Umgang der in die untere Versenkung des Mittelloches ringartig eingreifenden Schraubenmutter t mit Flügelansatz eine rasche und sehr wirksame Klemmung der Drehscheibe durch Andrücken gegen den Schraubenkopf bewerkstelligt werden kann, wodurch, bei directem Aufsetzen des Drehscheibenquadrates auf den Untersatz der innere, mit Gradeinfheilung versehene Kreis arretirt wird, und nur der äufsere, am Quadratrahmen befindliche Kreis drehbar bleibt, an welchem wie auch am inneren Kreis die Ablesung des Winkels erfolgen kann, sobald die Steckdiopter (Fig. 22 und 23) aus den Scheibenstecklöchern in die Rahmenstecklöcher transferirt und auf die neue Visur eingerichtet worden sind (Fig. 30, 31, und 36 bis 40).

Der Untersatz q mit Schraubenmutter t mit Flügelansatz dient zugleich als Handhabe für die Setz- oder Bergwaage und den Böschungsmesser (Fig. 31 und 32), wobei in das Centralloch in der in Fig. 8 und 9 gezeichneten Weise der Senkel B eingesetzt ist. Hiermit ist schon das Problem eines tisch blattartig angeordneten einfachen Winkelinstrumentes mit seinen Vorzügen (einfache Horizontalstellung nach dem Augenmafs, grofse Kreistheilung u. s. w.) gelöst, denn ein Nonius kann leicht unverrückbar aufgezapft werden, sobald ein solcher überhaupt bei der ohnehin sehr weiten Kreistheilung für Zehntelgrade oder für Minuten u. s. w. noch gewünscht wird.

Soll das Scheibenquadrat arretirt und die Scheibe b drehbar werden, so geschieht ersteres durch Vermittelung eines aus zwei Holz- oder dergleichen Stücken gefertigten Kreuzes k, Fig. 28 und 4, welches in der Mitte ein Loch von gleichem Kaliber wie die grofsen Löcher des Drehscheibenquadrates α erhält und unten mit einer, dem ringförmigen Endansatz der Klemmschraubenmutter t entsprechenden Ringversenkung versehen wurde, so dafs auch dieses Kreuz auf den cylindrischen Zapfen η des Untersatzes q aufgestellt und durch Druck gegen den Schraubenkopf beliebig festgeklemmt werden kann.

Auf den vier Flügeln des Winkelkreuzes stehen, senkrecht zu letzterem und im gleichen Abstand vom Centrum drei feste und ein loser, event, durch den Zapfeneinsatz des Nonius u, Fig. ι und 7, zu ersetzender cylindrischer Zapfen v, auf welche man das oben beschriebene Drehscheibenquadrat in vier gleich weit vom Centrum diagonal eingebohrten, nicht mehr in den Nuthenrand der Drehscheibe eingreifenden Löchern aufsetzen kann, was von praktischem Vortheil ist, denn es ermöglicht, Drehscheibenquadrat und Winkelkreuz zu einem neuen Mefsinstrument zu combiniren, zu einer ebenso einfachen wie zweckmäfsigen Bussole, wozu es nur das Einstecken eines kleinen Taschencompasses w, Fig. 4, bedarf, welcher auf einem zweinasigen Ansatzstück, von Nord nach Süd der Theilung verlaufend, unverrückbar in das oberseits zweinasig versenkte Centralloch I der Drehscheibe b eingesetzt werden

kann, während aufserdem die bussolenartige Montirung es ermöglicht, zugleich mit dem Winkelkreuz auch den mit diesem verzapften äufseren Kreis auf den quadratischen Rahmen zu klemmen und zudem zu bewirken,. dafs nun die centrische Führung der Drehscheibe nicht nur im Nuthenfalz des_: Quadratrahmens, sondern auch in der unteren Versenkung des Centralloches um den über das Winkelkreuz vorstehenden Schraubenkopf stattfindet, wodurch das ganze Winkelmefsinstrument eine Centrirung und Stabilität erhält, welche nichts zu wünschen übrig läfst.

Soll mit dem Nonius gearbeitet werden, so wird ein solcher auf einfache Weise unverrückbar aufgezapft, indem er mit seinem unten in ein gleichseitiges Prisma verlaufenden Stift.x, welchem ein gleichgeformtes in dem Winkelkreuzuntersatz entspricht, in dem Loch d^l bei o° aufgesetzt wird.

Als Hauptvortheil für die vielseitige praktische Gebrauchstüchtigkeit des Haupttheiles des Drehseheibenquadrates zu Verticalmessungen und anderen Messungszwecken erweist sich aufser der flächenförmigen Anordnung die nach allen Richtungen streng gewahrte Symmetrie desselben, bei welcher in allen gegenseitigen Lagen der Drehscheibe und des Quadratrahmens je ein Loch auf der einen Seite durch ein gleichkalibriges auf der anderen Seite compensirt wird, sowie ferner noch die Verwendung variabler Steckdiopter und die gleichzeitige Verwendbarkeit der Diopterstecklöcher als Aufhängelöcher für alle möglichen Sonderzwecke.

