DE640980C - Spiegelsextant - Google Patents

Description

Bei den auf einem Schiff oder in einem Flugzeug ausgeführten Messungen des Höhenwinkels von Sternen, oder anderen z. B. irdischen Fixpunkten zum Zwecke der Ortsbestimmung des betreffenden Schiffes oder Flugzeuges machen sich bekanntlich die Schwankungen des Schiffes oder Flugzeuges, von dem aus die Messungen vorgenommen werden, dadurch sehr unangenehm bemerkbar, daß sie die Ausführung der Messungen erschweren und die Meßergebnisse fälschen. Es sind bereits verschiedene Spiegelsextanten mit künstlichem Horizont bekannt, die den Zweck haben, den Einfluß dieser Fehlerquelle auf das Ergebnis der Messung zu verringern. Da bei ihnen- die Messung auf ein Zusammenfallen des anvisierten Fixpunktes mit einer im Gesichtsfeld des Beobachtungsfernrohres befindlichen festen Marke beruht, dieses Zusammenfallen aber infolge der obenerwähnten Schwankungen immer nur momentan der Fall ist, so erfüllen sie ihren Zweck nur sehr unvollkommen.

Das nachfolgend beschriebene Instrument weicht, obwohl es gleichfalls mit Spiegeln und künstlichem Horizont arbeitet, von den bekannten grundsätzlich ab und ist berufen, den Einfluß jener Fehlerquelle restlos auszuschalten'.

· Ein wesentliches Merkmal des neuen Instrumentes ist es, daß das Beobachtungsinstrument (Fernrohr) und der eigentliche

■ Spiegelsextant' voneinander getrennt sein können, so daß als Beobachtungsinstrument jedes beliebige Fernrohr mit nicht zu kleinem Gesichtsfeld benutzt werden kann.

Der eigentliche Spiegelsextant besteht aus einem spiegelnden künstlichen Horizont 5 (Fig. ι und 2), verbunden mit einem Spiegelsystem, das aus zwei zueinander senkrechten Spiegeln 1 und 2 besteht, die um eine zu ihrer Schnittgerade und zur Ebene des künstlichen Horizonts parallele Achse 3 drehbar sind, und von denen der untere Spiegel 2 auf ihn fallendes Licht zum Teil reflektiert, zum Teil hindurchtreten läßt,

Fig. ι diene zur theoretischen Erklärung der Wirkung dieser Spiegelkombination. Die von einem sehr weit entfernten Fixpunkt kommenden, untereinander parallelen Lichtstrahlen, von denen in der Figur nur der Strahl 4 gezeichnet ist, mögen mit dem Horizont den Winkel γ bilden. Der Winkel des etwa halbdurchlässigen Spiegels 2 mit dem Horizont 5 sei ct. Die von dem Fixpunkt kommenden Strahlen treffen auf den Spiegel 2 und werden von ihm zum Teil reflektiert, zum Teil hindurchgelassen. Die hindurchgelassenen Strahlen 7 haben die gleiche Richtung γ gegen den Horizont 5 wie die einfallenden Strahlen 4, während die an Spiegel 2 reflektierten Strahlen nach zwei weiteren Reflexionen an der Ebene des künstlichen Horizontes 5 und an dem Spiegel 1 mit dem Horizont 5 den Winkel /3 = 4a—γ — 180 °

einschließen. Für a = 45 ° -\ γ wird β — γ,

d.h. die dreimal reflektierten Strahlen6 sind

dann und nur dann zu den durch den halbdurchlässigen Spiegel 2 hindurchgetretenen

Strahlen 7 parallel, wenn α = 45 ° -\— γ ist

Läßt man nun die Strahlen 6 und 7 gleichzeitig auf das Objektiv eines auf unendlich eingestellten Fernrohrs 8 fallen, so vereinigen sich die Strahlen 6 einerseits und die Strahlen 7 andererseits in je einem BiIdpunkte der Bildebene des Fernrohrs 8. Beide Bildpunkte · fallen dann und nur dann zusammen, wenn das aus den Spiegeln 1 und 2 bestehende Spiegelsystem zum künstlichen

