DE97317C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

B. KAIBEL in MAINZ. Entfernungsmesser ohne Latte.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 7. Juni 1896 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser ohne Latte, welcher es gestattet,, die gewünschte Entfernung unmittelbar in Zahlen auf.einer entsprechend angeordneten Scala, deren Zeiger durch ein geeignetes Räderwerk infolge der Drehung eines Zielfernrohres bewegt wird, abzulesen, und er unterscheidet sich von bekannten ähnlichen Einrichtungen, wie z. B. den in den Patentschriften Nr. 4604 und 27681 beschriebenen, durch eine praktische, einfache Construction, ferner dadurch, dafs eine Messung kleiner Ausschlagswinkel und Längen selbst bei grofsen Entfernungen hier thatsäch-. lieh vermieden wird, d. h. dafs man eine Messung sehr kleiner, mit den Distanzen in Beziehung stehenden Winkel und Längen überhaupt nicht vorzunehmen braucht, und endlich dadurch, dafs die auf der Scala aufgeschriebenen Entfernungen nicht wie bisher durch eine langwierige trigonometrische Rechnung als variable Winkelfunctionen ermittelt, sondern ihre Lage auf der Scala auf rein arithmetischem Wege mit Hülfe einer den jeweiligen Stand der mafsgebenden Instrumenttheile beim Messen unmittelbar, wiedergebenden und mit der Constructionsidee der Anzeigescala unzertrennbar verknüpften Dreieckproportionalgleichung bestimmt wird. Der besagte Zweck wird dadurch erreicht, dafs nicht, wie bisher, der das Mefsdreieck bestimmende Ausschlagwinkel des drehbaren Fernrohres gemessen wird, sondern der Abschnitt auf der Verlängerung der dem Winkel gegenüberliegenden Kathete, den man erhält, indem man im Scheitel dieses Winkels auf der Hypotenuse des Dreiecks eine Senkrechte errichtet. Die Distanz steht also in einfach proportionaler Beziehung zu diesem Abschnitt.

Auf den beiliegenden Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen des Apparates dargestellt, und zwar in den Fig. 1 bis 14 eine Ausführungsform , die wegen ' der angebrachten Controlvisuren geeignet für Feldmefszwecke erscheint, und in Fig.15 bis 18 eine für militärische Zwecke genügend genaue Messungen ergebende einfache Ausführungsform.

Von ersterer Ausführung zeigt Fig. 1 die geometrische Grundlage der Distanzbestimmung und deren Controle (s. unten), Fig. 2 ein Schaubild, Fig. 3 einen Grundrifs des vollständigen Apparates, Fig. 4 ein als Träger des Apparates dienendes, auf dem Tisch ruhendes Wägelchen, Fig. 5 einen Schnitt durch die Verbindung des drehbaren, die Zeigerbewegung bewirkenden Fernrohres mit dem Zeigerwerk, ■Fig. 6 einen Grundrifs derselben, Fig. 7 eine Seitenansicht, Fig. 8 einen Grundrifs der Uebertragung der Bewegung des mit dem drehbaren Fernrohre fest verbundenen Armes auf das Zeigerwerk, Fig. 9 einen Schnitt nach v-n> der Fig. 6, Fig. 10 eine andere Ausführungsform der Uebertragungsvorrichtung, Fig. 11 das zur Controlvisur dienende drehbare Fernrohr, Fig. 12 das mittlere feststehende und mit seiner Achse senkrecht zu der Verbindungslinie der beiden drehbaren Fernrohre F¹ und F² angeordnete Fernrohr F, Fig. 13 das zur Controlvisur dienende, längs der Visierlinie letzteren Fernrohres F verstellbar angeordnete verticale Diopter, Fig. 14 einen Grundrifs der zur Ablesung der Entfernungen dienenden Scala.

Von der zweiten Ausführungsform des Instrumentes zeigt Fig. 15 die geometrische Grundlage, Fig. 16 eine Gesammtansicht des Instrumentes, Fig. 17 einen Schnitt nach x-y der Fig. 16 und Fig. 18 eine Seitenansicht des Obertheiles des Instrumentes von rechts.

