Ballontheodolit. Die Erfindung betrifft einen Ballontheo dolit mit einer Markiervorrichtung, gegebe nenfalls einem in gleichmässigen Zeitab ständen arbeitenden Punktierwerk zum Mar kieren der Grundrissprojektion der Bahn eines Pilotballons in kleinerem Massstab mit einem entsprechend der Bahn des Pilotballons be wegbaren Steuerglied, das mit der Markier vorrichtung gekuppelt und ausserdem senk recht zu der Markierfläche verstellbar ist, und mit einer unter Umständen mit einem Uhrwerk oder dergleichen verbundenen An triebsvorrichtung, um den Abstand des Steuergliedes von der Markierfläche zu än dern,
und zwar vorzugsweise entweder kon tinuierlich entsprechend der Steiggeschwin digkeit des Pilotballons, oder absatzweise um gleiche, dem Steighöhenunterschied des Pilot ballons in der Zeiteinheit entsprechende Be träge: Während Ballontheodolite dieser Art bis her immer so ausgebildet worden sind, däss das erwähnte Steuerglied mit dem Beobach- tungsfernrohr mechan_sch gekuppelt ist, wird nach der Erfindung von einer solchen mechanischen Kupplung abgesehen.
Statt dessen ist erfindungsgemäss das Steuerglied mit einer Marke versehen und ist mit dem Beobachtungsfernrohr eine optische Vorrich- tung verbunden, um diese Marke zu beöbach= ten. Die neue Bauart zeichnet sich dadurch, dass sehr genau auszuführende Zwischenge triebe vermieden werden, durch äusserste Ein fachheit und geringe Herstellungskosten aus. Dabei erfordert die Bedienung nur wenig mehr Mühe, als die der früher üblichen Theodoliten dieser Art.
Die den Bewegungen des Pilotballons ent sprechende Bewegung des Steuergliedes mit seiner Marke ergibt sich zum Beispiel da durch, dass die Marke durch das genannte optische System in der Bildebene des Be obachtungsfernrohres abgebildet wird und entweder nach der Mischbildmethode die Bilder der Marke und des Pilotballons mit einander in Deckung gehalten werden (so dass besondere Zielmarken in dem Beobachtungs fernrohr entbehrlich sind) oder- in der Bild ebene des Beobachtungsfernrohres zwei in verschiedenen Teilen des Gesichtsfeldes lie gende Zielmarken angeordnet werden,
von denexk die eine -zum Einstellen des Beobach tungsfernrohres auf den Pilotballon und die andere zum Einstellen des Steuergliedes mit seiner Marke gegenüber jenem optischen System dient. Bildet man die Antriebsvor richtung zur Änderung des Abstandes des Steuergliedes von der Markierfläche so aus, dass dieser Abstand absatzweise geändert wird, so kann man das zur Abbildung der Marke des Steuergliedes dienende optische System mit einem besonderen Okular aus statten, das dem des Fernrohres benachbart liegt, so dass ein und derselbe Beobachter ohne grosse Kopfbewegung abwechselnd an beiden Okularen beobachten kann.
Die Zeichnung bezieht sich auf Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 dient zur Erläuterung der-Arbeits- weise der dargestellten Beispiele.
Fig. 2 zeigt teilweise im Schnitt und teil weise in Ansicht ein Beispiel im Aufriss; Fig. 3 zeigt die Strichplatte des Beobach tungsfernrohres desselben in Ansicht; Fig. 4 zeigt ein zweites Beispiel im Auf riss, teilweise im Schnitt und teilweise in An sicht; in Fig. 5 und 6 sind die Strichplatten des Fernrohres und des Mikroskopes dieses Bei spiels in Ansicht dargestellt;
Fig. 7,'8 und 9 zeigen-einen Teil dieses Beispiels in grösserem Massstab.
In Fig. 1 bezeichnet ' P den Drehpunkt, um den eine auf einen Pilotballon B zu rich tende Visierlinie Y allseitig drehbar ist. B' ist der Fusspunkt des Lotes von B auf eine durch P gelegte -Horizontalebene. H-H. Mit Zi-Zi ist die horizontale Zeichenfläche des Ballontheodolites bezeicbnet. C ist ein Steuer glied, das einerseits parallel der Zeichen fläche Zi-Zi verschiebbar ist Und das ander seits senkrecht zu der Zeichenfläche, also in der Richtung A, verstellbar ist.
