DE74851C - Winkelspiegel-Entfernungsmesser mit Benutzung des Sinussatzes - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der vorliegende Entfernungsmesser dient dazu, mit Hülfe trigonometrischer Berechnung Entfernungen sehr schnell zu messen.

Will man beispielsweise die Entfernung d zwischen den Punkten P und P", Fig. 1, bestimmen , so nimmt man auf der geraden Strecke S eine Basis b an und stellt nun. den Entfernungsmesser behufs Bestimmung der Winkel y' und γ" in den beiden Punkten P' und P" auf. /

Bekanntlich sind in jedem Dreieck die Seiten proportional dem Sinus der gegenüberliegenden Winkel, man hat also:

d
T

sin y'

sin(y' — y") '

hieraus folgt:

sin (y'—y")

In dem ersten Punkte P' liefert der Entfernungsmesser den ersten Werth b ■ sin y' und in dem zweiten Punkte den zweiten Werth:

sin (y' ■—y")

Damit die arithmetische Berechnung, welche man zu machen hat, schnell erfolge und einfach sei, giebt die Ablesung auf dem Instrument in dem ersten Punkte in Hunderten das Complement der Einheit des Sinus des Winkels y' an. Es sei c die vom Instrument angegebene Zahl, so hat man: ·'

c = 100 (1 — sin y'),

hieraus:

folglich:

sin y' = ι ■

100

b ■ sin y' = b — c ■

100

Um also den ersten gesuchten Werth b sin y'-zu erhalten, hat man nur c mit b zu multipliciren, durch 100 zu dividiren und den Quotienten von der Basis b abzuziehen.

Fig. ι der Zeichnung zeigt als Beispiel ein Dreieck, nach welchem man in dem Gelände zwecks Messung das Instrument einzustellen hat, Fig. 2 den Grundrifs des Instruments, von der festen Deckelseite aus gesehen; Fig. 3 zeigt den Grundrifs des Instruments nach Abnahme des festen Deckels, wobei der Mantel des Gehäuses im Schnitt- dargestellt ist, Fig. 4 einen Längsschnitt nach Linie x-x, Fig. 3, in Richtung des Pfeiles y gesehen, Fig. 5 einen ähnlichen Schnitt nach Wegnahme einiger Theile, Fig. 6 einen Grundrifs des Instruments, von der Seite des drehbaren Deckels gesehen, Fig. 7 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht nach Abnahme einiger Theile, um die innere Einrichtung zu zeigen, und Fig. 8 den Schnitt des Zählers in gröfserem Mafsstabe. '

Das Instrument besteht aus einem cylindrischen Gehäuse, dessen Deckel A fest ist, wäh-. rend der andere Deckel B sich auf der Achse des Instruments mittelst eines SchlüsseJs C drehen läfst. Diesen Schlüssel kann man bei Nichtbenutzurig des Instruments abnehmen.

Der cylindrische Mantel D des Gehäuses ist mit zwei Oeffhungen versehen, die offen bleiben, wenn das Instrument benutzt wird, und, wie Fig. 3 zeigt, geschlossen sind, wenn es nicht benutzt wird. Um die Oeffnungen zu verschliefsen, bedient man sich eines Drehschiebers E, der um die Mitte des Deckels A drehbar ist und die Oeffnung F, Fig. 2, dieses Deckels verschliefst, ,

In der Mitte des drehbaren Deckels B ist die Welle G befestigt, welche eine Schnecke H und ein Zahnrad / trägt. Dieses Rad greift in das Rad L, Fig. 3, ein,, auf dessen Welle das Zahnrad M sitzt, welches in das Zahnrad N greift. Letzteres ist innen mit einer Spiralfeder O, Fig. 8, versehen, deren eines Ende am Rahmen A¹ und deren anderes Ende am Rad N befestigt ist, und die dazu dient, die Zähne auch bei etwaiger Abnutzung in dichter Anlage an einander zu halten. Das Rad N ist auf einer Seite mit dem festen Deckel A bündig, auf welchem sich die der Ablesung c des ersten Punktes P¹ entsprechende Theilung befindet.

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist concentrisch zum Rad N die Zählscheibe Q. angebracht, welche von der Blattfeder R fest an die Mutter T angedrückt wird. Die Zählscheibe ist vom Rad N durch eine Hülse U getrennt, die auf einem Vielkant der Achse V angebracht ist. Die Achse V ist an den Theilen, wo sich das Rad N und die Scheibe Q drehen, cylindrisch.

Die Schnecke H, Fig. 5, greift in einen Zahnsector W, auf welchem der Spiegel X angebracht ist. Ein anderer Spiegel Y ist am Rahmen A angebracht. Um den Spiegel Y genau einstellen zu können, ist die Feder B und die Regelungsschraube C¹ vorgesehen. Die Feder D¹ dient dazu, die dichte Anlage der Zähne des Zahnsectors Wan das Schneckengewinde der Schnecke H zu sichern.

