Verbesserungen an magnetischen Orientirungsinstrumenten. Mit Abbildungen. Verbesserungen an magnetischen Orientirungsinstrumenten. Die Verwendung der Magnetnadel zur Ausführung von Orientirungsvermessungen wird trotz mancher dagegen erhobenen Einwendungen in vielen und oft sehr wichtigen Fällen aus verschiedenen und genugsam bekannten Gründen nicht umgangen werden können. Die Anforderungen, welche man an Instrumente, welche solchen Zwecken zu dienen bestimmt sind, stellt, nämlich hinreichende Empfindlichkeit und groſser Grad von Genauigkeit in der Ablesung der magnetischen Richtung, sowohl bei den in der Grube verwendeten Orientirungsinstrumenten als auch bei den Standinstrumenten, welche zur Beobachtung der Declinationsvariationen dienen, sucht man durch geeignete Einrichtungen zu erfüllen. Bei den letzteren ist in der Regel die Nadel auf einem feinen Coconfaden oder auf feinem Draht aufgehängt Solche Instrumente, in Verbindung mit einem Theodolit gebracht, lassen natürlich bei sorgfältiger sachgemäſser, allerdings Schulung erfordernder Behandlung genauere Resultate erwarten als Instrumente, bei denen die Nadel auf Spitzen schwingt. Indessen darf nicht übersehen werden, daſs diese Genauigkeit wesentlich beeinträchtigt werden kann bei Anwendung des Instrumentes in feuchten Gruben, wo eine Torsionsänderung eintreten kann, die nicht oder vielleicht nur sehr schwer beseitigt oder in richtigem Betrage in Rechnung gebracht werden kann. Selbst wenn die gröſsere Genauigkeit thatsächlich erreicht würde, ist sie von zweifelhaftem Werthe mit Rücksicht auf die Umständlichkeit der Beobachtungen, auf die äuſserst sorgfältige Behandlung und Vorsicht, die das Instrument erfordert, und nicht selten werden beschränkte Raumverhältnisse der Verwendung solcher Instrumente hindernd im Wege stehen. Man wird daher die wesentlich einfacher construirten und zu behandelnden Instrumente, bei welchen die Nadel auf Spitzen schwingt, zur unmittelbaren Orientirungsabnahme oder Uebertragung, in der Grube zweckmäſsiger verwenden und dieses mit um so gröſserem Vortheile thun, wenn dieselben unter Wahrung ihrer Einfachheit durch Verbesserungen, welche einen erhöhten Grad von Genauigkeit sichern, vervollkommnet sind. Auf ein solches verbessertes Orientirungsinstrument von Breithaupt und Sohn wurde bereits in diesem Journal 1888 268 323 (vgl. auch Berg- und Hüttenmännische Zeitung, 1888 S. 49) aufmerksam gemacht. Die weiter mit Erfolg versuchten Verbesserungen zur Vervollkommnung dieser Orientirungsinstrumente gehen darauf hinaus, durch Ersetzen der bisher gebräuchlichen, nur schwach vergröſsernden Lupen, welche häufig auch noch Parallaxe-Fehler zulassen, durch stärker vergröſsernde, welche ein genaueres und sichereres Einstellen ermöglichen, die Abnahme der magnetischen Richtung genauer vornehmen zu können. Auſserdem ist auch die gewöhnliche Anordnung der Boussole zwischen den Fernrohrträgern und die Beobachtung der Nadelspitzen von oben mit manchen Unzukömmlichkeiten verknüpft und sind diesbezügliche Abänderungen vorgeschlagen worden; von besonderer Wichtigkeit aber ist das Bestreben, die Reibung zwischen Hütchen und Spitze möglichst zu verringern, um die Einstellung sicherer zu machen. Hildebrand in Freiberg hat einen Röhrencompaſs angefertigt, bei welchem die Nordseite der Röhre durch ein Milchglas, auf dem eine feine Theilung ist, verschlossen ist. Am Südende ist eine Linse, durch welche man die Theilung schwach vergröſsert und das aufwärts gebogene Nadelende beobachtet, wie in einem Fernröhrchen. Für genaue Beobachtungen eignete sich dieser Röhrencompaſs aus dem Grunde nicht, weil nur das eine Ende der Nadel beobachtet wurde, und so schritt Hildebrand im J. 1882, nachdem er die Frage, ob auf Spitzen schwingende Magnetnadeln überhaupt befriedigende Resultate hinsichtlich ihrer Einstellungssicherheit zulassen, durch eingehende sachgemäſs angestellte Versuche (vgl. Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1886 S. 83) in günstigem Sinne beantwortet fand, zur Construction eines neuen Röhrencompasses, den er an citirter Stelle beschrieb, und der von dem früher erwähnten Uebelstand befreit ist. Fig. 1., Bd. 278, S. 555Fig. 2., Bd. 278, S. 555Fig. 3., Bd. 278, S. 555 In einer viereckigen Röhre (Fig. 1 bis 3) schwebt die 11cm lange Nadel, deren beide Endspitzen aufwärts gebogen sind. Dicht vor dem Südende der Nadel ist eine Glasscheibe mit einer Theilung in Zehntelmillimeter und vor dieser ein Ocular angebracht, das die Theilung zehnfach vergröſsert zeigt und auch die Südspitze der Nadel beobachten läſst. Nahe der Mitte der Nadel ist in der verlängerten Achse des Oculars ein kleines Fernrohrobjektivchen an den seitlichen Wänden der Röhre befestigt, welches eine entsprechende Brennweite besitzt und von der Nordspitze der Nadel ein umgekehrtes Bild in der Ebene des Glasmikrometers erzeugt. Die beiden Spitzen werden daher, gleichzeitig auf der Theilung des Mikrometers vorbeischwingend, auf einmal gesehen. Die Vergröſserung läſst jeden Theil der Mikrometertheilung 1mm groſs erscheinen. Der Mittelstrich der Theilung, als Indexstrich dienend, ist nach oben und unten verlängert und durch starke Punkte bezeichnet, und eigentlich allein erforderlich; aber die Theilung selbst wird gute Dienste leisten, wenn man die Nadel wicht in der Ruhelage beobachtet, sondern wenn Schwingungsbeobachtungen angestellt werden. Fig. 1 zeigt das Gesichtsfeld mit einspielender, Fig. 2 mit nicht einspielender Nadel. Das Nordende der Röhre ist mit einer Glasplatte verschlossen, um das Eindringen von Staub hintanzuhalten, und ist auch daselbst die Einrichtung (verdrehbare Platte aus mattem Glas) für künstliche Beleuchtung beim Gebrauche in der Grube vorgesehen. Auch mit Compensationseinrichtung ausgestattete Röhrencompasse fertigt Hildebrand an und besteht diese darin, daſs die Centralspitze, auf welcher die Nadel schwebt, mittels Getriebe nach rechts und nach links gedreht werden kann, während das Compaſsgehäuse unverändert bleibt. Hildebrand setzt den Röhrencompaſs sowie seine Mikroskopboussole, die gleich näher besprochen werden soll, wie eine Reiterlibelle mit entsprechend geformten Bügeln auf die wagerechte Fernrohrdrehungsachse auf. Die erwähnte Mikroskopboussole (Fig. 4), nach Angaben von Prof. Dr. M. Schmidt in Freiberg angefertigt, hat ebenfalls eine auf einer Spitze schwingende Magnetnadel, nur hat diese schneidenförmige Enden; an der Bodenplatte ist der Indexstrich markirt, und stark vergröſsernde justirbare Mikroskope mit je zwei parallelen Fäden im Gesichtsfelde dienen zum Einstellen der Nadel auf den Indexstrich. Die Ablesung, die der genauen Einstellung zukommt, wird am Theodolit gemacht. Sowohl mit dem Röhrencompaſs als auch mit einer solchen Mikroskopboussole hat Prof. Dr. Schmidt viele Untersuchungen hinsichtlich der Genauigkeit der Einstellung angestellt und den mittleren Fehler einer solchen mit rund ± 0,3 Bogenminuten gefunden (Jahrbuch für das Berg- und Hüttenwesen im Königreich Sachsen auf das Jahr 1888, S. 16 u. ff.). Fig. 4., Bd. 278, S. 556 Die Nadel genauer einstellen zu können, hat auch Prof. Dr. Pfaundler in Innsbruck unternommen und vom dortigen Mechaniker F. Miller eine Boussole anfertigen lassen, die in diesem Journal 1881 240 194 beschrieben und abgebildet ist; die Nadel trägt hier an beiden Enden kleine Aluminiumblättchen, in welchen die mit der Achse der Nadel zusammenfallenden Indexstriche sich befinden. Die Einstellung auf diese erfolgt mit einem Mikroskop mit Fadenkreuz, welches auf einem um den Mittelpunkt der Compaſsbüchse drehbaren Träger befestigt ist, der auch einen Nonius besitzt, mit welchem auf der auſserhalb der Compaſsbüchse befindlichen Theilung die Ablesung erfolgt. Von den Brüdern Fric in Prag ist ein Orientirungsinstrument in die Praxis eingeführt worden, welches, wenngleich die damit erzielbare Genauigkeit nicht an jene der beiden erstgenannten hinanreicht, immerhin Beachtung verdient durch die eigenthümliche Verbesserung der Ablesung an der Compaſsnadel. Die Magnetnadel (Fig. 5 und 6) ist eine hochkantige Balkennadel und hat an den Enden zarte Nonien N, die aus