Der Fuss p un 'kt c les Lotes von C auf die Horizontal- ebene H-H ist<I>D.</I> Das Steuerglied C ist mit dem Zeichenstift Z2 so gekuppelt zu denken, dass Z2 stets lotrecht unter C liegt,
und mit der Visierlinie V - sei es mecha nisch oder sei es optisch - so, dass es stets auf der Visierlinie V liegt. Ausserdem ist das Steuerglied C durch ein Uhrwerk so ange trieben zu denken, dass es in der Richtung A eine gleichförmige Geschwindigkeit hat, die sich zu der nach bekanntem Gesetz gleich förmigen Steiggeschwindigkeit des Pilotbal lons B entsprechend dem Verkleinerungsmass stab verhält, der dem Aufzeichnen der Grundrissprojektion der Bahn des Pilotbal lons zugrundeliegen soll.
Unter der Voraus setzung, dass die Visierlinie V stets auf den Pilotballon B gerichtet erhalten wird, sind die Dreiecke PCD und PBB' einander stets ähnlich und zeichnet der Stift Z2 auf der Zeichenfläche Zi-Zi die Grundrissprojektion der Bahn des Pilotballons B in dem ge wünschten Massstab auf.
Der Ballontheodolit nach Fig. 2 enthält einen auf einem Stativ oder dergleichen ge lagert zu denkenden, um eine lotrechte Achse X -X drehbaren und gegenüber seinem Trä ger feststellbaren Tisch 1, an dem ein Körper 2 drehbar so gelagert ist, dass seine Dreh achse mit der Drehachse X-X zusammen fällt. An einem Arm dieses Körpers ist ein Zielfernrohr 3 um eine Achse Y-Y dreh bar gelagert, die die Achse X-X senkrecht schneidet.
Das Fernrohr 3' enthält ein Okular 4, dessen optische Achse mit der Drehachse Y-Y zusammenfällt, ein Objektiv 5, ein die Einblickachse um 9.0 ablenkendes Dach prisma 6 und eine Strichplatte 7.
Diese in der Bildebene des Fernrohres befindliche Strich platte enthält einerseits ein zum Einstellen des Fernrohres dienendes Fadenkreuz 8, von dem der Kreuzungspunkt der Fäden in der Okularachse liegt, und anderseits, an ihrem obern Rand, eine Doppelstrichmarke 9, deren beide Einzelstriche dem Längsstrich des Fadenkreuzes parallel sind und zu ihm sym metrisch liegen.<B>-</B> Der Doppelstrichmarke 9 benachbart ist ein kleines einfaches Spiegel prisma 10 angeordnet, das dazu dient, in Verbindung mit einem einfachen Spiegel prisma 11, einem Dachprisma 12 und einem Linsensystem 18,
eine der Achse<I>Y- Y</I> parallele Marke 1,4 in die Bildebene des Fernrohres abzubilden. Die Teile 10-13 .bilden mit dem zugehörigen Gehäuse eine optische Vorrichtung. Die Marke 14 ist an einem Steuerglied 15 befestigt, das längs einer der Drehachse X-X parallelen Füh rung 16 verschieblich angeordnet ist und mit- telst eines Uhrwerkes, das in einem diese Führung tragenden Gehäuse 17 unterge bracht ist (das Uhrwerk sowohl als auch der Antrieb des Steuergliedes 1.5 durch das Uhr werk sind in der Zeichnung der Einfachheit halber weggelassen), längs der Führung 16 gleichförmig bewegt werden kann.
Das Ge häuse 17 ist längs einer Querführung 1,8 des Armes des Körpers 2 verschieblich gelagert, wobei diese Querführung auf der durch die Drehachsen X-X und Y-Y bestimmten Ebene senkrecht steht.
An dem Gehäuse 17 ist ein Markierstift 19 der Markiervorrich- tung in einer Führung 20 parallel der Dreh achse X-X verschieblich angeordnet, wobei die Führung 2'0 an dem Gehäuse 17 eine solche Lage hat, dass! der Markierstift 19 durch Verschieben des Gehäuses 17 längs der Querführung 18 mit der Drehachse X-X zum Zusammenfallen gebracht werden kann, und dass bei diesem Zusammenfallen die Marke 14 in einer Lotebene durch die Dreh achse Y-Y liegt.
Ein Uhrwerk, das den Markierstift 19 veranlasst, in gleichen Zeit abständen auf einem auf dem Tisch 1 be festigten, die Markierfläche bildenden Zeichenblatt 21 eine Markierung zu machen, ist ebenfalls in dem Gehäuse 17 unterge bracht zu denken.
