-
Spiegelsextant mit kiinstlichem Horizont Zusatz zum Patent 640 980
Der Spiegelsextant nach Patent 6)4o 980 ist mit einem künstlichen Horizont versehen,
der mit einem Spiegelsystem verbunden ist, das aus zwei winklig zueinander angeordneten
ebenen Spiegelflächen besteht, die gemeinsam um eine dem künstlichen Horizont parallele
Achse verschwenkbar sind. Zum Anvisieren des Zielobjektes dient hierbei ein Fernrohr,
in das ein Teil der vom Zielobjekt kommenden parallelen Strahlen unabgelenkt, ein
anderer Teil nach Reflexion an den Spiegelflächen und dem künstlichen spiegelnden
Horizont einfällt. Die eine Spiegelfläche des verschwenkbaren Spiegelsystems ist
zu diesem Zwecke gleichzeitig lichtdurchlässig ausgebildet, derart, daß der von
diesem halbdurchlässigen Spiegel hindurchgelassene Strahlenanteil unabgelenkt, der
reflektierte Strahlenanteil nach Reflexion an dem spiegelnden Horizont, nach Durchsetzen
des halbdurchlässigen Spiegels und Reflexion an der zweiten undurchlässig ausgebildeten
Spiegelfläche des verschwenkbaren Spiegelsystems in das Beobachtungsfernrohr gelangt.
Beide Strahlenanteile vereinigen sich in je einem BiM-punkt der Bildebene des auf
unendlich eingestellten Fernrohres. Die beiden Bildpunkte müssen zum Zusammenfallen
gebracht werden, was bei einer ganz bestimmten Neigung des verschwenkbaren Spiegel
systems zum künstlichen Horizont eintrifft, aus der sich dann mittelbar der gesuchte
Höhenwinkel ergibt.
-
Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung und Verbesserung derartiger
Spiegelsextanten. Durch die obenerwähnte Verwendung einer teils spiegelnden, teils
durchlässigen Fläche ergaben sich für die in das Beobachtungsfernrohr einfallenden
unabgelenkten und reflektierten Strahlen folgende Intensitätsverhältnisse: Die Intensität
der unabgelenkten Strahlen betrug, wenn J0 die Anfangsintensität ist, nach Durchgang
durch den halbdurchlässigen
Spiegel unter Berücksichtigung der Absorptionsverluste
3/10 J0; diejenige der gespiegelten Strahlen betrug nach Reflexion an dem halbdurchlässigen
Spiegel ebenfalls 3/10 J0, nach Reflexion am Horizontalspiegel 9/10#3/10 J0, nach
dem zweiten Durchgang durch den halbdurchlässigen Spiegel 3/10#9/10#3/10 J0 und
schließlich nach Reflexion an der zweiten Spiegelfläche des verschwenkbaren Spiegel-729
systems 9/10#3/10#9/10#3/10J0 = J0, also 10 000 nur etwa 73 % des einfallenden Lichtes.
Die Intensitäten der in das Beobachtungsfernrohr gelangenden unabgelenkten und der
gespiegelten Strahlen verhielten sich somit wie 30 : 7,3, d. h. etwa wie 4 : 1.
Das Bild der unabgelenkten Strahlen war also etwa 1,5 Größenklassen heller als das
Bild der gespiegelten Strahlen, was die Einstellung des Gerätes (Zur-Deckung-Bringen
der beiden Bildern erschwerte. Ganz abgesehen von diesem beträchtlichen Helligkeitsunterschied
der beiden Bilder lief, auch deren absolute Helligkeit durch die Verwendung des
halbdurchlässigen Spiegels, wie den obigen Angaben zu entnehmen ist. zu wünschen
übrig, was sich auf die Einstellgenauigkeit und Beobachtung lichtschwacher Objekte
während der Nacht ungünstig auswirkt.