Vor dem Spiegel Y ist ein Rohr K zur Aufnahme eines Diopters oder eines Fernrohres angebracht, das von einem in der Nuth F¹, Fig. 3, verschiebbaren Stift E¹ geführt wird. Die Achse des Fernrohres mufs durch den oberen Theil des Spiegels Y gehen. Ein anderes Rohr K¹ ist innen im Instrument angeordnet (Fig. 7) und dient als Futteral für das Diopter oder das Fernrohr, je nachdem man ein Diopter oder ein Fernrohr benutzt. Zu diesem Zweck ist der Deckel A entsprechend dem Rohr K¹ mit einer Oeffnung versehen, welche durch einen Scharnierdeckel G¹ verschlossen wird.

Am Boden des Gehäuses ist mittelst einer Schraube eine Scheidewand H¹ am Rahmen A¹ befestigt, welche eine Ringnuth läfst, in welcher sich ein Ring / frei drehen kann, der an dieser durch eine kleine Feder' J¹ gehalten wird. Auf der Scheidewand Η^Λ ist der Zapfen des Rades L¹, Fig. 7, angebracht, das mit

14 Zähnen und einem vollen Segment versehen ist, um mittelst des Zahnes M¹ der Welle G zu verhindern, dafs diese mehr als

15 Umdrehungen macht.

Von den beiden Spiegeln Y und X ist der erste fest und der zweite beweglich, denn er folgt der Bewegung des um Zapfen W\ Fig. 4, drehbaren Sectors W. Diese beiden Spiegel bilden unter sich einen Winkel, der vermöge Drehung der in Zahnsector W eingreifenden Schnecke H von 45 bis 22⁰, 30' abnehmen und von 45 bis 67⁰, 30' zunehmen kann.

Es folgt hieraus, dafs der Winkel, der von den betrachteten Objecten gebildet wird, indem man das Bild des einen direct betrachteten Gegenstandes mit dem durch doppelten Reflex durch die Spiegel erhaltenen Bilde des anderen Gegenstandes zur Deckung bringt, um 90°, d. h. in den Grenzen von 45 bis 135 ° sich ändern kann, da der von den Spiegeln gebildete Winkel halb so grofs ist wie derjenige , welcher durch die beiden Richtungen gebildet wird. Der Zeiger j des Anzeigerades N stellt sich auf Null der Eintheilung ein, wenn der eingeschlossene Winkel 90 ° beträgt. Die Räder ILM und N werden derart gewählt, dafs, wenn die Schnecke H 15 Umdrehungen macht, das Rad N nur eine einzige macht.

Der drehbare Deckel B ist an seinem Umfang mit einer Theilung versehen, die dem

Werth :

für die erste Drehung

sin(/— γ")
des Deckels entspricht. Für die folgenden 6 Y₂ Umdrehungen befindet sich die Theilung auf 6Y₂ Mal in einander liegenden Windungen der Spirale (Fig. 6). Der Pfeil m trägt auf jeder Seite einen Nonius. Der Umfang des Ringes J ist in 200 Theile eingetheilt und aufserdem noch behufs Erzielung gröfserer Genauigkeit mit Theilpunkten η versehen, welche man durch Buchstaben oder anders bezeichnen kann. Endlich ist auf dem Mantel des Gehäuses ein Strich eingravirt, welcher mit dem Pfeil m übereinstimmt, wenn der Pfeil j des Anzeigerades N sich auf die Null der Theilung einstellt.

Um nun die Entfernung d, Fig. 1 , zu bestimmen, verfährt man in folgender Weise:

Hat man das Instrument im Punkte P' aufgestellt, so erfafst man dasselbe mit dem Daumen und Zeigefinger der linken Hand, so dafs man den" Schlüssel C mit der rechten Hand drehen kann. Wenn der Zeiger/ des Anzeige^ rades N auf Null steht, stellt man den Drehschieber so, dafs die OefFnungen des cylindrischen Mantels D und die Oeffnung F des Deckels A frei sind, damit man frei durch das