Horizont 5 so geneigt wird, daß α = 45°-|—γ

ist. Dieses Zusammenfallen der beiden Bilder ist unabhängig davon, ob die optische Achse des Fernrohrs 8 zu den Strahlen 6 und 7 parallel ist oder nicht. Im ersten Fall Hegen beide Bilder im Mittelpunkt des Gesichtsfeldes, im zweiten Fall beide an einer anderen, aber beide wieder an der gleichen Stelle des Gesichtsfeldes. Durch die Schwankungen des Schiffes oder Flugzeuges ändert sich die Lage des Fernrohrs relativ zum eigentlichen Spiegelsextanten dauernd. Dies hat zur Folge, daß sich die Bilder des anvisierten Fixpunktes im Gesichtsfeld verschieben. Dies bedeutet aber keine Erschwerung der Messung, da es ja bei dieser nur darauf ankommt, den Winkel des Spiegels 2 gegen den Horizont so zu wählen, daß die beiden im Fernrohr gesehenen Bilder des Fixpunktes zusammenfallen. Dieses Zusammenfallen läßt sich auch bei bewegten Bildpunkten ohne Schwierigkeit beurteilen, da es sich ja um ein dauerndes und nicht nur momentanes Zusammenfallen handelt. Gerade dies bedeutet einen wesentlichen Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Instrumenten zur Messung des Höhenwinkels, bei denen es stets darauf ankam, die Messung genau in dem Augenblick vorzunehmen, in dem der Fixpunkt mit einer etwa in der Mitte des Gesichtsfeldes des Fernrohrs vorhandenen festen Marke zusammenfiel. Dieses Zusammenfallen ist aber infolge der Schwankungen des Schiffes oder Flugzeuges immer nur momentan der Fall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Hier bedeutet wieder 5 den künstlichen Horizont, hier die spiegelnd gemachte Oberfläche des oberen Endes eines kardanisch aufgehängten und zweckentsprechend, etwa durch innere Dämpfung gedämpften Stabpendels. Auf dieser spiegelnden Oberfläche befindet sich, mit dem Pendel fest verbunden, ein Gestell 9, das einen etwa halbdurchlässig versilberten oder in anderer Weise halbdurchlässig spiegelnd gemachten unteren, 2, und etwas höher einen undurchsichtigen oder gleichfalls halbdurchsichtigen oberen, 1, Spiegel trägt, die beide um je eine zur Spiegelfläche des künstlichen Horizontes parallele Achse oder auch . beide um die gleiche zur ebenen Spiegelfläche . des künstlichen Horizontes parallele Achse 3 zwangsläufig, etwa von Hand oder auf elektrischem, magnetischem, elektromagnetischem oder photoelektrischem Wege, derart drehbar sind, daß die beiden Spiegelflächen ι und 2 stets einen Winkel von 90⁰ miteinander bilden. Die beiden Spiegel 1 und 2 können also von Anfang an fest miteinander verbunden sein und so ein Spiegelsystem bilden. 8 bedeutet wieder das Beobachtungsfernrohr, mit dem der anvisierte Fixpunkt sowohl durch 2 hindurch direkt als auch nach Reflexion an 2, 5 und 1 beobachtet wird. Der Strahlengang ist aus der Figur und aus der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung ersichtlich. Der gesuchte Höhenwinkel γ ist aus der Stellung, die das Spiegelsystem gegen den Horizontspiegel 5 haben muß, damit die beiden im Fernrohr gesehenen Bilder des Fixpunktes zusammenfallen, d. h. aus dem Winkel a, der ja in diesem

Fall gleich 45⁰H γ sein muß, sehr genau

bestimmbar.

