Hängekompaß

Hängekompass nach Balthasar Rösler

Ein Hängekompaß ist ein markscheiderisches Instrument, das der Bestimmung des Streichwinkels dient. Er ist zusammen mit dem Gradbogen und dem Lot Teil des Hängezeugs.

Geschichte

Setzkompaß mit rechtsläufiger 12-h-Teilung

Der Vorläufer des Hängekompasses ist der Setzkompaß, den Georgius Agricola im fünften Buch seiner De Re Metallica Libri XII beschreibt. Der Bergmeister Balthasar Rösler erfand 1633 den ersten Hängekompaß. Dieser verfügte vereits über eine kardanische Aufhängung und entsprach im Grundaufbau den heute noch verwendeten Hängekompassen. Verbesserungen aus späterer Zeit waren die Sperrvorrichtung, ein Ausgleichsgewicht zur Berichtigung der Nadel-Horizontallage und eine praktischere Formgebung.

Die alten Setzkompasse verfügten über die althergebrachte Stundenteilung, das heißt, sie waren rechtsläufig, bei Nord und Süd beginnend, in 2×12 Stunden geteilt, wobei eine Stunde 15° entsprach. Die Stunden waren zunächst in Achtel unterteilt, später setzte sich die Unterteilung in Grad durch. Balthasar Rösler versah seinen Hängekompaß mit einer linksläufigen Teilung, um so direkt den Streichwinkel ablesen zu können. Noch später ging man dazu über, den Vollkreis durchlaufend in 360° zu unterteilen und im 20. Jahrhundert schließlich setzte sich im Markscheidewesen und der Vermessung allgemein die Teilung des Vollkreises in 400 Gon durch.

Aufbau

360°-Teilung eines Hängekompasses.

moderner Hängekompaß

Der Hängekompaß ist – im Gegensatz zu normalen Kompassen – linksweisend geteilt, das heißt die Teilung verläuft entgegen dem Uhrzeigersinn. Folgerichtig sind die Bezeichnungen Ost und West gegenüber einem normalen Kompaß vertauscht. Der Grund für diese Anordnung liegt darin, daß die Magnetnadel immer dieselbe Stellung einnimmt, die Teilung jedoch nach dem Verlauf der Meßlinie ausgerichtet wird.

Der Hängekompaß besteht aus der Kompaßbüchse, in der die Magnetnadel auf einer Stahlspitze drehbar gelagert ist. Auf dem Boden der Kompaßbüchse ist die Kompaßteilung aufgetragen. An der Unterseite der Büchse befindet sich die die Sperrvorrichtung, mit der die Magnetnadel von der Spitze abgehoben und gegen das Schutzglas gedrückt werden kann. Die Magnetnadel ist auf einer Seite gekennzeichnet, um die Nord- und Südhälfte unterscheiden zu können. Die Kompaßbüchse ist durch zwei Lager, die axial in Ost-West-Richtung angebracht sind, mit dem Ring verbunden, so daß die Büchse immer horizontal einschwingt. Am Ring befinden sich die beiden Bügel, an deren Enden die Aufhängehaken befestigt sind. Die Bügel verlaufen in Nord-Süd-Richtung. Bei neueren Kompassen sind Ring und Bügel aus einem Teil gefertigt (Freiberger Bauart). Bei der sogenannten Kasseler Bauart ist der Ring mit zwei weiteren Lagern in Nord-Süd-Richtung klappbar in dem aus einem Stück bestehenden Bügel gelagert, so daß der Kompaß bei Nichtbenutzung platzsparend flach zusammengeklappt werden kann. Diese Bequemlichkeit wird mit einer höheren Anfälligkeit, die sich auf die Genauigkeit auswirken kann, erkauft.

Verwendung

Hängekompaß an der Schnur.

Firstnagel

Während der Hängekompaß bis zur Einführung der Visiermarkscheidekunst durch Julius Weisbach das hauptsächliche und größtenteils einzige Richtungsmesinstrument des Markscheiders war, wurde er seit Mitte des 19. Jahrhunderts in dieser Verwendung immer weiter zurückgedrängt. Dies ist durch die höhere Genauigkeit eines mit dem Theodolit gemessenen Polygonzuges, die zunehmende Verfügberkeit der Theodoliten und dem Einsatz von immer mehr Stahl und Elektrokabeln in den Bergwerken bedingt. Wurden noch bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts Nebenzüge mit dem Hängezeug gemessen, so so waren 1958 „Kompaßmessungen…im rheinisch-westfälischen Bergbaubezirk fast völlig durch Messungen mit dem Hängetheodolit ersetzt worden…“^[1]. Heute wird der Hängekompaß noch in der Höhlenforschung verwendet, da er, wenn eine einfache Genauigkeit ausreicht, einfacher und auch unter widrigen Bedingungen eingesetzt werden kann.