Betrachten wir vorerst die erstere Ausführungsform, so ist das geometrische Princip der Haupt- und Controlvisur kurz das folgende: Visirt man (s. Fig. 1) ein Ziel P von der Mitte C, sowie von den seitlichen Punkten A und B der Grundlinie A B aus derart ein, dafs man die Visirlinie der Fernrohre bei A und B aus der zur C P parallelen Lage auf P eindreht, wobei vorausgesetzt ist, dafs die Operationsbasis A B im Punkte α senkrecht zu CP gewählt ist, so erhält man für alle einvisirten Entfernungen a P durch die zu A P oder B P senkrechten Geraden AC", beziehungsweise BC, auf der Visirlinie CP lineare Abschnitte a C". Zwischen diesen Abschnitten a C" und der zu bestimmenden Entfernung a P ist nun die halbe Operationsbasis A α bezw. a B die mittlere Proportionale nach dem bekannten geometrischen Satze, dafs das vom Scheitel des rechten Winkels auf die Hypotenuse gefällte Loth die mittlere Proportionale der auf der Hypotenuse gebildeten Abschnitte ist. Es lassen sich also die den betreffenden Entfernungen entsprechenden a C" für jede beliebige Entfernung a P im Voraus berechnen, unter der Voraussetzung, dafs A a = a B als bestimmtes Mafs gegeben ist, und zwar, wenn man für die halbe Grundlinie A B als Constante c setzt nach der höchst einfachen Gleichung:

a C" =

aP

Man hat nunmehr nur nöthig, diese so erhaltenen Werthe für a C" auf einer Scala aufzutragen und an Stelle der betreffenden Werthe für a C" die ihnen entsprechenden Entfernungen a P zu vermerken, um letztere selbst mittelst. eines bei der Visirung entsprechend bewegten Zeigers genau ablesen zu können. Da nun aber diese .Werthe von a C", wenn man möglichst viele Entfernungen auf der Scala ersichtlich machen will, infolge des geringen Ausschlages beim Visiren sehr klein ausfallen würden, wollte man sie ohne Weiteres verzeichnen, so ist es nöthig, künstlich eine Vergröfserung der Scala durch eine geeignete Vorrichtung zu bewirken.

Hat man nun die zur Ermittelung von a C" nöthigen beiden Visuren vorgenommen und will man das erhaltene Resultat prüfen, so würde ja eine einfache zweite Visur mit dem zu diesem Zwecke vorhandenen zweiten seitlichen Fernrohre im Punkt B nach dem Ziele P genügen, wenn man nicht mit den aufserordentlich kleinen, der Operationsbasis gegenüberliegenden Winkeln zu rechnen hätte, welche die scharfe Prüfung nahezu vereiteln oder mindestens sehr erschweren. Es ist daher, um diese Schwierigkeit zu umgehen, an dem Instrument folgende Einrichtung getroffen. Unterhalb der beiden in A und B befindlichen Fernrohre (Fig. 2) ist je ein mit der Achse des zugehörigen ersteren einen stumpfen Winkel bildendes, fest mit ihm verbundenes kleineres Fernrohr angeordnet, mit welchem nach erfolgter Hauptvisur ein längs der Visirlinie von F verstellbares Verticaldiopter eingestellt und bei der Controlvisur anvisirt werden kann. Die Anordnung dieses Controlfernrohres im stumpfen Winkel zum Hauptfernrohr ist deshalb nöthig, weil die Ausschläge bei der Hauptvisur in Wirklichkeit so gering sind, dafs, würde man die Achsen der beiden Fernrohre rechtwinklig wählen, das Controldiopter nicht Platz finden könnte. Im Uebrigen ist es unschwer einzusehen, dafs die Gröfse des genau gleichen Winkels, unter welchem sich die Achse jedes Haupt- und Controlfernrohres schneiden, für das Verfahren selbst ohne Einflufs ist. Es ist daher in der das geometrische Princip des Verfahrens darstellenden Fig. ι der Einfachheit wegen .der in der Praxis nicht verwendbare rechte Winkel angenommen und wird die Ausführung der Controle aus Fig. 1 ohne Weiteres verständlich, da dieselbe nach bekannter Methode geschieht.