Bevor der mittelst des Zielfernrohres des Theodoliten zu verfolgende Pilotballon zum Aufstieg vom Standort des Theodoliten aus freizugehen ist, muss derselbe folgendermassen eingestellt sein. Das Gehäuse 17 muss sich in derjenigen Lage befinden, in der die Spitze des Markierstiftes 19 mit der Drehachse X-X zusammenfällt, und es muss das Steuer glied 1,5 seine obere Grenzlage einnehmen. Dann fällt die Marke 14 mit der Drehachse Y -Y zusammen.
Ausserdem muss noch das Fernrohr 3 eine solche Lage in seinem Lager an dem Arm des Körpers 2 einnehmen, das beim Einblick in das Okular 4 das Bild der Marke 14 zwischen den beiden Einzelstriehen der Doppelstrichmarke 9 liegend wahrge nommen wird, bei welcher Lage die Achse des Objektives 5 der Drehachse X-X paral lel ist.
In dem Augenblick, in dem der Ballon zu steigen beginnt, sind die in dem Gehäuse 17 untergebrachten Uhrwerke in Gang zu setzen, und zwar wird dem durch das eine der beiden Uhrwerke anzutreibenden Steuer glied 15 eine nach unten gerichtete Bewegung längs der Führung 16 von solcher konstanten Geschwindigkeit erteilt, dass diese Geschwin digkeit der von dem Auftrieb des Ballons ab hängigen konstanten Steiggeschwindigkeit des Ballons proportional ist.
Man hat dann weiter nur nötig das Zielfernrohr 3 durch Drehen des Körpers '2 gegenüber dem festge stellten Tisch 1 um die Achse X-X und durch Drehen des Fernrohres um die Achse Y- Y auf den Ballon gerichtet zu halten und das Gehäuse 17 derart längs der Querführung 18 zu verschieben, dass die Doppelstrichmarke 9 mit dem gleichzeitig mit dem Bild des Ballons wahrgenommenen Bild der Märke 14 zusammenfallend gesehen wird.
Dann gibt der in gleichmässigen Zeitabständen auf das Zeichenblatt '21 niedergedrückte Markierstift 19 auf dem Zeichenblatt in kleinerem Mass stab die Horizontalprojektion des Weges des Ballons an, aus der sich die in den verschie denen Höhen herrschenden Windgeschwin digkeiten ohne weiteres entnehmen lassen, weil jede Markierung durch den Markierstift einer bestimmten Höhe entspricht.
Anstatt das Gehäuse 17 mit der Führung 18 in unveränderlicher Höhe gegenüber dem Tisch 1 anzuordnen, kann man es auch an der vertikalen Verstellung des Steuergliedes 15 teilnehmen lassen. In diesem Falle muss auch das Zeichenblatt 21 an dieser Verstel lung beteiligt werden Der Theodolit nach Fig. 4 enthält einen auf einem Stativ oder dergleichen gelagert zu denkenden, um eine lotrechte Achse X-X drehbaren und gegenüber seinem Träger fest stellbaren Tisch 22, an dem ein Körper 23 drehbar so gelagert ist, dass seine Drehachse mit der Drehachse X-Y zusammenfällt:
An einem Arm dieses Körpers 23 ist ein Zielfern rohr 24 um eine Achse Y-Y drehbar ge lagert, die die Achse X-X senkrecht schnei det. Das Fernrohr 214- enthält ein Okular 25, dessen optische Achse mit der Drehachse Y-Y zusammenfällt, ein Objektiv 2,6, ein die Einblickachse um 90 ablenkendes Dach prisma 27 und eine Strichplatte 28, auf der ein Fadenkreuz 29 (Fig. 5) so aufgetragen ist, dass der Kreuzungspunkt der Fäden in der Achse des Okulars 25 liegt.
Mit .30 ist eine von einem Mikroskop gebildete optische Vor richtung bezeichnet, die ein. dem Okular 2,5 benachbartes Okular 31, ein Objektiv 32, ein einfaches Spiegelprisma 33 und eine Strich platte 34 mit einem die optische Achse Z-Z des 'Okulars 31 schneidenden, der optischen Achse des Objektives<B>26</B> parallelen Längs strich" 3'5 (Fig. @6) enthält.
Das Mikroskop 30 ist an dem Fernrohr 24 so -befestigt, dass bei lotrechter Lage der optischen Achse des Ob jektives 26 des Fernrohres 2'4- die optische Achsd Z-Z des Okulars 31 des Mikroskopes 30 lotrecht über der Achse Y- Y liegt.
