DE750935C - Nivelliergeraet zu Landesvermessungen - Google Patents

Description

Die Erfindung· betrifft Nivelliergeräie zu Landesvermessungen, und der Zweck der Erfindung besieht darin, ein Gerät zu schaffen, bei welchem die waagerechte Lage der Visier linie selbsttätig aufrechterhalten wird. Es sind bereits Geräte bekannt, bei denen ein Flüssigkeitsspiegel zur Anwendung kommt. Bei einem Gerät dieser Axt wird die Spiegelung ausgenutzt, um Vielfachbilder der Meßlatte auf der Fadenkreuzebene zu erreichen, so daß, wenn diese Bilder durch mechanisches Bewegen des Sehrohres zur Deckung gebracht werden, man in jener Lage des Gerätes eine waagerechte Visierlinie erreicht hat.

Bei diesem Gerät erfolgt keine selbsttätige Einstellung der Visierlinie in die waagerechte Lage (deutsche Patentschrift 360996).

Ein weiteres bekanntes Gerät verfolgt den Zweck, die Visierlinie selbsttätig in waagerechter Lage zu erhalten, wenn das Gerät innerhalb gewisser Grenzen geneigt ist. Bei diesem Gerät wird die freie Oberfläche von Quecksilber als reflektierende Oberfläche der leuchtenden Strahlen ausgenutzt (österreichische Patentschrift 42 680). «5

Schließlich sind auch noch Geräte bekannt, die an Stelle eines kugelartigen Nivelliergerätes verwendet werden, das sich an jedem Gerät anbringen läßt, bei dem es notwendig sein könnte, die waagerechte Lage einer Ebene zu sichern (britische Patentschrift 15079 v. J. 1914).

Von den bekannten Geräten unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß der durch den Kreuzungspunkt des Fadenkreuzes und durch den optischen Mittelpunkt des Objektivs hindurchgehende Lichtstrahl an der waagerechten Innenfläche einer auf einem Glasprisma von Trapezquerschnitt mit Winkeln und Seiten von bestimmten Abmessungen befindlichen Flüssigkeit total reflektiert und außerdem von zwei unter dem Trapezprisma gelegenen Pentagonprismen, rechtwinklig abgelenkt wird, wobei die beiden Flächenwinkel zwischen den Schrägflächen des Trapezprismas und seiner Grundfläche

einander gleich sind und für einen Brechungsindex der Flüssigkeit von 1,42 bzw. 1,43, 1,44:, 1,45, 1.46, i,47, 1,48, i,49. i>5° ⁶7 23Ό0" bzw. 57 11' o8", 66- 59' 29", 66 48' 05", 66 36'. 54", 66 25' 57", 66 15' i2", o6 04'39", 65'54'19" betragen, die Hauptschnittflächen der Pentagonprismen parallel zueinander und ' zur Grundfläche des Trapezprismas verlaufen, in der .Normalsteilung des Gerätes die .Lichtstrahlweg© in den optischen Wirkungen gleichwertig in bezug auf die von ihnen durchlaufenen Refraktionsmittel sind, das Fadenkreuz derart eingestellt ist, daß die Visierlinie bei Xormalstellung des Gerätes genau waagerecht liegt, und die beiden Pentagonprismen mit dem Objektiv und dem Fadenkreuz ein starres System bilden, welches gegenüber dem Trapezprisma einstellbar ist. Der technische Fortschritt, der durch diese Ausbildung· des Gerätes erzielt wird, besteht darin, dali mit Sicherheit die waagerechte Lage der Visierlinie selbsttätig aufrechterhalten wird, da die Spiegelung nicht an einer Erschütterungen ausgesetzten freien Quecksilberober fläche, sondern unter der Oberfläche einer dickflüssigen und durchsichtigen Flüssigkeit erfolgt, wodurch die Festigkeit und Klarheit der Bilder auf dem Fadenjo kreuzgrund gesichert ist.

Auf beiliegender Zeichnung stellt Fig. ι schematisch in axonometiischer Projektion das Nivelliergerät mit der entsprechenden eriindungsmäßigen Vorrichtung dar; Fig. 2 und 3 zeigen ebenfalls schematisch Nivelliergerät und Vorrichtung im Richtungssinn der Visierlinie bzw. rechtwinklig dazu. Die Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Teile oder gleiche Punkte, wes-4.0 halb in nachfolgender Beschreibung die angeführten Zahlen sich stets auf die genannten drei Figuren beziehen.