Das auf diesem Princip begründete Instrument besteht demgemä'fs (Fig. 2 und 3) aus drei Fernrohren FF¹ F² zum Anvisiren des Zieles, zwei kleineren zum Anvisiren des Verticaldiopters dienenden, mit F¹ und F'² fest verbundenen Fernrohren f^lf², sowie der aus Fig. 14 ersichtlichen Scala /?, deren Zeiger durch ein Räderwerk angetrieben werden, welches bei Drehung des Fernrohres F¹ um die Achse seines Stativs c¹ und vermittelst des mit c¹ fest verbundenen, an seinem freien Ende eine Zahnstange q^l (Fig. 6 bis 8) tragenden Armes i bewegt wird. Die durch das Zusammenwirken dieser Theile bestimmte geometrische Lage derselben zu einander wird dadurch gesichert, dafs dieselben auf einem starren Fundament b b^l, e e^l aufgestellt sind. Dieses Fundament (Fig. 2 und 3) ruht vermittelst kleiner, auf Schienen laufenden Wägelchen I¹ P /³ (s. auch Fig. 4) auf einer von drei Stativfüfsen getragenen Tischplatte d. Parallel zur Verbindungslinie der verticalen Drehachsen (Stativachsen) der Fernrohre F¹F'² ist auf dem Theil e¹ des Fundamentes eine pendelnd aufgehängte Libelle k zur einzig erforderlichen Horizontalstellung von A B angebracht, und um eine genaue Neigung des Fundamentes b b¹, e e¹ aufs Ziel zu ermöglichen, sind ein

mit FF¹ F'² gleich hohes Fadenkreuzdiopter D (Fig. 2 und 3) und die Stellschräubchen /' in Fig. 4 vorgesehen. Die Richtung, parallel zum Fundament b b¹, e e¹ des Fernrohres F auf das Ziel erfolgt ausschliefslich in Gemeinschaft mit diesem Fundament am Getriebe g^l g² (Fig. 3, s. dies weiter unten). Das zur Controlvisur dienende Verticaldiopter x. (Fig. 13) wird durch einen in einem Gestell senkrecht zur Fundamentebene bb^l, e e^l eingespannten Faden D¹ gebildet und ist vermittelst dieses Gestelles χ auf einem durch yy^l gerade geführtes Wägelchen /⁵ befestigt. Die Einstellung beim Anvisiren durch f^l erfolgt durch die Mikrometerschraube %, gegen welche Z⁵ von der Feder ^¹ fortwährend angedrückt wird.