-
Erfindungsgemäß lassen sich diese Mängel in der Weise beheben, dal3
man die gemeinsam verschwenkbaren Spiegelflächen beide lichtundurchlässig ausbildet
und zum Beobachtungsfernrohr derart anordnet, daß der unabgelenkte Strahlenanteil
an den Spiegelflächen vorbei ungeschwächt in das Fernrohr einfällt.
-
Im folgenden ist der Erfindungsgegenstand und die sich mit ihm ergebenden
Vorteile an Hand der beiden zwei Ausfiihrungsbeispiele wiedergebenden schematischen
Abb. 1 und 2 der Zeichnung näher beschrieben.
-
Mit 1 ist im Ausführungsbeispiel gemäß der Abb. I ein spiegelnder
künstlicher Horizont, beispielsweise die spiegelnd gemachte Oberfläche des oberen
Endes eines kardanisch aufgehängten, gedämpften Stabpendels 2 angedeutet. Mit dem
künstlichen Horizont fest verbunden ist ein nicht weiter dargestelltes Gestell,
das an seinem oberen Ende ein um die zum künstlichen Horizont parallele Achse 4
verschwenkbares Spiegelsystem trägt. Letzteres besteht aus zwei rechtwinklig zueinander
angeordneten Spiegelflächen 5 und 6, die von Hand, elektrisch, elektromagnetisch
o. dgl. stets gemeinsam verschwenkt werden können. Im vorliegenden Falle erfolgt
das gemeinsame Verschwenken zwangsläufig, da beide Spiegelflächen fest miteinander
verbunden sind. Mit 7 ist das Objektiv des Beobachtungsfernrohres zum Anvisieren
des Zielobjektes bezeichnet. Die Spiegelflächen 5 und G sind beide lichtundurchlässig
ausgebildet und zum Beobachtungsfernrohr 7 derart angeordnet, daß ein Teil A der
von Zielobjekt kommenden parallelen Strahlen an den beiden Spiegelflächen 5, 6 vorbei
unabgelenkt und ungeschwächt in das Fernrohr einfällt. Mit dem künstlichen Horizont
fest verbunden sind ferner zwei zu beiden Seiten voll letzterem und uiiter gleichem,
aber entgegengesetztem Winkel zur Horizontebene geneigt angeordnete lichtundurchlässige
Spiegelflächen 8, 9, die den Spiegelflächen 5, 6 des verschwenkbaren Spiegelsystems
derart gegenüberliegen, daß sie die an der ersten Spiegelfläche 5 reflektierten,
vom Zielobjekt herkommenden Strahlen B zum künstlichen Horizont 1 bzw. die an letzterem
reflektierten Strahlen zur zweiten Spiegelfläche 6 des verschwenkbaren Spiegelsystems
leiten, Das Meßprinzip eines derartigen Spiegelsextanten ist im Hauptpatent eingehend
dargelegt worden, so daß sich hier nähere Ausführungen erübrigen. Bezüglich der
Wirkungsweise des Gerätes sei nur so viel gesagt, daß der von dem direkt in das
Fernrohr gelangenden parallelen Abbildungsstrahlenbündel A herrührende, in der Bildebene
des auf unendlich eingestellten Fernrohres erzeugte Bildpunkt durch Verschwenken
des Spiegelsvstems 5, 6 mit dem Bildpunkt in Deckung gebracht werden muß, der, von
dem abgelenkten parallelen Abbildungsstrahlenbündel B herrührend, in der Fernrohrbildebene
erzeugt ist. f)er gesuchte Höhenwinkel des anvisierten Zielobjektes ergibt sich
dann aus der Neigung des Spiegelsystems 5, 6 gegen dell künstlichen Horizont 1.