Die erfindungsmäßige optische Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Glasprisma mit Trapezquerschnitt 4-11 mit rechteckigen und parallelen Grundflächen, wovon die größere etwa zweimal so lang ist wie die kleinere. Das Prisma besitzt Winkel von bestimmter Abmessung, wie nachstehend erklärt: Ein rechteckiger Behälter aus Glas oder Metall 8-15, der oben geschlossen und unten offen ist, ist mit den Rändern der offenen Seite auf der Fläche 8-11 des Trapezprismas gut befestigt. In diesen Behälter wird irgendeine durchsichtige, farblose, ölige, dem Glycerin ähnliche Flüssigkeit eingeführt, deren Brechungsindex über 1,42 liegt. Diese Flüssigkeit darf den Hohlraum des Behälters nur zum Teil füllen: sie soll die Fläche 8-11 des So Prismas mit einer einige Millimeter hohen Schicht bedecken. Ihr Spiegel 16-19 kann sich | waagerecht einstellen, selbst wenn das ganze Gerät in beliebiger Richtung innerhalb gewisser Grenzen geneigt wird.

Unterhalb der Fläche 4-7 des Trapezprismas und entsprechend der Projektion seiner beiden geneigten Flächen 4,7, 11,8 und 5, 6, 10, 9 liegen zwei i8o^c gegeneinander versetzte querschnittsgleiche Pentagonprismen 20-29 und 30-39, deren Hauptschnittflächen zueinander parallel und normal zu der Grundfläche des Trapezprismas sind.

Der Hauptschnitt beider genannten Prismen stellt ein Fünfeck mit vier Winkeln von 112 30' und einem Winkel von 90 dar; letzterer ist zwischen zwei gleich Jangen Kanten eingeschlossen, während die dem Winkel von 90" gegenüberliegende Kante etwa die Hälfte der beiden gleichen genannten Kanten ausmacht. Die Flächen 20-23, 24-27, 30, 31, 38, 39 und 32-35 der beiden Pentagonprismen sind versilbert, um die darauf einfallenden Strahlen wieder zurückwerfen zu können.

Gegenüber den Flächen 34-37 bzw. 20, 21, 2<S, 29 der beiden Pentagonprismen steht die Sammellinse 40 als Objektiv des Nivelliergeräts bzw. das Fadenkreuz 41, in dessen Ebene das durch die Objektivlinse projezierte Bild erscheinen soll, wobei die letztgenannte Linse eine Brennweite haben muß, die gleich der go Strecke 40, 5S, 57, 56, 55, 54, 53, 52, 51, 50, 49, 4S, 47, 46, 45, 44, 41 ist, welche die, Lichtstrahlen durch die Prismen, die Flüssigkeit und die Luft hindurch zurücklegen müssen, ehe sie die Ebene des Fadenkreuzes erreichen.

Vor dem Fadenkreuz 41 ist das Okular aufgestellt, bestehend aus der Sammellinse 42, deren Brennweite gleich der Strecke 41, 42 ist; durch diese Linse kann das Auge von 59 aus das auf die Fäden des Fadenkreuzes durch die Objektivlinse projizierte Bild beobachten. Auf Grund einer komplizierten analytischen Berechnung, die hier nicht angeführt wird, läßt sich nachweisen, daß die durch den Kreuzungspunkt des Fadenkreuzes 41 und den optischen Mittelpunkt des Objektivs 40 veriau-■ fende Visierlinie nach Durchdringung der drei Prismen und Brechung an deren verschiedenen Flächen und unter der freien waagerechten Fläche der Flüssigkeit auf der Strecke 41, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, Si, 52, 53, 54- 55. 5⁽⁾> 5Γ, SS. 40 stets eine waagerechte Visierlinie 40, 43 bestimmt, die mit den praktischen Anforderungen an Genauigkeit vereinbar ist, selbst wenn man das Gerät in beliebigem Richtungssinn neigt. Genauer ausgedrückt und unter Bezugnahme auf ein Gerät normalen Ausmaßes mit einem Objektiv mit der Brennweite von etwa 20 cm, bezeichnet man mit e" die Abweichung oder den Winkelfehler in Sekunden der Visierlinie 40, 43 gegen

die Horizontlinie bzw. mit α" und β" die Neigungen in Sekunden des Gerätes in bezug auf seine Normalstellung· im Richtüngssiim der Visierlinie bzw. in dem dazu rechtwinkligen Richtungssinn. So läßt sich beweisen, daß der Fehlere" durch folgende Beziehung annähernd bestimmbar ist:

e" = 0,000 oo8 X a" Xß".
Die durch die optische Vorrichtung zu erfüllenden Bedingungen, welche ermöglichen, daß dieselbe dem vorgenannten Zweck dienen kann, der darin besteht, die Visierlinie 40, 43 praktisch waagerecht, d.h. innerhalb der Grenzen der obigen Beziehung zu erhalten» sind folgende:

1. Die beiden Flächenwinkel des Trapezprismas mit den Geraden 4, 7 und 5, 6 als Schnittkanten müssen einander gleich sein und in Beziehung zum' Brechungsindex der in dem

a° Behälter 8-1 s enthaltenen Flüssigkeit stehen, und zwar müssen die Winkel des Prismas für einen Brechungsindex der Flüssigkeit von 1,42 bzw. 1,43, 1,44, i,4S, ^46, i,47, 1,48, M9> 1,50 betragen: 67° 23' 00", bzw. S7° ¹⁷-' °%"> 66° 59' 29", 66° 48' 05", 66° 36' 54", 66° 25' 57", 66^Ü 15' 12", 66° 04' 39", 65° 54'19" bei Interpolierung für Zwischenwerte.

2. "Die Hauptschnittebenen der Pentagoaprismen müssen parallel zueinander und rechtwinklig zur Grundfläche des Trapezprismas verlaufen.

3. In der Normalstellüng des Gerätes, d.h. wenn die Fläche 4, 5, 6, 7 des Trapezprismas und die Flächen 26-29 und 36-39 der Pentagonprismen auf waagerechten Ebenen liegen, müssen die Lichtstrahlwege 41, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51 und 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 40 in den optischen Wirkungen gleichwertig sein in bezug auf die von ihnen durchlaufenen Refraktionsmittel.

4. Der Brechungsindex der in dem Behälter 8-15 enthaltenen Flüssigkeit muß höher als 1,42 sein.

5. Dias Fadenkreuz 41 niuß derart eingestellt sein, daß die Visierlinie 40, 43 genau waagerecht liegt, wenn das Gerät in seiner normalen Stellung steht, so wie unter Ziffer 3 angegeben.

6 .Die beiden Pentagonprismen mit Objektiv 40 und Fadenkreuz 41 müssen in ihrer gegenseitigen Stellung ein einziges starres und unveränderliches System bilden; dasselbe gilt für das Trapezprisma mit darüberliegendem Behälter mit der Flüssigkeit, Die beiden genannten starren Systeme dürfen aber ihren gegenseitigen Abstand ändern zwecks Scharfeinstellung des von der Objektivlinse 40 auf die Ebene des Fadenkreuzes 41 projezierten Bildes, soweit die Bedingungen in bezug auf Parallelismus und Rechtwinkligkeit, wie unter Ziffer 2 angeführt, erfüllt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Nivelliergerät zu Landesvermessungen, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Kreuzungspunkt des Fadenkreuzes und durch den optischen Mittelpunkt des Objektivs hindurchgehende Lichtstrahl an der waagerechten Innenfläche einer auf einem Glasprisma von Trapezquer schnitt mit Winkeln und Seiten von bestimmten Abmessungen befindlichen Flüssigkeit total reflektiert und außerdem von zwei unter dem Trapezprisma gelegenen Pentagonprismen rechtwinklig abgelenkt wird, wobei die beiden Flächenwinkel zwischen 'den SchrägfLächen (4, 7, 8, 11 und 5, 6, 9, 10) des Trapezprismas und seiner Grundfläche (4, 5, 6, 7) einander gleich sind und für einen Brechungsindex der Flüssigkeit von 1,42 bzw. 1,43, 1,44, 1,45, 1,46, 1,47, 1,48, i,49, *>5° 67⁰ 23' 00" bzw. 57⁰ n' 08", 66° 59' 29", 66° 48' 05", 6.6° 36' 54", 66° 25' 57", 66° 15' 12", 66° 04' 39", 65⁰ 54' 19" betragen, die Hauptschnittflächen der Pentagonprismen parallel zueinander und zur Grundfläche des Trapezprismas verlaufen, in der Normalstellüng des Gerätes die Lichtstrahlwege (41, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51 und 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 40) in den optischen Wirkungen gleichwertig in bezug auf die von ihnen durchlaufenen Refraktionsmittel sind, das Fadenkreuz (41) derart eingestellt ist, daß die Visierlinie (40,43) bei Normalstellung des Gerätes genau waagerecht liegt und die beiden Pentagonprismen mit dem Objektiv (40) und dem Fadenkreuz (41) ein starres System bilden, welches gegenüber dem Trapezprisma einstellbar ist.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Er- _1OS teilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   deutsche Patentschrift Nr. 360 996;

   österreichische Patentschrift .. - 42 680;

   britische Patentschrift - 15079 no

   (ν. J. 1914).

   Hierzu i'Blatt Zeichnungen