Das ganze Fundament ist um einen Kugelzapfen ο (Fig. 5) drehbar, und zwar kann diese Drehung vermittelst einer in ein Zahnsegment g¹, welches sich an dem die äufseren Enden von b und e verbindenden Viertelkreissegment g, dessen Mittelpunkt in 0 liegt, befindet, eingreifenden endlosen Schraube- g² erfolgen. Die Fernrohre F¹F'² sind fest auf ihren Stativen C¹C¹ und mit diesen um- auf den Fundamenttheilen b b¹ feste Zapfen drehbar, aufserdem lassen sich dieselben ebenso wie das Fernrohr F, dessen Stativ c fest auf dem Theil e des Fundamentes ist, um eine horizontale, zu ihrer eigenen senkrechten Achse bewegen. Zur Uebertragung der Drehung des Fernrohres F¹ auf das Räderwerk der Zeiger über der Scala h dient, wie schon erwähnt, der am Stativ c^l feste Arm i (im vorliegenden Beispiel wurde dessen Länge zu 0,80 gewählt), welcher, um Biegungen und Reibungen desselben zu vermeiderf, mittelst Rollen η η¹ auf b ruht (Fig. 3, 5 und 6). An seinem freien Ende befindet sich eine Gabel i^l (Fig. 7 und 8), welche vermittelst Augen i² P als Führung eine cylindrische Gleitstange ρ aufnimmt. Letztere fafst mit Hülfe eines Pleuelkopfes p^l an einem Zapfen q der durch Führungen r r^l gerade geführten, in Zahnrad s eingreifenden Zahnstange q^l an, welche auf einem wie auf Schienen laufenden Wägelchen /⁴ ruht. Statt die Führung von ρ am Arme i in der eben beschriebenen Weise zu gestatten, kann dieselbe auch wie aus Fig. 5, 6 und 9 ersichtlich ausgeführt werden. Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform des Pleuelkopfes p¹. Von dem Rade s aus wird die Bewegung der Zahnsfange vermittelst des fest mit s verbundenen, auf seiner Welle sitzenden Rädchens s¹ weiter auf eine verticale Welle t mit Zahnrädchen s², welche den Zeiger u trägt, übertragen und von dieser durch ein übliches Uhrzeigergetriebe auf einen zweiten kurzen Zeiger u'. Hierbei dient die Räderübersetzung in Verbindung mit dem 64 cm grofsen äufsersten Umfangskreis des Zifferblattes (Fig. 14) wie bei anderen ähnlichen Instrumenten zur Vergrofserung der Bewegung der Zahnstange ^¹ (hier 400 : 1), um möglichst viele Entfernungen auf der Scala direct vermerken zu können bezw. eine so weite Graduirung der letzteren zu erzielen, dafs ein bequemes Interpoliren möglich wird. Die Schraube ν (Fig. 5 und 6) dient zur Arretirung des Armes i und damit des Zeigerwerkes, indem dieselbe mit ihrem, unteren Ende in die Bohrung des unter ihr befindlichen Lagers u¹ eingreift. Der Anschlag nebst starker Gegendruckfeder m und die Mikrometerschraube m^l sind behufs Einstellung des Armes i und des Zeigerwerkes in die Anfangsstellung Ziel »00« vorgesehen (Fig. 3, 5 und 6). Letztere Stellung entspricht der Parallelstellung der Achsen der Fernrohre Fund F¹. Die Scala h selbst (Fig. 14), auf welcher sich die beiden Zeiger u und u¹ bewegen, ist eine Kreisscheibe, welche in mehrere Sectoren, beispielsweise acht (Fig. 14), eingetheilt ist. Diese sind entsprechend numerirt, und zwar beziehen sich diese Nummern auf eben so viel concentrische Kreisringe, in welche die stark vergröfserten (beim Ausführungsbeispiel 400 fachen) Längen des Weges der Zahnstange q¹, was der Drehung des Fernrohres F¹ entspricht, in angemessenen Intervallen derart eingeschrieben sind, dafs die aus der Gleichung auf Seite 2 nach Einsetzen aller möglichen Werthe a P ermittelten Werthe a C" analog der Wirkungsweise des Getriebes vergröfsert und stets vom Anfangspunkt der Scala, d. i. von Marke »00« ab (Fig. 14) von links nach rechts stets auf dem gröfsten, die beabsichtigte Vergröfserung einzig und allein repräsentirenden Kreisringe »ι κ peripher aufgewickelt und nur dann in andere Ringe radial übertragen werden, wenn ihre Längen mehr wie eine, zwei etc. gröfste Kreisperipherien (64 cm) enthalten. Auf diesen Ringen spielt der längere Zeiger u, während der kleinere u^l sich nur auf dem von genannten Ringen eingeschlossenen inneren Theile der Scheibe dreht und infolge seiner Stellung in den betreffenden Sectoren die Nummer des Ringes ängiebt, in ,welchem sich die die Entfernung angebende Zahl, welcher die Stellung des grofsen Zeigers entspricht, befindet. Der grofse Zeiger mufs also, während der kleine eine ganze Umdrehung macht, um von der kleinsten bis zur gröfsten mefsbaren, auf der Scala angegebenen Entfernung zu gelangen, so viel Umdrehungen machen, als Sectoren auf der Scheibe vorhanden sind, da nach Vorausgegangenem jedem Sector ein Ring und jedem Ringe eine Umdrehung des grofsen Zeigers entspricht. Erreicht wird dies in bekannter Weise durch Uebersetzung vermittelst eines Räderwerkes.