Zum Vergleich sind in der Abb. 1 zwei verschiedene Einstellungen des Gerätes dargestellt,
und zwar bei dem Anvisieren eines Zielobjektes unter einem Höhenwinkel von 70° (stark
ausgezogene Linien) und 0° (schwache Linien). Gegenüber dem Spiegelsextaiiten gemäß
dem Hauptpatent weist der in der Abb. 1 dargestellte folgende Vorteile auf: Das
von dem parallelen unabgelenkten Abbildungsstrahlenbündel A herrührende, im Fernrohr
erzeugte Bild des Zielobjektes besitzt die ungeschwächte, volle Helligkeit J0 das
von dem abgelenkten Abbi ldungsstrahlenbündel 13 herrührende Bild die Helligkeit
9/10#9/10#9/10#9/10#9/10 J0 = 0,59 J0, also etwa 60% des einfallenden Lichtes. Das
Helligkeitsverhältnis zwischen den beiden Bildern beträgt somit 100: 60, d. h. 1.7
: 1.
-
Noch etwas günstigere Verhältnisse ergeben sich sogar bei dem Spiegelsextant
gemäß der Abb. 2, der allerdings für sehr steile Nsuren nicht in Frage kommt. 10
bezeichnet wieder die spiegelnde Oberfläche des
oberen Endes eines
Stabpendels 12, 17 des Beobachtungsfernrohrs. Mit dem künstlichen Horizont 10 ist
über ein nicht weiter angedeutetes Gestell ein aus den beiden lichtundurchlässigen
Spiegelflächen 15 und I6 bestehendes, um die Achse 13 verschwenkbares Spiegelsystem
fest verbunden. Letzteres ist zum Beobachtungsfernrohr 17 wieder derart angeordnet,
daß ein Teil A der vom Zielobjekt heflommenden parallelen: Strahlen an den Spiegelflächen
vorbei ungeschwächt in das Fernrohr einfällt. Die beiden Spiegelflächen 15 und I6
sind derartig winklig zueinander und in solchem Abstand voir dem spiegelnden künstlichen
Horizont 10 angebracht, daß die abzulenken den Teilstrahlen B an der ersten Spiegelfläche
I5 direkt zum künstlichen Horizont 10 hinreflektiert werden, wobei sie unter einem
spitzen Winkel direkt zur zweiten. Spiegelfläche 16 geleitet werden, von wo sie
nach Reflexion an dieser Fläche schließlich in das Fernrohr gelangen.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich für die Helligkeit der
beiden von den Strahlenbündeln A und B stammenden Bilder folgende Verhältnisse:
Das dem Strahlenbündel A zugehörige Bild des Zielobjektes besitzt wieder die ungeschwächte
volle Helligkeit J0, das von dem Abbildungsstrahlenbündel B berrührende Bild die
Helligkeit 9/10#9/10#9/10#J0 = 0,73 J0. Das Helligkeitsverhältnis zwischen den beiden
Bildern beträgt somit 100 : 73, d. h. 1,4 : 1. Infolge des Fortfalls einer teildurchlässigen
Fläche und der Verwendung von nur spiegelnden Flächen läßt sich beim Erfindungsgegenstand,
das Helligkeitsverhältnis zwischen den beiden zur Deckung zu bringenden Bildern
sogar auf das Verhältnis 1 : 1 bringen, wenn das Beobachtungsfernrohr relativ zur
Spiegelanordnung senkrecht zur Längsachse parallel verschiebbar ist, und zwar derart,
daß das Produkt aus Pupillenfläche mal Helligkeit für die beiden Strahlenanteile
gleich wird.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem Spiegelsextant gemäß der Erfindung
der Winkel zwischen den beiden Spiegelflächen keineswegs go0 betragen muß. Im Falle
des zweiten Ausführungsbeispiels z. B. muß dieser Winkel sogar größer als go0 sein.
Eine Änderung des rechten Winkels bedeutet lediglich eine Verlagerung des Nullpunktes
der Teilung, welche die Neigung des verschwenkbaren Spiegel systems gegen den Horizont
angibt. Ebenso ist es bei dem Spiegelsextant gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
keineswegs erforderlich, daß die beiden am künstlichen Horizont fest angeordneten
zusätzlichen Spiegel gleiche Winkel mit der Horizontalebene einschließen müssen.
Ferner ist es natürlich für den Erfindungsgedanken völlig unerheblich, ob es sich
bei den spiegelnden Flächen um Spiegel oder totalreflektierende Flächen handelt.