Elfenbein hergestellt sind, deren Nullstriche mit der Achse der Nadel zusammenfallen. Um die durch die Nonien vermehrte Schwingungsfähigkeit und Unruhe der Nadel, welche einer Verwendung von Nonien zum Ablesen so sehr im Wege stehen, zu mildern, ist unten an der Nadel, concentrisch, eine groſse runde Glimmerscheibe D festgemacht, welche also die Schwingungen der Nadel mitmacht und diese bald zur Ruhe bringt. Der Stundenring ist in halbe Grade getheilt, conisch gegen die Nadelenden abfallend und am äuſseren Rand an dem Deckglas der Compaſsbüchse anliegend, um Schattenbildung und störende Reflexe beim Ablesen abzuhalten. Die Verbindung dieses Compasses mit dem Theodolit gestattet dann die Abnahme des Streichens einer Richtung in zweifacher Weise, entweder auf dem Stundenringe mit Hilfe der Nonien an den Nadelenden, oder indem man die Nadel auf den Index einstellt und am Horizontalkreis des Theodolit die Ablesung macht. Die Anordnung der Boussole am Theodolit ist die folgende: Ein kreisrunder Ring, über dem Horizontalkreis befindlich, und der Compaſsring haben an zwei correspondirenden Stellen eine kleine Theilung und mittels zweier Schräubchen kann diese so eingestellt werden, daſs die Nord-Südlinie der Boussole jederzeit genau parallel mit der Visirlinie gerichtet werden kann. Ein zweiter centraler Ring, um den ersteren drehbar, trägt einen kleinen zur Einstellung auf die Nadelenden dienenden Visirapparat. Dieser besteht aus einer Lupe I für das nächstgelegene Nadelende 1 und einem kleinen Fernröhrchen II darunter für die Beobachtung an der entfernter gelegenen Spitzel: an beiden erfolgt die Beobachtung mit Benutzung kleiner gegen den Horizont und gegen die Visirachse unter 45° geneigten Spiegeln z; der eine ist an der Lupe, der zweite an dem Ring, der den Visirapparat trägt, befestigt, und werden, wie man sieht, beide Nadelenden von einem Standpunkt des Auges aus beobachtet. Ein solches für Gruben- und Feldmessungen dienliches Instrument steht bei der Prager Eisenindustriegesellschaft in Kladno in praktischer Verwendung und wurden damit nach den Mittheilungen, die Bergingenieur A. Susky in der Oesterreichischen Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1890 Nr. 13 und 14, macht, günstige Resultate erzielt. An angegebener Stelle findet man eine ausführliche Beschreibung sowie auch detaillirte Abbildung des Instrumentes. Fig. 5., Bd. 278, S. 557Fig. 6., Bd. 278, S. 557 Da die Einstellungsfehler der Magnetnadel wesentlich auch von der Reibung, die zwischen dem Hütchen der Nadel und der Spitze, auf welcher jene schwebt, abhängen, welche Reibung ja durch die die Nadel ablenkende magnetische Kraft überwunden werden muſs, um diese in die richtige Lage zu bringen, so wird eine Verminderung dieser selbstverständlich der Einstellungsgenauigkeit zu Gute kommen. Um auf diese Weise die Nadel für genauere Beobachtungen brauchbarer zu machen, kann man Hütchen und Spitze durch solche aus härterem Material ersetzen. Bei dem aufsetzbaren Spiegeldeclinatorium, welches Prof. Dr. M. Schmidt von Hildebrand anfertigen lieſs, ist die Stahlspitze (Härte 6) durch eine aus Irridium (Härte 7) und das Achathütchen, das die Härte 7 besaſs, durch ein solches aus Saphir mit der Härte 9 ersetzt worden, und dabei noch der Gewinn erzielt worden, daſs Saphir überhaupt eine viel feinere Politur anzunehmen vermag. Indem dann noch das Gewicht des Magnetsystems selbst thunlichst vermindert wurde, ist in der That der frühere Einstellungsfehler von ± 1,5 Bogenminuten auf weniger als den vierten Theil herabgebracht worden, wie Prof. Schmidt durch seine Untersuchungen fand. Fig. 7., Bd. 278, S. 558 Dieses aufsetzbare Spiegeldeclinatorium (Fig. 7), welches mittels zweier Bügel so wie eine Reiterlibelle und so wie die früher erörterten: Röhrencompaſs und Mikroskopboussole, auf die wagerechte Fernrohrdrehungsachse aufgesetzt wird, entsprang dem Wunsche, bei transportabeln Orientirungsinstrumenten Einrichtungen vorgesehen zu haben, welche möglichst alle Fehlerquellen untersuchen, bezieh. in Rechnung bringen oder durch