Claims (2)

1. Die Handhabung des Instrumentes ist folgende:

   Man bringt mit Hülfe der Libelle k zunächst die Verbindungslinie der beiden Fernrohre F¹ und F² in horizontale Lage unter gleichzeitiger, möglichst genauer Einrichtung des Fernrohres F auf das Ziel. Die genau scharfe Einvisirung des Zieles geschieht dann durch Drehung des Fundamentes vermittelst der endlosen Schraube g ². Ist dies geschehen, so visirt man mit dem Fernrohr F¹ ebenfalls das Ziel, und zwar durch Lösung der Mikrometerschraube m ^J, genau an; es ist jedoch hierbei zu beobachten, dafs es, um später die Entfernung direct von der Scala ablesen zu können, nöthig ist, den Arm i gegen den Anschlag m vermittelst der Mikrorneterschraube m¹ anzudrücken, also die Zeiger in ihre Anfangsstellung auf Marke »co« (Fig. 14) zu bringen. Hierauf visirt man durch das Fernrohr^/¹ auf das Verticaldiopter χ und verschiebt dies auf seiner Bahn so lange, bis sich der Faden desselben mit dem verticalen Faden des Fadenkreuzes im Fernrohr deckt, worauf festgestellt wird. Nach diesem richtet man das Fernrohr F² auf das Ziel und visirt genau ein. Visirt man hierauf durch f'² gegen das Verticaldiopter χ hin, so mufs sich als Controle für die genau durchgeführte Hauptvisur der senkrechte Faden des Fadenkreuzes vonf'² mit dem Faden des Verticaldiopters χ decken. Ergiebt die Prüfung die Richtigkeit der Visur, so mufs die von den beiden Zeigern auf der Scala angegebene Entfernung die gesuchte sein, und man findet die ihr entsprechende Zahl auf der Scala, indem man die Angabe des grofsen Zeigers in dem durch die Stellung des kleinen Zeigers bestimmten Ringe unter event. Interpoliren zwischen den beiden nächstliegenden Zahlen abliest. Es stehen beispielsweise die beiden Zeiger in den Stellungen der Fig. 14, dann würde die Ablesung zufolge der Stellung des kleinen Zeigers in dem zweiten Sector auf dem zweiten Ringe erfolgen. Der grofse Zeiger steht nun auf der Zahl 250, welche die gesuchte Entfernung in Metern angiebt. Steht der Zeiger nicht direct auf einem Theilstrich, sondern zwischen zweien derselben, so kann man durch Interpoliren oder einfach schätzungsweise die der Zeigerstellung entsprechende Zahl leicht finden. Ganz genau läfst sich dann der Zwischenwerth durch Ablesen des vom grofsen Zeiger markirten Umfangstheilstriches mit Hülfe der Gleichung auf Seite 2 finden, wenn man den zurückgelegten grofsen Zeigerweg durch die Vergröfserung theilt und als Werth a C" in die Gleichung einsetzt.