Kompaßzug

Um einen Streichwinkel mit dem Hängekompaß messen zu können, wurden zunächst entlang des zu vermessenden Grubenbaues die Meßpunkte mit Firstnägeln vermarkt. Beginnend an einem lagemäßig bekannten Markscheiderpunkt wurde zwischen diesen straff eine Schnur gezogen.^[2]

Dann wurde der Kompaß an die Schnur gehängt, die Sperrvorrichtung gelöst und nach dem Einschwingen der Nadel an der Nordspitze der Magnetnadel der Streichwinkel abgelesen. Anschließend vertauschte man den Kompaß mit dem Gradbogen und las an diesem die Neigung der Schnur ab; zum Schluß wurde mit Lachterkette, Meßschnur oder Meßband die flache Länge zwischen den beiden Meßpunkten bestimmt.

Die so bestimmten Winkel und Strecken entsprechen den drei Grundelementen einer polaren Aufnahme, wie sie auch in der modernen Geodäsie noch verwendet werden. Der Streichwinkel entspricht dabei dem Richtungswinkel, die Neigung dem Vertikalwinkel und die flache Länge der Schrägstrecke. Mit diesen drei Meßelementen kann man einen Polygonzug, hier Kompaßzug genannt, berechnen.

Genauigkeit

Die Ablesegenauigkeit eines Hängekompasses beträgt 2 Gon, halbe Gon können geschätzt werden. Um eine Nadelexzentrizität auszuschalten, wird nach der ersten Ablesung der Kompaß um 200 Gon umgehängt und nochmals abgelesen; aus beiden Ablesungen wird das arithmetische Mittel gebildet.

Zur Korrektur der Magnetabweichung muß diese vor der Messung bestimmt werden. Dazu benutzt man eine Orientierungslinie, deren Richtungswinkel bekannt ist und idealerweise genau nach astronomisch Nord verläuft. Die so bestimmte Abweichung wird auf den abgelesenen Winkel als Verbesserung angebracht. Die Bestimmung der Nadelabweichung muß regelmäßig, mindestens einmal jährlich, wiederholt werden.

Da der Kompaß durch Eisenteile und stromführende Kabel in seiner Nähe beeinflußt wird, muß bei der Messung auf genügenden Abstand geachtet werden. Ebenso muß die Ausrüstung des Markscheiders eisenfrei sein. Dies führte beispielsweise dazu, daß von jedem klassischen Grubenlampentyp ein eisenfreies Markscheidermodell existierte. In Eisenerzgruben kann mit dem Hängekompaß überhaupt nicht gearbeitet werden.

Trotz der geringeren Meßgenauigkeit an sich haben Kompaßzüge einen entscheidenden Vorteil: es kann keine Verschwenkung auftreten, da auf jeder Zugseite der Streichwinkel unabhängig vom vorhergehenden Streichwinkel gemessen wird.

Literatur

• Georg Agricola: De Re Metallica Libri XII. Zwölf Bücher vom Berg– und Hüttenwesen. unveränderter Nachdruck der Erstausgabe des VDI-Verlags 1928 Auflage. Marixverlag, Wiesbaden 2006, ISBN 3-86539-097-8, S. 98–119.
• Johann Friedrich Lempe: Gründliche Anleitung zur Markscheidekunst. Siegfried Leberecht Grusius, Leipzig 1782, S. 81–106.
• Otto Brathuhn: Katechismus der Markscheidekunst. In: Webers Illustrierte Katechismen. Band 142, Verlagsbuchhandlung von J. J. Weber, Leipzig 1892, S. 86–99.
• Ludger Mintrop: Markscheidekunde. Einführung in die, mit besonderer Berücksichtigung des Steinkohlenbergbaues. 2. verbesserte Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1916, S. 79–111.
• Karl Neubert, Walther Stein; Hauptabteilung Fernstudium der Bergakademie Freiberg (Hrsg.): Plan- und Risskunde. 1. Lehrbrief. 1. Auflage. B. G. Teubner, Leipzig 1954, S. 1/09–1/12.
• Alfons Schwieczek: Grubenbewetterung Vermessungskunde. In: Der Erzbergmann. Eine Schriftenreihe für die Berufsausbildung im Erzbergbau, besonders im Mansfelder Kupferschieferbergbau. Heft II, Fachbuchverlag, Leipzig 1954, S. 44–46.
• Gottfried Schulte, Wilhelm Löhr; Wilhelm Löhr, E. Wohlrab (Hrsg.): Markscheidekunde. für Bergschulen und für den praktischen Gebrauch. 3. neubearbeitete Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1958, S. 224–244.

Einzelnachweise

1. ↑ Gottfried Schulte, Wilhelm Löhr; Wilhelm Löhr, E. Wohlrab (Hrsg.): Markscheidekunde. für Bergschulen und für den praktischen Gebrauch. 3. neubearbeitete Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1958, S. 232.
2. ↑ Davon leiten sich die Bezeichnungen ziehen, eine Grube abziehen, Kompaß- und letztendlich Polygonzug ab.

Weblinks

• Markscheider-Werkzeuge und ihre Anwendung. Abgerufen am 29. August 2011. 
• Hängekompaß. In: Brockhaus’ Konversationslexikon. Bd 8. 14. Aufl. Leipzig 1893–1897, S. 786.