geeignete Beobachtungsmethoden unschädlich machen lassen. Das Magnetsystem ist nach dem in der kaiserlich deutschen Marine mit gutem Erfolge in Verwendung stehenden, von Prof. Neumeyer herrührenden, hergestellt. Zwei oder vier feine Stahllamellen von 11cm Länge sind durch ein Querstück aus Aluminium mit einander verbunden. In der Mitte dieses ist ein mit seiner Fassung in einer Messinghülse leicht gleitendes Doppelhütchen; beim Umlegen des Magnetsystems, welches nach Oeffnung des Deckels des Messingkastens, in welchem das Ganze sich befindet, geschehen kann, stellt sich das Hütchen stets so, daſs der Aufhängepunkt etwas über dem Schwerpunkt des Magnetsystems zu liegen kommt. Vor dem Hütchen ist ein kleiner runder Spiegel in Aluminiumfassung und zwar senkrecht zur Achse des Magnetsystems; hinter demselben ein kleines verstellbares Gegengewicht. An den Stirnseiten des Gehäuses, in welchem das Magnetsystem auf einer feinen Spitze schwingt, läſst sich das kleine Beobachtungsfernrohr einschrauben und durch seitliche Schräubchen die Visur parallel der Visirrichtung des Theodolitfernrohres richten; um freien Durchblick zu haben, muſs natürlich bei dieser Operation das Magnetsystem aus dem Gehäuse genommen werden. Die Magnetrichtung wird beobachtet nach dem von Gauſs angegebenen Verfahren der Selbstreflexion des Fadenkreuzes im Fernrohre. Die Beobachtungen doppelt ausgeführt, d.h. auch mit umgelegtem Magnetsystem bei jedesmaliger Kreisablesung, geben in der Differenz dieser Ablesungen den doppelten Collimationsfehler des Spiegels (vgl. die weiter oben citirte Abhandlung von Prof. Schmidt). Sollen die Orientirungsmessungen mit einem entsprechenden Grad von Genauigkeit ausgeführt werden, so ist hierzu unbedingt die Kenntniſs der jeweiligen Declinationsveränderungen erforderlich und oft wichtiger als die Kenntniſs des genauen Werthes der absoluten Declination selbst. Um nun diese Declinationsänderungen bei den Orientirungsmessungen gehörig in Rechnung stellen zu können, müssen diese an geeignetem Orte beobachtet werden, was an genauen Instrumenten, sogen. Declinatorien, bei welchen die Magnetnadel auf einem feinen Coconfaden hängt, geschieht. Die Beobachtungen an solchen sehr heiklen Instrumenten sind mühsam, erfordern besondere Schulung und Geschick, groſse Geduld, und die Reductionsrechnungen, die unter Umständen auszuführen sind, erfordern ebenfalls Zeit und Aufmerksamkeit. In mannigfacher Hinsicht wurden Verbesserungen ersonnen und versucht, um in der einen oder anderen Richtung Vereinfachungen und Erleichterungen zu erzielen und doch die erreichbare Genauigkeit nicht zu sehr zu beeinträchtigen; so wurden von Lamont Instrumente mit aperiodisch schwingender Nadel eingeführt, die dann von Wild und weiters von Edelmann verbessert wurden. Dabei sind kleine hufeisenförmige Magnetnadeln statt der stabförmigen angewendet und die Beobachtung der Magnetrichtung erfolgt nicht durch die mühsamen, wohl oft auch unsicheren Schwingungsbeobachtungen, sondern stets in einer mittleren Ruhelage (vgl. Erdmagnetische Apparate der Nordpol-Expedition 1882 und 1883 von Dr. Th. M. Edelmann). Um auch einen ständigen Beobachter überflüssig zu machen oder zu entlasten und die sonst in regelmäſsigen Zeitintervallen vorgenommenen Variationsbeobachtungen durch continuirliche zu ersetzen, ist neuerdings von O. Brathuhn in Clausthal ein selbst schreibendes Declinatorium aufgestellt und im J. 1889 in Betrieb gesetzt worden. Dasselbe ist ein Wild-Edelmann'sches aus dem mathematisch-physikalischen Institute des Dr. Th. M. Edelmann in München und die Aufschreibung oder Aufzeichnung der Veränderung der Nadelstellung erfolgt durch einen continuirlichen Linienzug auf einer mit lichtempfindlichem Papier überzogenen, von einem Uhrwerk getriebenen Walze auf photographischem Wege. Näheres hierüber und über die bei Aufstellung und beim Betrieb gemachten Erfahrungen findet man in der Abhandlung über dieses Instrument, welche O1 Brathuhn in der Zeitschrift für Berg, Hütten- und Salinenwesen, Bd. 38 S. 223 u. ff., veröffentlicht hat. R.