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Verfolgungstheodolit.
Die Erfindung betrifft einen Verfolgungstheodolit, insbesondere einen Schiffsballontheodolit, bei dem der Höhenwinkel auf eine gleichzeitig beobachtbar Kimm bezogen und durch Drehung einer am Ausblick vorgesehenen spiegelnden Fläche messbar ist. Derartige Verfolgungstheodolite arbeiten bekanntlich in der Weise, dass, wie bei einem Sextanten, die Ziellinie des Fernrohres durch Verdrehung der spiegelnden Fläche auf das Objekt eingestellt wird, während die Zellinie eines die Kimm abbildenden Systems horizontal steht. Die Kimm erscheint im Gesichtsfeld des Fernrohres als Linie, die genau durch die Mitte geht. Das Objekt wird durch Verdrehen der spiegelnden Fläche auf dieser Kimm, d. h. also
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genaue Höhenwinkel.
Bei den bisherigen Verfolgungstheodoliten dieser Art war die spiegelnde Fläche derart angeordnet, dass der die Kimm anvisierende Strahl und der durch die drehbare spiegelnde Fläche gebrochene Strahl in senkrecht zueinander liegenden Vertikalebenen verliefen.
Eine derartige Anordnung hat sich aber aus folgenden Gründen als nachteilig herausgestellt (vgl. Fig. 1) : Die Vertikalkreise, z. B. der Vertikalkreis A-/i'der Gesiehtsfeldmitte, stehen nur bei horizontaler Visur auf dem Bilde der Kimm H-H senkrecht. Bei einer Visur mit dem Höhenwinkel h ist der Vertikalkreis .-/i'der Gesichtsfeldmitte um den Winkel 90 -h gegen die Kimm H-H geneigt.
Wird deshalb bei dieser Visur der Theodolit um den Winkel i gekippt, so verschiebt sich zwar das Bild
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u. zw. um den Betrag BI-B2=x. Wenn man also bei verkipptem Theodolit den Ballon ausserhalb der
Gesichtsfeldmitte hält, wird die Höhe h um diesen Betrag x falsch gemessen. Wie eine einfache Rechnung zeigt, wächst dieser Fehler mit zunehmender Höhe zunächst verhältnismässig langsam, wird dagegen für grössere Erhebungen sehr beträchtlich und beträgt z. B. bei i four h = 600 bereits 0'50.
Bei dieser Erhebung geht also die Kippung mit ihrem vollen Betrage in die gemessene Höhe ein.
Da z. B. bei Schiffsballontheodoliten ein Kippen durch die Schlingerbewegungen des Schiffes nie ganz zu vermeiden ist, waren genaue Messungen, zumal für grössere Erhebungen, bisher also aus den oben aufgeführten Gründen nicht durchführbar.
Ganz abgesehen davon musste sich bei der Einstellung des Objektes eine grosse Unsicherheit bemerkbar machen, wenn bei Kippbewegungen des Theodolits das Verfolgungsobjekt seitlich aus dem Gesichtsfeld wanderte ; denn der Beobachter versuchte zunächst unwillkürlich diesem durch eine azimutale Bewegung des Fernrohres zu begegnen, wodurch aber gerade das Gegenteil des Erstrebten eintrat, denn das seitliehe Auswandern konnte nur durch eine der Kippriehtung entgegengesetzte Vertikalbewegung kompensiert werden.
Die Erfindung beseitigt diese erkannten Nachteile in der Weise, dass sie die bei Bewegungen des Gerätes auftretenden scheinbaren Bewegungen des anzusehneidenden Objekts in einer zur Kimm senkrechten Ebene erfolgen lässt.
Dies kann erfindungsgemäss beispielsweise in der Weise erfolgen, dass der Visierstrahl und der durch die drehbare spiegelnde Fläche gebrochene Strahl bei jeder Stellung der spiegelnden Fläche in einer gemeinsamen Vertikalebene liegen.
Bei den bisherigen Verfolgungstheodoliten der eingangs gekennzeichneten Art war weiterhin der für die gleichzeitige Beobachtung der Kimm vorgesehene zweite Fernrohrausbliek, der parallel
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zum Ausblick des Verfolgungsfernrohres lag, fest angeordnet. Hieraus folgte, dass immer nur derselbe durch das fest gegebene Gesichtsfeld des Fernrohres gebotene, vor dem Beobachter liegende Teil der ganzen Kimm beobachtbar war. War zufällig bei der Beobachtung, was z. B. auf See nicht selten ist, infolge starker Bewölkung oder Nebelbildung der zu beobachtende anvisierte Teil der Kimm nicht erkennbar, so musste von Messungen Abstand genommen werden, selbst wenn vielleicht der dem anvisierten Kimmteil diametrale, im RÜcken des Beobachters liegende Teil sichtbar war.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss in der Weise behoben, dass die Kimmbeobachtungsrichtung um 1800 wechselbar ist.