Das tafelartig angeordnete Drehscheibenquadrat α b kann entweder mit loser Führung oder festgestellt mittelst zweier diametral aufzusteckender, sich somit ebenfalls compensirender, dreikantig prismatischer Klemmstifte in dreierlei verschiedenen Löchern aufgehängt werden:

1. auf einer Schneide oder auf einem cylindrischen Zapfen (s. Fig. 15, 16, 17, 18 und 19) in je einem der beiden Diametrallöcher g der Scheibe b (Fig. 32 und 35 bis 40);

2. desgleichen in je einem der Diagonallöcher f des Quadratrahmens (in beiden Fällen mufs das frei aufgehängte Instrument senkein);

3. auf einem gleichkalibrigen Cylinderzapfen im Centralloch /, wobei es um den Schwerpunkt drehbar und somit im indifferenten Gleichgewicht befindlich ist (Fig. 39 und 40). Fig. 15 und 16 zeigen eine Aufhängescheere für das Nivellir- oder Gefällmefsinstrument, bestehend in einer um einen Zapfen A scharmerartig drehbaren Gabel, welche unten die in Fig. 17 und 18 näher gekennzeichnete Waageschneide trägt. Die Anordnung dieser Aufhängescheere ist in den Fig. 35 bis 38 gekennzeichnet.

Diese zweifachen Vorzüge des in allen Lagen symmetrisch bleibenden Instrumentes bei tafelförmiger Anordnung, sowie die Anbringung von Steckdioptern in runden Löchern können somit nutzbringend für die Erweiterung der Gebrauchsfähigkeit verwendet werden.

Das Drehscheibenquadrat kann nämlich durch geeignete Adjustirung auf einfachste Weise auch zum brauchbaren, sogar verbesserten Pendelinstrument umgewechselt werden (gleichviel ob Gefällmesser oder Nivellirinstrument, ob Setzwaage, Böschungsmesser oder Bergwaage) und aufserdem zu einem leicht verständlichen genauen Hypsometer oder Höhenmesser mit selbstthätiger Arretirung behufs Ablesens nach dem Anvisiren, beruhend auf dem indifferenten Gleichgewicht, welches trotz seiner Einfachheit wohl nur deshalb, weil die bisher gebräuchlichen Höhenmesser ohne Rücksicht auf Symmetrie und nur als einseitige Mefsinstrumente construirt worden waren, noch nicht hierzu verwerthet wurde, und welches die bisher üblichen Ablesevorrichtungen, beruhend auf Spiegelbeilagen, Einkerbungen für das Pendel oder Aufruhen des Visirträgers (Hypotenuse), auf einer Schraube völlig entbehren läfst.

Durch die Nullpunkte des Ocular- und Objectivschiebdiopters J wird je ein Seidenfaden F mit Nadel G durchgeführt. Jede Nadel wird nun in dem Kopf E eines der beiden beim Festklemmen der Drehscheibe b nicht benöthigten prismatischen Nägel (Fig. 21) eingesteckt, so dafs dadurch ein Pendel gebildet wird, das durch die am Seidenfaden angebrachte Glasperle oder dergleichen gehalten wird. Diese Pendel stellen die Schenkel des Hypsometers dar.

Der mit Höhenmessungen Beschäftigte tritt einfach zur Seite der an dem cylindrischen Zapfenansatz y des Stockstativs aufgehängten Mefsplatte, um nach der Visur den Stand des Pendels an der unteren Kante abzulesen (Fig. 39 und 40).

Aufser den oben genannten Vorzügen der Flächenvergröfserung, der Brauchbarkeit zu Messungszwecken je dieser Art (nach Graden, Procenten und Metern) hat die Universalmefsplatte mit Drehscheibe noch einen weiteren Vorzug, nämlich die übersichtliche, nur durch Verbindung von Kreis- und Quadrat ermöglichte zeichnerische Erläuterung der Wechselbeziehungen dieser beiden Grundfiguren der Mathematik, ferner eine übersichtliche, gefällig angeordnete Aufzeichnung aller möglichen Mafsstäbe und Diagramme zum Kartenreduciren und zu Terrainaufnahmen, aufser Schätzquadraten und gebräuchlicheren Transversalmafsstäbeö noch. Millimetermafsstäbe, welche als Tangente eines Kreises von ι ο cm — gleich 100 mm ■— Radius die unmittelbare Ablesung der den einzelnen Graden entsprechende Procente ermöglichen.

Endlich sind als zweckmäfsiger Anhaltspunkt für das Augenmafs die hauptsächlichsten Böschungsverhältnisse als Dreiecke auf den Quadratraum projicirt.

Ein Blick auf die Abbildung der Grad- und Procentseite (Fig. 2) wird den Beweis für die leicht verständliche Anordnung der Theilungen und Mafsstäbe liefern und dem Constructeur den Vorwurf der Ueberladung seines Instrumentes ersparen.

Auf der Grad- und Procentseite der Mefsplatte befinden sich an Mafsstäben einReductionsdiagramm, Böschungsdiagramm für Grade und Procente, Schätzquadrate, Transversalmafsstäbe und ein Millimetermafsstab. Letzterer ist als Tangente im Nullpunkt der Gradeintheilung angebracht und gestattet an einem Bogen von 100 mm Radius das. Ablesen der den einzelnen Graden (von ο bis 35°)entsprechenden Procente (Tangenten) bis auf zwei Decimalen (Millimeter).

Nach Belieben können auch noch trigonometrische Böschungsmafsstäbe in linearer oder perpendicularer Anordnung für die verschiedenen Curvenabstände und Mafsstäbe in der Terrainkarte angeordnet werden.

Diese eben beschriebene Universalmefsplatte mit Drehscheibe bildet einen für sämmtliche Zwecke der niederen Geodäsie und die gewöhnlichen Projectirungsarbeiten und Terrainaufnahmen völlig ausreichenden dauerhaften und leicht verständlichen Mefsapparat, für welchen in seinen verschiedenen Gebrauchsweisen bei genauer Ausführung befriedigende Messungsergebnisse zu erzielen sind. Vervollständigt wird das Ganze durch ein leichtes Dreibeinstativ mit konischem Zapfen an einem dreikantigen Mittelstück, durch ein Stockstativ für das Nivellir- oder Gefällmefsinstrument und endlich durch eine feste Zieltafel für den Höhenmesser. Von besonderem Vortheil dürfte das Instrument für die Fachschulen des Forstwesens, Baufaches, die Wiesenbautechnik u. s. w. sein. Denn kurz wiederholt enthält es:

a) für die Horizontalmessung: 1. das Winkelkreuz, 2. eine flächenartig angeordnete Winkeltrommel mit Steckdioptern bei klemmbarem inneren Kreis, 3. eine bussqlenartige Combination aus i. und 2. mit Nonius und Compafs, wobei der äufsere Kreis festgestellt werden kann, 4. eine Sonnenuhr;

b) für die Verticalmessung: 1. eine Setzwaage und 2. einen Böschungsmesser zum Abstecken von Querprofilen mit bequemer Handhabe, 3. eine Bergwaage zum Aufsetzen auf ein Richtscheit mit Handhabe, 4. ein verbessertes Pendelinstrument nach Procenten als Gefällmesser bezw. Nivellirinstrument mit Nonius, '5. ein Pendelinstrument nach Graden beim Aufhängen auf der Schneide der Aufhängescheere in einem Diagonalloch des Quadratrahmens und Einschrauben von zwei Visiren in die Diametrallöcher der Drehscheibe; . ■

c) für Baum- und Höhenmessung enthält es einen Hypsometer neuer Construction, aufserdem:

d) an Mafsstäben: 1. ein Reductionsdiagramm, 2. Böschungsdiagramm für Grade und Procente, 3. Schätzquadrate, 4. Transversalmafsstäbe und 5. einen Millimetermafsstab.

Claims (2)

Patent-Anspruch: Einfacher Mefsapparat für Horizontal- und Verticalmessungen aller Art, bei welchem eine mit Kreistheilung und diametral'einander gegenüberliegenden Löchern (g) für auswechselbare Steckdiopter versehene Drehscheibe (b) in eine quadratische, mit einer der ersteren entgegengesetzt laufenden Kreistheilung, sowie mit diagonal einander gegenüberliegenden Diopterstecklöchern (f) und an den Seiten mit Schiebervisiren (I) versehene Platte (a) drehbar eingesetzt ist, und das so gebildete Drehscheibenquadrat:

1. bei Horizontalmessungen auf ein Stativ horizontal aufgesetzt und entweder die Drehscheibe mit dem Stativ verbunden und die quadratische Scheibe gedreht oder letztere festgelegt und. erstere gedreht wird, so dafs die Winkel sowohl am Quadratrahmen, als auch an der eingelassenen Kreisscheibe abgelesen werden können, wobei der Nullpunkt der einen Kreistheilung als Zeiger für den anderen Kreis dient;

2. bei Höhenmessungen vermittelst eines der Diopterstecklöcher an einem Stativ oder einem mit Zapfen versehenen Handgriff aufgehängt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.