Das Mikroskop ss0 dient dazu, eine der Achse Y-Y parallele Marke 3-6 in die Bild ebene des Okulars 31 abzubilden. Die Märke 3,6 ist an einem Steuerglied 3'7 angeordnet, das längs eines Rohrkörpers<B>38</B> verschieblich angeordnet ist.
Der Rohrkörper 38 ist an einem: Schlitten39, der längs einerQuerführung 40 des Armes des Körpers 23 senkreölit -zu der durch die Drehachsen X=X und<I>Y- Y</I> bestimmten Ebene verschieblieh gelagert ist, so befestigt, dass seine Achse der Drehachse X-X parallel ist und in derjenigen Ebene liegt, <B>-</B>die diese Drehachse enthält und -der Verschiebungsrichtung des - Schlittens 39 parallel ist:
In dem Rohrkörper -38' ist eine Zahnstange 41 verschieblich so \gelagert, dass sie in der Richtung der Rohrachse verschoben werden kann. Die Zahnstange 41 wird durch eine -Feder 42 nach unten gegen den Rohr körper 38 gedrückt. An dem Schlitten 39 ist eine der Drehachse Y-Y parallele Welle 43 drehbar gelagert, auf der eine Nockenscheibe 44 befestigt ist.
Diese Nockenscheibe steht einerseits einem Zapfen 4-5 der Zahnstange 41 gegenüber dessen Achse der Verschiebungs- richtung der Zahnstange 41 parallel ist, und anderseits einem Markierstift 46 einer Mar- kiervorrichtung, der an dem Schlitten 39 in der gleichen Richtung wie die Zahnstange 41 verschieblich so gelagert ist, dass seine Spitze 47 in jener Ebene liegt,
die die Dreh achse X-X enthält' und der Verschiebungs- richtung des Schlittens 39 parallel ist, und der durch .eine Feder 48 dauernd mit der Nockenscheibe 44 im Eingriff gehalten wird.
Die Nockenscheibe 44 ist so ausgebildet, dass bei einer durch Niederdrücken eines Hand hebels -49 zu bewirkenden Drehung der Welle 43 entgegen der Wirkung einer Feder 50 die Zahnstange 41 um eine Zahnhöhe gehoben und gleichzeitig der Markierstift 46 so weit nach unten bewegt wird, dass er auf dem mit dem Tisch '22-verbundenen, die 2larkierfläche bildenden Zeichenblatt- 51 eine Markierung macht.
In einem- rohrförmigen Ansatz .52 des Gehäuses 37 ist ein zum Eingreifen in die Zahnstange 41 bestimmter Zahn 513 verschieb lieh so gelagert, dass seine Verschiebungsrich tung auf der Teilebene der Zahnstange 41 senkrecht steht. Der Zahn 53 greift durch einen Längsschlitz 54 des Rohrkörpers 38 passend hindurch und sichert dadurch das Gehäuse 37 gegen Drehungen gegenüber 'dem Rohrkörper 38. Eine Feder 65 hält den Zahn 53 mit der Zahnstange 41 in Eingriff. Ferner ist in dem Gehäuse 37 ein Ringkörper 56 so unterge bracht, dass er den Rohrkörper 38 mit -Spiel umschliesst und mit seinen beiden Stirnflä chen an entsprechenden Flächen des- Gehäuses 37 anliegt.
Zu dem Zwecke, den Ringkörper 56 in der Richtung der Verschiebung des Zahnes 53 gegenüber - dem Gehäuse -,37 ver schieben zu können, trägt der Ringkörper 56 einen Querzapfen 57, der mittelst eines Bün- des 5$ in einem rohrförmigen Ansatz 59 des Gehäuses 37 geführt ist, dessen Achse der des Ansatzes 52 parallel ist. Der Zapfen 5,7 wird von einer Feder ,60- umschlossen, die sich gegen das Gehäuse 37 und den Bund 58 stützt und dafür sorgt, dass der Ringkörper 56 dauernd an dem Rohrkörper 3.8 anliegt und dadurch, infolge der zwischen diesen beiden Körpern bestehenden Reibung, seine jeweils gegenüber dem Rohrkörper 38 einge stellte Höhenlage beibehält.