Verfolgungstheodolite werden sehr häufig auf Fahrzeugen, z. B. auf Schiffen, benutzt. Durch die Relativbewegung zwischen Fahrzeug und Verfolgungsobjekt mussten vor jeder Messung die Angaben des Azimutkreises des Theodolits mit denen eines Kompasses in Beziehung gebracht werden, die bei der Auswertung der Messergebnisse späterhin umständliche Umrechnungen nach sieh zogen. Abgesehen hievon waren für die Bedienung des Theodolits im günstigsten Falle immer drei Beobachter erforderlich, einer, der das Fernrohr bediente, einer, der das Azimut und die Höhe ablas sowie schliesslich einer, der den Kompass kontrollierte.
Diese Übelstände lassen sieh erfindungsgemäss dadurch abstellen, dass die Azimutstellungen des Theodolits unmittelbar auf die Angaben eines absoluten Richtungsgebers bezogen werden. Als Richtungsgeber kann sowohl ein Magnetkompass als auch ein Kreiselgerät dienen. In einfachster Weise wird der Erfindungsgedanke verwirklicht, indem der Theodolitkopf auf einem mit einer Rosenseheibe versehenen absoluten Richtgeber (z. B. Magnetkompass) gleiehaehsig drehbar gelagert und mit einer mit der Rosenseheibe zusammenarbeitenden Ablesemarke versehen ist.
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näher erläutert.
Auf dem Azimutkreis 1 (Fig. 2) sitzt drehbar gelagert das Verfolgungsfernrohr 2, bestehend aus dem Okular 3 und Objektiv 4. An seinem Ausblick befindet sich die um die Achse 25 drehbare spiegelnde Fläche in Gestalt eines 900. Prismas 5. Der gleichzeitigen Beobachtung der Kimm dient das "Kimmfernrohr" 9, bestehend aus dem Objektiv 8, Dachkantprisma 10 und dem gleichen Okular 3 unter Verwendung des in den Strahlengang des Verfolgungsfernrohres 2 eingeschalteten Doppelprismas 6 mit der teils spiegelnden, teils durchlässigen Fläche 7.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Visierstrahl und der durch das Prisma 5 gebrochene, reflektierte Strahl bei jeder Stellung der spiegelnden Fläche des 900-Prismas 5 in derselben Vertikalebene, die im vorliegenden Fall durch die Fernrohrachse geht, liegen müssen. Während die Einstellung des Azimuts mittels der Rändelschraube 26 und eines nicht weiter gezeichneten Getriebes erfolgt, erfolgt die Einstellung des Prismas und damit des Höhenwinkels mittels der Grobeinstellung 17 über das Zahnradgetriebe 16, 15, 14 und mittels der Feineinstellung 18 über das Kegelradgetriebe 19 und Schneckentrieb 20, 21, 22, der über eine Rutschkupplung 23,24 auf das Zahnradgetriebe 15, 14 wirkt.
Auf dem Zahnrad 14 sitzt der Höhenkreis 11, der gleichzeitig mit dem Azimutkreis mittels der Beleuchtung 13 durch dieselbe Lupe 12 ablesbar ist.
Der Ausblickstubus 27 des Nebenfernrohres, der parallel zur Ausblicksrichtung des Verfolgungsfernrohres 2 liegt, ist erfindungsgemäss um 1800 schwenkbar, so dass auch der hinter dem Beobachter liegende Teil der Kimm zur Beobachtung herangezogen werden kann. Die Fläche 7 des Doppelprismas 6 ist in einem senkrecht zur Kimm verlaufenden durchgehenden Mittelstreifen 28 lediglich durchlässig, also nicht zugleich reflektierend ausgebildet. Das durch das Okular 3 beobachtbar Gesichtsfeld erscheint dann dem Beobachter, wie in Fig. 3 dargestellt. Der mittlere Teil 28 des Gesichtsfeldes 17 stammt lediglich von dem Gesichtsfeld des Verfolgungsfernrohres und stellt demnach einen besonders lichtstarken Ausschnitt im Gesichtsfeld 17 dar, der erfindungsgemäss die Verfolgung und Abbildung des Objektes, z.
B. eines Pilotballons 19, auf die nunmehr gebrochen erscheinende Kimm 18 ganz bedeutend erleichtert, wenn das Objekt bei nicht zu vermeidenden Bewegungen des Theodolits, z. B. durch die Schlingerbewegungen des Schiffes, unter die Kimm wandert (20). Der Kimmteil erscheint im oberen Teil des Gesichtsfeldes, weil auf die Abbildung aufrechter Bilder bei diesen Beobachtungen verziehtet werden kann. Je nach den Erfordernissen wird man den Bereich 28 in seiner Breite und Länge beliebig gestalten. Bei dem in der Abbildung dargestellten Theodolittyp wird zumal im Zusammenwirken mit der besonderen, angeführten Ausbildung des die Gesichtsfelder zur Deckung bringenden Doppelprismas 6 eine gesicherte und genaue Durchführung der Messungen gewährleistet.
Zum schnellen Auffinden des Zieles kann vorteilhafterweise noch ein nicht weiter gezeichnetes Grobvisier vorgesehen werden, das bei geeigneter Übersetzung der Zahnräder direkt auf der Grobeinstellung 17 sitzen kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Der Beobachtungsteil des Theodolits ist hier als zweiäugiges Fernrohr ausgebildet, durch dessen einen Teil 2'die Kimm und durch dessen zweiten Teil 2, der am Ausblick mit dem in der gleichen Weise wie in Fig. 2 angeordneten Prisma 5 versehen ist, das Objekt beobachtbar ist. Mit 31 ist ein das Getriebe aufnehmender Kasten angedeutet. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine grosse, stets zu erstrebende Lichtstärke im Beobachtungsteil aus, da, wie ein Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt, die liehtschwäehenden Ablenkungs-
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elemente 6 und 10 in Fortfall kommen.
Die Wirkungsweise dieser zweiten Anordnung ist selbstverständ- lich nur insofern von der ersten abweichend, als jetzt zwei getrennte Gesichtsfelder beobachtet werden, die erst durch den Beobachter verstandesmässig zu einem einzigen verschmolzen werden. Es erübrigt sich eigentlich, darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich die Theodolite bekanntermassen kardaniseh gelagert sind, um die Kimm waagrecht zu halten.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 ist auf dem Gehäuse 31 eines Kompasses der
Theodolit 30 gleichachsig azimutal drehbar gelagert. Der Theodolit besteht im wesentlichen aus dem
Verfolgungsfernrohr 32, 33, 35 mit dem um die Achse 49 drehbaren, der Einstellung des Höhenwinkels dienenden Prisma 36, dem Kimmbeobachtungsfernrohr 54 mit dem halbverspiegelten, in den Strahlen- gang des Verfolgungsfernrohres eingeschalteten Doppelprisma 34 sowie aus der Ablesevorrichtung 37.
Mittels dieser sind einmal durch das Okular 52 der von der Lichtquelle 51 beleuchtete Höhenkreis 50 und zugleich über die optische Anordnung 53, 38, 39,40 durch das Fenster 42 die von der Lichtquelle 46 beleuchtete Teilung 43 der mit dem Magneten 44 ausgerüsteten, auf der Pinn 45 gelagerten Rosenseheibe des Kompasses beobachtbar.
In vielen Fällen, so auch bei diesem Schiffstheodolit, ist es baulich nicht immer möglich und für die Beobachtung nicht immer zweckmässig, die Ablesemarke der Richt- geberrose am Theodolit derart anzuordnen, dass an dieser unmittelbar das absolute Azimut des Visier- strahles abgelesen werden kann, was man bei dem bezeichneten Ausführungsbeispiel etwa dadurch hätte erreichen können, dass man die Ablesemarke am Theodolit dort vorgesehen hätte, wo der durch
Parallelverschiebung durch den Rosenscheibenmittelpunkt gelegte Visierstrahl die Peripherie der Scheibe schneidet. In dem gezeichneten Beispiel ist diese Anordnung aus den oben angeführten Gründen nicht durchgeführt worden, vielmehr liegt hier die Ablesemarke um einen gewissen Kreisbogenbetrag von dem angeführten Schnittpunkt entfernt.
Erfindungsgemäss ist hier vielmehr einfach so vorgegangen worden, dass die Teilung auf der Rosenseheibe um diesen Betrag versetzt worden ist, so dass an der
Ablesemarke der Kompassrose wieder unmittelbar das absolute Azimut des Visierstrahles abgelesen werden kann. Die Einstellung des Azimuts bzw. des Höhenwinkels erfolgt mittels der Rändelschrauben 47 bzw. 48. Der Theodolit ist zusammen mit dem Kompassteil in nicht weiter dargestellter Weise kardanisch aufgehängt, um die Kimm stets waagrecht zu halten. Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen
Anordnung ist ohne weiteres verständlich, und ihre Vorteile liegen auf der Hand, denn einmal genügen für die Bedienung des Theodolits nunmehr nur noch zwei Beobachter, anderseits sind bei der Aus- wertung der Messergebnisse keine umständlichen Umrechnungen mehr erforderlich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfolgungstheodolit, bei dem der Höhenwinkel auf eine gleichzeitig beobachtbar Kimm bezogen und durch Drehung einer am Ausblick vorgesehenen spiegelnden Fläche messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Bewegungen des Gerätes auftretenden scheinbaren Bewegungen des anzuschneidenden Objekts im Fernrohrgesiehtsfeld in einer zur Kimm senkrechten Ebene erfolgen.