Nivellieranordnnng für grosse'Zielweiten Die Erfindung betrifft eine Nivellieranordnung, mit welcher über grosse Zielweiten, insbesondere Tal senken und Ströme hinweg nivelliert werden kann.
Im Gegensatz zum üblichen Nivellement, bei welchem jeweils mit dem in der Mitte zwischen zwei Messlatten aufgestellten Nivellierinstrument eine Messeinstellung von der einen auf die andere Latte übertragen wird man erhält so fortschreitend die relativen Höhenunter schiede zwischen den Fusspunkten der wandernden Latten -, muss man hier abwechselnd einen um nur 10 bis 50 m hinter dem Instrument stehenden Fix punkt und darauf eine mehrere 100 m vor dem In strument am anderen Ufer des Stromes bzw. an der anderen Seite der Talsenke befindliche Messlatte an zielen.
Man muss also das Zielfernrohr abwechselnd auf geringe und sehr grosse Entfernungen einstellen. Ein Ausgleich eines Justierfehlers, demzufolge die Latte nicht in Höhe des wahren Instrumentenhorizon- tes vom Zielstrahl durchstossen wird, ist dabei nicht möglich, wie etwa beim Nivellieren aus der Mitte heraus.
Die Erfindung geht aus von dem Gedanken, Dop pelmessungen auszuführen, aus deren arithmetisch gemittelten Messwerten die jeweils vorhandenen Ju- stierfehler herausfallen.
Die erfindungsgemässe Anordnung zum Nivellie ren über grosse Zielweiten besteht aus einem Stativ mit zwei gleichen, zur gegenseitigen Kollimation um senkrechte Achsen schwenkbaren Nivellieren mit automatischer Feinhorizontierung.
Der Vorgang ist in der schematischen Fig. la ver anschaulicht. Die auf einem grob horizontierbaren Stativ 1 nebeneinander angeordneten Nivelliere A und B sind so um ihre vertikalen Drehachsen ge schwenkt, dass ihre Objektive einander zugekehrt sind; beide Instrumente sind auf Unendlich fokussiert. Es gelingt verhältnismässig einfach, die Ziellinien bei- der Fernrohre parallel zu richten, wenn es auf eine genaue Winkeleinstellung selbst, beispielsweise in der Horizontalen, nicht ankommt.
Hat nun bei der gegen seitigen Kollimation der Fernrohre das Fernrohr B eine Winkelabweichung (Justierfehler) von +x ober halb der Horizontalen, so erhält das Fernrohr A die gleiche Winkelabweichung unterhalb der Horizon talen, also -x .
Dies ist unmittelbar der Fig. 1b zu entnehmen, welche eine um 90 verdrehte Seitenansicht des Ge rätes aus Fig. la zeigt. Die beiden Fernrohre<I>A</I> und<I>B</I> sind um ihre Schwenkachsen in die Gebrauchsstellung geschwenkt. Beim Anvisieren einer Messlatte zuerst mit dem Fernrohr<I>A</I> und dann mit <I>B</I> wird im ersten Falle statt des genauen Höhenwertes H ein Wert <I>H +</I> f (x) und im zweiten Falle ein Wert<I>H - f (x)</I> ab gelesen, wobei f (x) eine von x abhängige Länge auf der Latte ist. Die halbe Summe beider ergibt also den genauen Wert H.
Der Einfluss des Justierfehlers fällt heraus.
Der Messvorgang sei im folgenden beispielsweise an der Fig. 2 näher erläutert: Eine Messlatte M wird möglichst senkrecht im Gelände aufgestellt. Auf ihr werden zwei Fixpunkte, z. B. bei den Skalenstrichen m und n, ausgewählt, zwischen denen der wahre Horizont H der Messanord- nung die Latte schneidet. Infolge der entgegengesetzt gleichen Justierfehler der beiden Instrumente wird beim Anzielen mit dem einen um + x zu hoch und mit dem anderen um -x zu tief gezielt.
Bei streng vertikaler Stellung der Latte ist der Vertikalabstand b der beiden Fixpunkte - (n-m).
Wie aus der Figur ersichtlich, lassen sich zwei Lattenstrecken, ausgehend vom Punkt m der Latte, angeben, deren eine<I>(h)</I> um<I>2</I> (f(x) grösser als die andere<I>(h')</I> ist. Setzt man diese und den Abstand<I>b</I> zwischen den beiden Fixpunkten in Beziehung zu den zugehörigen Winkeleinstellungen a, a' und ss,
so ergibt sich
EMI0002.0002
sowie
EMI0002.0003
Der gesuchte Wertfür H alsi Durchstosspunkt des wah ren Horizontes durch die Messlatte lässt sich also mess- technisch auf einfache Weise ermitteln: Von den Nulleinstellungen 0 bzw. 0! der beiden Instrumente<I>A</I> und<I>B</I> nach Fig. 1b ausgehend, er geben sich mit den Einstellungen:
1. zur gegenseitigen Kollimation cpg und gpH'' 2. über die Talsenke auf<I>m:</I> _ gpm und cp"; 3. über die Talsenke auf n: 99" und (p,i Aus den gemessenen Werten ergibt sich: TH<I>-</I> cp", <I>= a</I> und TH'<I>-</I> 9p.' <I>= a',</I> w" - T. = Tn, - will' = fl.
Es sind also nach Ermittlung des Vertikalabstan des b und gegenseitiger Kollimation mit jedem der beiden Instrumente nur zwei Einstellungen qpm, cpn bzw. (p",', qgn zu machen.