Die Einstellung des Spiegelsystems gegen den Horizontspiegel 5 kann, wie schon oben gesagt, von Hand oder z. B. auf elektromagnetischem Wege geschehen. Es sei nachfolgend ein Ausführungsbeispiel mit elektromagnetischer Einstellung beschrieben. Das Spiegelsystem i, 2 ist um eine durch seinen Schwerpunkt gehende, zur Schnittlinie der beiden Spiegel 1 und 2 und zum Horizontspiegel 5 parallele Achse 3 drehbar. Die Drehung erfolgt durch einen kleinen, im Stabpendel eingebauten Elektromotor, der seine Zuleitung über die Achsen des kardanischen Gehänges, das in Fig. 3 in Aufsicht dargestellt ist, des Stabpendels hat. Zu diesem Zweck muß der mittlere Ring des kardanischen Gehänges aus zwei gegeneinander isolierten metallischen Halbringen oder vorteilhafter aus einem aus Isoliermaterial hergestellten Vollring 10, der zwei gegeneinander isolierte halbringförmige metallische Belegungen 11 trägt, bestehen. Die elektrischen Zuleitungen führen von dem Gestell, das das kardanische Gehänge mit dem Stabpendel und dem Spiegelsystem trägt, zu inem in der Nähe des Beobachtungsfernrohres angebrachten Schalter, der etwa die Form eines Klingelknopfes hat und durch einfaches Niederdrücken dieses Knopfes den Strom einzuschalten gestattet. Der Strom bleibt eingeschaltet, solange der Knopf niedergedrückt ist. Hierdurch wird der

Elektromotor eingeschaltet, der seinerseits evtl. über eine Untersetzung das Spiegelsystem ι und 2 um die Achse 3 dreht, bis die' beiden Bilder des anvisierten Fixpunktes. zusammenfallen, worauf der Strom untj?r>"·' brochen wird. Durch eine Änderung«."der., Stromrichtung ist es möglich, die Drehung des Spiegelsystems wahlweise nach der einen oder anderen Richtung vorzunehmen. Natürlich kann diese wahlweise Drehung nach der einen oder anderen Richtung auch mit Hilfe eines zweiten, gleichfalls im Innern des Stabpendels untergebrachten kleinen Motors von entgegengesetztem Umlauf sinn erreicht

j 5 werden. In diesem Fall befinden sich in -der Nähe des Beobachters zwei Schaltknöpfe für Vor- und Zurückschaltung.

Die Ablesung des gesuchten Winkels γ kann entweder direkt am Spiegelsextanten geschehen oder mit Hilfe eines Lichtzeigers* oder in anderer Weise mit erhöhter Genauigkeit.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι . Spiegelsextant mit künstlichem Horizont, dadurch gekennzeichnet, daß der künstliche Horizont mit einem Spiegelsystem verbunden ist, das aus zwei zueinander rechtwinkligen ebenen Spiegeln' besteht, von denen wenigstens einer auffallendes Licht zum Teil durchläßt, zum Teil reflektiert, daß ferner die Schnittlinie der beiden Spiegelebenen dem künstlichen Horizont parallel ist und daß endlieh das Spiegelsystem um diese Schnittlinie oder eine zu ihr parallele Achse drehbar ist.
2. 2. Spiegelsextant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der künstliche Horizont von der ebenen, spiegelnd gemachten Oberfläche des oberen Endes eines kardanisch aufgehängten Pendels von Stabform oder anderer Form gebildet wird.
3. 3. Spiegelsextant nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Elektromotoren in seinem Innern eingebaut oder an ihm starr befestigt sind.
4. 4. Spiegelsextant nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen das kardanische Gehänge bildenden Teile je aus zwei oder mehreren gegeneinander isolierten elektrisch leitenden Teilen bestehen.
5. 5. Spiegelsextant nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu den Elektromotoren über das kardanische Gehänge erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen