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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.
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Persecution theodolite.
The invention relates to a tracking theodolite, in particular a ship balloon theodolite, in which the elevation angle is related to a simultaneously observable notch and can be measured by rotating a reflective surface provided at the outlook. It is known that tracking theodolites of this type work in such a way that, like a sextant, the target line of the telescope is adjusted to the object by rotating the reflective surface, while the cell line of a system imaging the rear sight is horizontal. The notch appears in the field of view of the telescope as a line that goes exactly through the middle. The object is made by rotating the reflecting surface on this notch, i.e. H. so
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exact elevation angle.
In previous persecution theodolites of this type, the reflective surface was arranged in such a way that the beam aiming at the chimney and the beam refracted by the rotatable reflective surface ran in vertical planes perpendicular to one another.
However, such an arrangement has proven to be disadvantageous for the following reasons (cf. FIG. 1): The vertical circles, e.g. B. the vertical circle A- / i 'of the field of view center, are only perpendicular to the image of the rear sight H-H with a horizontal sight. In the case of a sight with an elevation angle h, the vertical circle - / i 'of the center of the field of view is inclined by the angle 90 -h against the rear sight H-H.
If the theodolite is therefore tilted by the angle i with this sighting, the image is indeed shifted
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u. between the amount BI-B2 = x. So if the balloon is tilted outside of the
Holds the center of the field of view, the height h is measured incorrectly by this amount x. As a simple calculation shows, this error initially grows relatively slowly with increasing height, but becomes very considerable for larger surveys and amounts to e.g. B. at i four h = 600 already 0'50.
In this survey, the full amount of the tilt is included in the measured height.
Since z. For example, in the case of ship balloon theodolites tilting due to the rolling movements of the ship can never be completely avoided, precise measurements were not possible, especially for larger surveys, so far for the reasons listed above.
Quite apart from that, a great uncertainty had to become noticeable in the setting of the object if, when the theodolite tilted, the pursued object wandered sideways out of the field of vision; because the observer tried to counter this involuntarily with an azimuthal movement of the telescope, whereby the opposite of what was striven for occurred, because the lateral migration could only be compensated by a vertical movement opposite to the tilting.
The invention eliminates these recognized disadvantages in such a way that it allows the apparent movements of the object to be viewed that occur when the device is moved to take place in a plane perpendicular to the rear sight.
According to the invention, this can be done, for example, in such a way that the sighting beam and the beam refracted by the rotatable reflecting surface lie in a common vertical plane in every position of the reflecting surface.
In the previous persecution theodolites of the type identified at the beginning, the second telescope outlook provided for simultaneous observation of the rear sight, the parallel one, was still used
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to the outlook of the tracking telescope was fixed. From this it followed that only the same part of the whole chimneck, presented by the fixed field of view of the telescope and lying in front of the observer, could be observed. Was accidentally while observing what z. B. is not uncommon at sea, due to heavy cloud cover or fog formation, the sighted part of the chine to be observed not recognizable, measurements had to be refrained from, even if the part diametrically to the sighted chimney part lying in the back of the observer was visible.
According to the invention, this disadvantage is remedied in such a way that the chiming observation direction can be changed by 1800.
Persecution theodolites are very common on vehicles, e.g. B. on ships. Due to the relative movement between the vehicle and the object being pursued, the data of the azimuth circle of the theodolite had to be related to that of a compass before each measurement, which would later reveal cumbersome conversions when evaluating the measurement results. Apart from this, three observers were always required to operate the theodolite, one to operate the telescope, one to read off the azimuth and altitude and finally one to control the compass.
According to the invention, these inconveniences can be remedied in that the azimuth positions of the theodolite are directly related to the information provided by an absolute direction indicator. Both a magnetic compass and a gyro device can serve as direction indicators. The concept of the invention is implemented in the simplest way by the theodolite head being rotatably mounted on an absolute guide (e.g. magnetic compass) provided with a rose disk and provided with a reading mark that cooperates with the rose disk.
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explained in more detail.
On the azimuth circle 1 (Fig. 2) is rotatably mounted the tracking telescope 2, consisting of the eyepiece 3 and lens 4. At its outlook is the rotatable about the axis 25 reflective surface in the form of a 900th prism 5. The simultaneous observation of the The "Kimmfernrohr" 9, consisting of the objective 8, roof prism 10 and the same eyepiece 3 using the double prism 6 with the partly reflective, partly transparent surface 7, which is switched into the beam path of the tracking telescope 2, serves for the rear sight.