Die gegenseitige Kollimation der Fernrohre A und B nach Fig. la könnte beispielsweise mit Hilfe der Justierschrauben für die Ziellinie vorgenommen werden. Die Justierung wird jedoch beider Schwen kung der Instrumente in ihre Zielrichtung bereits in Frage gestellt, und zwar praktisch unkontrollierbar. Aus diesem Grunde gelangen nach der Erfindung Nivelliere mit automatischer Feinhorizontierung zur Anwendung. Derartige Instrumente sind an sich be kannt.
Sie wurden geschaffen, um bei einer jeden Neueinstellung des Instrumentes manuell jeweils nur eine Grobhorizontierung vornehmen zu müssen. Der für die Einzeleinstellung benötigte Zeitaufwand wird damit erheblich reduziert. Bei der Anwendung der artiger Instrumente wird die bei der gegenseitigen Kollimation gefundene Einstellung bei der Schwen kung der Zielfernrohre in ihre Gebrauchsrichtung automatisch konstant gehalten.
Um in Abweichung vom normalen Nivellement oberhalb und unterhalb des Horizontes gelegene Fix- punkte <I>(m</I> und n der Darstellung nach Fig. 2) anzielen zu können, wird dem Objektiv eines jeden Fernrohres ein optischer Drehkeil vorgeschaltet, der, mit einem Mikrometer verbunden, eine messbare Ablenkung der Ziellinie aus der durch die automatische Konstant- haltung gegebenen Richtung nach oben und unten ge stattet.
Fig. 3 veranschaulicht einen Drehkeilvorsatz in Verbindung mit einem Zielfernrohr. Bei den üblichen Zielweiten ist der einfallende Strahlengang nahezu parallel. Der über ein Kegelradgetriebe 10 im Vor satztubus 11 um die optische Achse des Fernrohres 12 drehbare Glaskeil 13, der über einen Drehknopf 14 zu betätigen ist, lässt einen achsparallelen, einfal lenden Zielstrahl in einer zur optischen Achse senk rechten Bildebene auf einer Kreisbahn wandern. Für die Messung wird ausgenutzt nur die vertikale Kom ponente dieser Bewegung. Die Fassung des Drehkeiles trägt eine Skala 15, welche durch ein Fenster 16 mit einem Index 17 abgelesen werden kann.
Eigenschaf ten des Getriebes bleiben dabei ohne Einfluss. Dabei tritt ,aber noch ein Einfluss einer etwaigen Quernei gung des Fernrohres in störendem Masse in Erschei nung. Um diesen Einfluss auf ein verschwindendes Mass herabzudrücken, ist dem Drehkeil 13 ein ko axial mit ihm gefässter feststehender Keil 18 zugeord net, insbesondere vorgeordnet. Dieser bewirkt, dass die Seitenablenkung stark vermindert wird.
Fig. 4 zeigt die Bildebene des Fernrohres und den bei einer Drehung des beweglichen Teiles in dieser Ebene vom abgelenkten Strahl zurückgelegten Weg. Die optische Achse des Fernrohres fällt praktisch mit der mechanischen Achse desselben zusammen und trifft die Bildebene in A. Ohne den Zusatz und bei horizontiertem Zielstrahl trifft auch dieser in A auf. Durch den Drehkeil 13 allein erhält die Ziellinie eine Ablenkung d. Sie trifft jetzt die Ebene im Punkt Z. Bei Drehung des Keiles um die Fernrohrachse läuft dieser Durchstossungspunkt auf einem Kreis mit dem Radius d um den Mittelpunkt A.
Die für den Mess- vorgang allein verwendbare Vertikalablenkung ergibt sich v=d@sina. Dabei ist der Winkel a, der zwischen der Haupt ebene des Keiles und der Horizontalebene gelegene Winkel. Die Winkelskala zur Ablesung von a ist mit dem Drehkeil, der Ableseindex aber mit dem, Gehäuse des Zusatzes fest verbunden. Zu jeder Ablesung im Instrument gehört daher ein besonderer Wert für v, da er noch von der Querneigung des Instrumentes ab hängt.
Man muss damit rechnen, dass diese Quernei gung bei Einstellung mit der Dosenlibelle des Nivel- liers unsicher bleibt. Es zeigt sich, dass ihr Betrag im Verhältnis zur Ablesegenauigkeit zu gross ist.
Es sei nun die zusätzliche Wirkung des dem Dreh keil zugeordneten Festkeiles betrachtet: Die durch diesen Keil verursachte Ablenkung habe den Wert d'. Es wird also Z nach Z' versetzt, so dass der Durch- stossungspunkt der abgelenkten Ziellinie bei Drehung des Drehkeiles auf einem Kreis um den Mittelpunkt A' läuft. Dabei zeigt die Fernrohrachse nach wie vor auf den Punkt A in der Zeichenebene.
Bei horizon- tierter Ziellinie (a = 0) reduziert sich die Wirkung der Querneigung auf den durch die Differenz von d und <I>d'</I> gegebenen Wert. w <I>=</I> d-d'.
Die Ablenkung d' lässt sich so wählen, dass bei horizontierter Ziellinie (a = 0) und bei den Extrem werten von a gleich grosse Gesamtseitenablenkungen vorhanden sind. Der Einfluss des restlichen Quernei- gungsfehlers lässt sich auf etwa 0,05 sec herab drücken.