   Läfst man bei der soeben beschriebenen Ausführungsform die Controlvorrichtung weg, so erhält man ein wesentlich einfacheres und aus diesem Grunde für militärische Zwecke aufserordentlich geeignetes Distanzbestimmungsinstrument, indem dann nur die beiden Fernrohre F und F¹ nöthig sind. Wie aus Fjg. 1 5 . ersichtlich ist, bleibt das zu Grunde liegende geometrische Princip genau wie vor. Dieses vereinfachte Instrument (Fig. 16) ist auf einem Stativ, wie diese für Nivellirinstrumente verwendet werden, aufgesetzt, und geschieht das horizontale Einstellen der Verbindungslinie der beiden Fernrohre mit Hülfe der Libelle k durch die Mikrometerschraube im Dreifufs J in bekannter Weise. Das Fernrohr F und der Zapfen des drehbaren Fernrohres F¹, sowie die Scala mit dem Zeigerwerk sind durch die starre Verbindung b in ihrer Lage zu einander sicher gestellt. Zur Unterstützung dieser Verbindung dienen die Säule H und die Gelenkträger KK¹, welche unter sich geeignet und fest verbunden sind. Das Fernrohr F ist auf seinem Stativ c fest. Um nun eine Neigung desselben einzig und allein in Gemeinschaft mit b in verticaler Ebene erzielen, dies b stets nach dem Ziel hin neigen zu können, ist die Befestigung der Verbindung b auf dem durch H K und K¹ gebildeten Untergestell keine starre (Fig. 16), sondern die Verbindung ist in an letzteren angebrachten Lagern E E¹ E² mittelst cylindrischer Zapfen um ihre Längsachse (zugleich Verbindungslinie der Achsen der Fernrohrstative c und c') drehbar gelagert (s. auch Fig. 17 und 18). Die Einstellung von E in der Verticalebene erfolgt dann durch eine Mikrometerschraube G², gegen welche der an den in E² lagernden Zapfen feste Arm G durch einen federnden Stift G¹ angedrückt wird. Die Anordnung des Fernrohres F¹, sowie die Uebertragung seiner Bewegung ist dieselbe wie bei dem bereits beschriebenen Instrument. Die Ausführung der Distanzbestimmung erfolgt in gleicher Weise wie früher, nur unter Weglassung der für die Controle nöthigen Mafsnahmen; da der Anzeigeapparat bezw. das Zahngestänge q^l hier wegen des vorgeschobenen Fernrohres E nicht in die centrale Visirlinie C P zu liegen kommt, so sind die von demselben gebildeten Abschnitte a C" nach Verhältnifs Aa¹ .: Aa (Fig. 15) zu reduciren.

   Das Instrument ergiebt bei sorgfältiger Ausführung der beiden Visuren für die Entfernungsschätzungen beim Militär genügend genaue Resultate bei schneller Ausführbarkeit der Messung.

   Patenτ-Ansprüche:

   ι . Entfernungsmesser, welcher die Entfernung mit Hülfe zweier Fernrohre, von denen das eine fest und rechtwinklig auf der die Grundlinie bildenden starren Verbindung angeordnet, das andere um eine verticale Achse darauf drehbar ist, unmittelbar an einer Scala dadurch abzulesen gestattet, dafs

   das drehbare Fernrohr seine Bewegung beim Anvisiren des Zieles durch eine von einem Arm des Fernrohres bewegte, rechtwinklig zur Grundlinie geführte Zahnstange auf ein die Zeiger der Scala treibendes Räderwerk in der Weise überträgt, dafs der der zu bestimmenden Entfernung proportionale Abschnitt, welchen die auf der Visirlinie des drehbaren Fernrohres im Drehpunkt des letzteren errichtete Senkrechte auf der dem Ziel entgegengesetzten Verlängerung der Visirlinie des festen Fernrohres bildet und dessen Länge gleich ist dem von irgend einem Punkt der Zahnstange zurückgelegten Wege, in vielfacher Vergröfserung durch die Zeigerwege angegeben wird, alles zum Zwecke, die Scalenpunkte auf rein arithmetischem Wege mit Hülfe einer die jeweilige Lage der Fernrohre, der Grundlinie und der Zahnstange beim Messen der Entfernung wiedergebenden einfachen Dreiecksproportionalgleichung bestimmen zu können.
2. 2. Der unter i. geschützte Entfernungsmesser in Verbindung mit einer Controlvorrichtung, bestehend aus einem zweiten drehbaren Fernrohr F² und zwei die Achsen der drehbaren Fernrohre F¹ F² unter stumpfem Winkel schneidenden, fest mit ihnen verbundenen, auf ein längs der Visirlinie des Fernrohres F verstellbares Verticaldiopter einrichtbaren Fernrohren f^lf²-

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.