It is readily apparent that the sighting beam and the reflected beam refracted by the prism 5 must lie in the same vertical plane, which in the present case goes through the telescope axis, for every position of the reflecting surface of the 900 prism 5. While the azimuth is set by means of the knurled screw 26 and a gear (not shown), the prism and thus the elevation angle are set by means of the coarse setting 17 via the gear mechanism 16, 15, 14 and by means of the fine setting 18 via the bevel gear mechanism 19 and worm drive 20 , 21, 22, which acts on the gear mechanism 15, 14 via a slip clutch 23, 24.
The height circle 11 sits on the gear wheel 14 and can be read simultaneously with the azimuth circle by means of the illumination 13 through the same magnifying glass 12.
The viewing tube 27 of the secondary telescope, which is parallel to the viewing direction of the tracking telescope 2, can be pivoted through 1800 according to the invention, so that the part of the notch behind the observer can also be used for observation. The surface 7 of the double prism 6 is only transparent in a continuous central strip 28 running perpendicular to the cheek, that is not at the same time reflective. The field of view observable through the eyepiece 3 then appears to the observer, as shown in FIG. 3. The middle part 28 of the field of view 17 originates only from the field of view of the tracking telescope and therefore represents a particularly bright section in the field of view 17, which according to the invention enables the tracking and imaging of the object, e.g.
B. a pilot balloon 19, on the now broken looking chimney 18 very much easier when the object in unavoidable movements of the theodolite, z. B. by the rolling movements of the ship, migrates under the chimney (20). The chiming part appears in the upper part of the field of vision because the image of upright images can be distorted during these observations. Depending on the requirements, the area 28 will be designed as desired in its width and length. In the case of the theodolite type shown in the figure, a reliable and precise implementation of the measurements is guaranteed, especially in conjunction with the special, cited design of the double prism 6 which brings the fields of view to coincide.
In order to find the target quickly, a coarse sight (not shown further) can advantageously be provided, which can sit directly on the coarse setting 17 with a suitable gear ratio.
A further embodiment is shown in FIG. 4. The observation part of the theodolite is designed here as a two-eyed telescope, through one part 2 'of which the notch and through its second part 2, the view with the prism arranged in the same way as in FIG 5 is provided, the object can be observed. At 31, a box receiving the gear is indicated. This arrangement is characterized by a large, always to be striven for light intensity in the observation part, since, as a comparison with the exemplary embodiment according to FIG. 2 shows, the deflection
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elements 6 and 10 are no longer applicable.
The mode of action of this second arrangement is of course only different from the first in that two separate fields of vision are observed, which are only intellectually fused into one by the observer. It is actually superfluous to point out that of course the theodolites are known to be gimbaled in order to keep the rear sight horizontal.
In the embodiment of FIGS. 5 and 6 is on the housing 31 of a compass
Theodolite 30 rotatably mounted on the same axis in azimuthal fashion. The theodolite consists essentially of the
Tracking telescope 32, 33, 35 with the prism 36 which can be rotated about the axis 49 and used to set the elevation angle, the chimney observation telescope 54 with the semi-mirrored double prism 34 switched into the beam path of the tracking telescope and from the reading device 37.
By means of this, the height circle 50 illuminated by the light source 51 through the eyepiece 52 and, at the same time, through the window 42 through the optical arrangement 53, 38, 39, 40, the graduation 43 illuminated by the light source 46 of the one equipped with the magnet 44, on the Pin 45 mounted rose disc of the compass observable.
In many cases, as is the case with this ship theodolite, it is structurally not always possible and not always expedient for observation to arrange the reading mark of the directional rose on the theodolite in such a way that the absolute azimuth of the sighting beam can be read directly from it, What could have been achieved in the embodiment described by providing the reading mark on the theodolite where the
Parallel displacement through the center point of the rose disc intersects the periphery of the disc. In the example shown, this arrangement has not been carried out for the reasons given above, but here the reading mark is a certain amount of an arc away from the point of intersection given.
According to the invention, the procedure here is simply that the division on the rose disc has been offset by this amount, so that on the
Reading mark of the compass rose, the absolute azimuth of the sighting beam can be read immediately. The azimuth or elevation angle is set by means of the knurled screws 47 and 48. The theodolite is gimbaled together with the compass part in a manner not shown in order to keep the notch always horizontal. The mode of action of the invention
The arrangement is easily understandable, and its advantages are obvious, because on the one hand only two observers are sufficient to operate the theodolite, on the other hand, complicated conversions are no longer necessary when evaluating the measurement results.
PATENT CLAIMS:
1. Tracking theodolite, in which the elevation angle is related to a simultaneously observable notch and can be measured by rotating a reflective surface provided at the outlook, characterized in that the apparent movements of the object to be cut in the telescope's field of vision during movements of the device take place in a plane perpendicular to the notch .