Durch Druck auf einen mit dem Zapfen 5 7 verschraubten Überfangknopf 61 kann der Ringkörper 56 entgegen der Wirkung der Feder 60 ver schoben und dadurch jene Reibung aufge hoben werden. Bei dieser Verschiebung drückt der Ringkörper 5ss gegen einen An satz 42 des Zahnes @53 und verschiebt den Zahn 53 entgegen der Wirkung der Feder 55, wodurch also gleichzeitig mit dem Aufheben jener Reibung der Eingriff zwischen den Zahn 53 und der Zahnstange 41 aufgehoben wird, so dass das Gehäuse 37 längs des Rohr- körpers,3t8 frei verstellt werden kann.
Bevor der mittelst des Zielfernrohres 24 zu verfolgende Pilotballon zum Aufstieg vom Standort des Theodoliten freizugeben ist, müssen an dem Theodoliten folgende Einstel lungen vorgenommen werden. Der Schlitten 39 muss diejenige Lage längs der Querführung 40 einnehmen, in der die. Spitze 47 des Mar- kierstiftes 46 mit der Drehachse X-X zu sammenfällt und das Gehäuse 37 längs des Rohrkörpers 38 die obere Grenzlage ein nimmt, in der die Strichmarke 3,6 mit der Drehachse Y-Y zusammenfällt.
Ferner ist noch ein (in der Zeichnung weggelassenes) Uhrwerk in Gang zu setzen, das in regel mässigen Zeitabständen ein Klingelzeichen auslöst. Die Länge des Zeitabstandes von einem Klingelzeichen zum andern muss so be messen sein, dass die von dem Auftrieb des sich mit konstanter Steiggeschwindigkeit be wegenden Pilotballons abhängige Steighöhe des Ballons während dieses Zeitabstandes einer Zahnhöhe der Zahnstange 41 entspricht.
Nachdem diese Einstellungen beendet sind, ist der Pilotballon im Augenblick eines Klingelzeichens freizugeben und der -Hand- hebel 49 kurz niederzudrücken. Dadurch wird einerseits der Markierstift 46 veranlasst, auf dem Zeichenblatt 51 denjenigen Punkt zu markieren, der der Horizontalprojektion des Ausgangsortes des Pilotballons entspricht, und anderseits die Zahnstange 41 um eine Zahnhöhe gehoben.
Bei ihrer Aufwärtsbe wegung drückt die Zahnstange 41 den Zahn 53 entgegen der Wirkung der Feder<B>55</B> so lange seitwärts, bis er dem nächstuntern Zahn der Zahnstange 41 gegenübersteht, mit dem er dann durch die Wirkung der Feder 55 zum Eingriff gebracht wird.
Wenn der Handhebel 49 losgelassen wird und unter der Wirkung der Feder 50 in seine obere Lage zurückschnellt, wird die Zahnstange 41 durch die Feder 42 wieder nach unten gedrückt und nimmt dabei zufolge des wiederhergestellten Eingriffes des Zahnes 53 in die Zahnstange 41 das Steuerglied 37, und damit die Marke 36, um eine Zahnhöhe nach unten mit. Da durch kommt die Strichmarke 36 in diejenige Höhenlage gegenüber .dem Rohrkörper,38, die der Horizontalebene entspricht,
in der sich der Ballon im Augenblick des nächsten Klingelzeichens befinden wird. Darauf -ist das Fernrohr 24 durch Drehen um die Achsen X-X und Y-Y so auf den Ballon einge stellt zu erhalten, dass das Bild des Ballons stets auf dem Fadenkreuz 29 des Fernrohres liegt. Im Augenblick des nächsten Klingel zeichens ist die Verfolgung des Ballons zu unterbrechen und der Schlitten 39 längs der Querführung 40 so weit zu verschieben, bis beim Beobachten am Mikroskop 30 das Bild der Marke 36 mit dem Längsstrich 35 des Mikroskopes @30 zusammenfällt. In diesem Augenblick ist der Handhebel 49 erneut kurz niederzudrücken.
Die Folgen sind die glei chen, wie oben angegeben Ballonverfolgung bis zum nächsten Klingelzeichen, Einstellung des Schlittens 3,9 mit Hilfe des Mikroskopes 30 und Niederdrücken .des Handhebels 49, im Augenblick des nächsten Klingelzeichens wiederholen sich nun ununterbrochen.
Aus dem Linienzug, der durch die auf dem Zeichenblatt 51 markierten Punkte ge- legt werden kann, ist die Richtung .der Wind- geschwindigkeit, die in den verschiedenen Höhen herrscht, ohne weiteres zu entnehmen, weil jeder markierte Punkt einer bestimmten Höhe des Ballons entspricht.