Instrument hindurchsehen kann. Man visirt nun mit dem Diopter oder dem Fernrohr nach dem Punkte P und dreht die Scheibe B in Richtung der Zeiger einer Uhr, bis man durch doppelten Reflex der Spiegel X und Y in derselben Richtung den Endpunkt der Strecke S sieht. Hierauf liest man auf der Theilung die Zahl c ab, bei welcher der Zeiger j des Anzeigerades N angekommen ist. Man nimmt nun das Instrument von Punkt P' weg und stellt es in P" auf, wobei man die Basis b derart wählt, dafs sie durch io theilbar ist. Wenn man nun b durch ioo dividirt, den Quotienten mit c multiplicirt und das Product von der Basis b abzieht, so erhält man den ersten gesuchten Werth b ■ sin γ'. Im Punkte P" stellt man den Knopf q der Zählscheibe Q auf den Zeiger j ein und bringt dann unter Drehung des Ringes J einen Punkt η vor den Pfeil m. Mit dem so aufgestellten Instrument visirt man nun wie von P' aus nach dem Punkte P und dreht die Scheibe B in einer der Drehungsrichtung der Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung, bis man noch durch doppelten Reflex der Spiegel X und Y den Endpunkt der Strecke S sieht. Nachdem dies geschehen, liest man auf der Theilung der Scheibe B die Zahl c¹ ab, die vor dem Punkte η eingestellt ist. Diese Zahl ergiebt den zweiten

Werth ——τ -) den man nur mit dem

sin (y'—y")

aus der vorhergegangenen Operation gewonnenen Werthe zu multipliciren hat, um die gesuchte Entfernung d zu erhalten. Die Zahl c¹ läfst sich am Rande der Scheibe B ablesen, wenn man in dem Punkte P" mit dem Schlüssel nur eine Umdrehung gemacht hat, und auf der ersten, zweiten, dritten etc. Windung der Spirale, je nachdem -man zwei, drei u. s. w. Umdrehungen gemacht hat. Die Zahl der Umdrehungen wird durch die Verlegung des Zeigers j mit Bezug auf den Kopf g der Zählscheibe Q. angezeigt.

Aus Anordnung und Eintheilung der Haupttheile des Instruments geht hervor, dafs der so erhaltene Werth c^l sich bezieht auf die Differenz zwischen 17,6' und 45⁰. Man kann aber den Werth auch für Differenzen erhalten, die nicht zwischen diesen Grenzen liegen. Man kann den Werth c^l ferner erhalten für Differenzen von Winkeln unter 17,6', indem man die Zahl 1000 durch die Anzahl der Theilungen des Ringes J, dessen Pfeil m von dem Punkte η verlegt ist, dividirt. Denn man kann annehmen, dafs die .kleinsten Winkel ihrem Sinus proportional sind. Im vorliegenden Falle entspricht jede Theilung dem Werth

6°
= 3,6', wovon der Sinus etwa 0,001 beträgt.

Man kann den Werth c¹ erhalten für Winkeldifferenzen, die über 45⁰ betragen, indem man das Instrument derart aufstellt, dafs man solche Visirwinkel erhält, und indem man die durch Zeiger j angegebene Zahl α abliest, dann hat man:

ι 100

IOO

IOO

Die Anwendung des Instruments bei der Bestimmung der Entfernung eines Punktes bis zu einem anderen unzugänglichen Punkt dürfte aus Obigem klar geworden sein. Nach näherer Betrachtung hinsichtlich der Anordnung und Eintheilung des Instruments findet man, dafs man sich dessen für die verschiedensten Winkel, und alle diesen entsprechende trigonometrische Linien bedienen kann. Dasselbe ist im Felde für die verschiedensten Zwecke einer operirenden Armee verwendbar, für die Bestimmung von Winkeln auf dem Gelände, zum Messen von Entfernungen und im allgemeinen, was sehr wichtig ist, zur Lösung irgend einer geometrisch - topographischen Aufgabe. Es ist hiernach klar, dafs man mit zwei Instrumenten an zwei Punkten gleichzeitig Stellung nehmen kann, wenn man die Entfernung von einem in Bewegung befindlichen Object messen will, was beispielsweise für Küstenforts oder für Schiffe sehr wichtig ist.

Claims (1)

1. Pat E nt-Anspruch:

   Entfernungsmesser, der für ein beliebiges Dreieck mit beliebiger Basis (b) dadurch die Entfernung eines Punktes (P) zu bestimmen gestattet, dafs man beim Visiren nach (P) vom ersten Aufstellungspunkt (P') aus. den mit Eintheilung versehenen Deckel (B) dreht, bis mittelst Schnecke (H) und Sectors (W) der Spiegel (X) zum festen Spiegel (Y) so eingestellt ist, dafs durch diese beim Visiren nach (P) der Endpunkt der Strecke (S) sichtbar wird und der eine der zur Entfernungsberechnung nöthigen Werthe sich ergiebt, worauf man nach Aufstellung im zweiten Punkt (P") und Zurückstellen der Zählscheibe (Q) den Punkt (n) der Theilung des Ringes (J) durch Drehung des letzteren auf den Punkt (m) der Deckeltheilung einstellt, nun aber beim Visiren nach (P) den Deckel (B) entgegengesetzt dreht, bis wiederum der Endpunkt der Strecke (S) durch die Spiegel" (X Y) sichtbar und der gesuchte zweite Werth auf (B) vor (n) eingestellt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.