DE439557C - Vorrichtung zum Projizieren von Gestirnen auf eine kugelfoermige Projektionswand - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Projizieren von Gestirnen auf eine kugelförmige Projektionswand und bezweckt, die aus dem Patent 391036 bekannten Vorrichtungen dieser Art in verschiedenartiger Hinsicht zu verbessern.

Soll einer \Orrichtung nach dem genannten Patent eine kleine Polhöhe zugrunde gelegt werden, z. B. der Grenzfall, die Polhöhe Null, so genügen die in dem Patent angegebenen Lösungsmittel nicht mehr, weil sie es praktisch nicht erlauben, den ganzen Fixsternhimmel zur Darstellung zu bringen. Diese Darstellung wird erst dadurch ermöglicht, daß die Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne um zwei Lichtquellen herum gruppiert und dabei so gegenüber den Lichtquellen angeordnet und ausgebildet werden, daß bei der Projektion die gleiche Wirkung erreicht wird, als erfolgte die Projektion von einem gemeinsamen Projektionszentrum aus. Dabei braucht dieses Projektionszentrum (das beim Aufstellen der Vorrichtung in den Kugelmittelpunkt der Projektionswand zu bringen wäre) nicht notwendigerweise in einer der beiden Lichtquellen selbst zu liegen. Eine Verlegung des Projektionszentrums läßt sich verschiedenartig ausgleichen, z. B. durch eine Berichtigung der Lage der Sterne auf den bei der Projektion zur Verwendung gelangenden Bildplatten oder durch eine Änderung der Neigung der Projektionsapparate oder schließlich auch durch Wahl von Projektionsobjektiven von anderer Brennweite und eine geeignete seitliche Versetzung dieser Objektive. Diese Zerlegung der zum Projizieren der Fixsterne dienenden Einrichtungen ermöglicht es auch, störenden Schattenwurf der zum Projizieren der Körper des Sonnens3^rstems ■ dienenden Einrichtungen bei der Darstellung des gesamten Fixsternhimmels zu verhindern. Diese letzteren Einrichtungen lassen sich nämlich nunmehr zwischen den beiden Gruppen der zum Projizieren der

Fixsterne dienenden Einrichtungen anordnen, so daß sie außerhalb des Strahlenganges dieser Einrichtungen liegen.

Bei den Vorrichtungen nach dem genannten Patent lassen sich von den Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne und der Körper des Sonnensystems, die um eine gemeinsame, der Weltachse parallele Achse drehbar angeordnet sind, die Gewichte in bezug auf diese Drehachse nicht ohne Gegengewichte ausgleichen, weil der Schwerpunkt der Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne auf dieser Drehachse selbst liegt, so daß also, weil ferner der Schwerpunkt der Einrichtungen zum Projizieren der Körper des Sonnensystems außerhalb dieser Drehachse liegt, der Schwerpunkt der gesamten Einrichtungen nicht auf dieser Drehachse liegen kann, wie es, falls Gegengewichte erspart werden sollten, erforderlich wäre. Ein solcher Ausgleich ohne Gegengewichte wird erst durch eine Anordnung ermöglicht, bei der auch der Schwerpunkt der Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne außerhalb dieser Drehachse liegt. Zu diesem Zweck müssen die um eine gemeinsame Lichtquelle herum gruppierten Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne so gegenüber der Lichtquelle angeordnet und ausgebildet werden, daß bei der Projektion die Wirkung erzielt wird, als erfolgte die Projektion von einem Projektionszentrum aus, das, auf dieser Drehachse liegend, gegenüber der Lichtquelle versetzt ist.

Um bei einer Vorrichtung nach dem genannten Patent beliebige Neigungen der Weltachse gegenüber dem Horizont einstellen zu können, empfiehlt es sich, den äußeren Lagerkörper, in dem die Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne und der Körper des Sonnensystems um eine der Weltachse parallele Achse gelagert sind, um eine wagerechte Achse drehbar anzuordnen, die jene erstere Drehachse senkrecht schneidet, und dabei das Traggestell so auszubilden, daß Drehungen des Lagerkörpers um beliebige Winkel möglich sind.

Bei Vorrichtungen dieser Art lassen sich nicht die üblichen starkwandigen Traggestelle verwenden, da diese bei gewissen Stellungen der bewegten Teile verhindern wurden, daß das Licht der Projektionsapparate die Projektionswand trifft, so daß zeitweilige Verdunkelungen der Gestirne verursacht werden wurden. Es kommen deshalb nur solche Traggestelle in Frage, deren Bauteile senkrecht zur Projektionsrichtung (d. h. tangential zur Projektionswand) geringe Stärke haben. Ganz besonders vorteilhaft wird das Traggestell nur aus Spanndrähten bestehend hergestellt. Eine etwas größere Stärke der Bauteile senkrecht zur Projektionsrichtung ist zulässig, wenn die Einrichtungen zum Projizieren der Körper des Sonnensystems je eine Mehrzahl von gleichzeitig wirksamen Projektionsvorrichtungen enthalten, die miteinander derart gekuppelt sind, daß ihre Achsen sich auf der Projektionswand schneiden. Bei nicht zu kleinen Durchmessern der Projektionswand wird eine praktisch genügend große Genauigkeit der Abbildung erreicht, wenn diese gleichzeitig wirksamen Projektionsvorrichtungen fest miteinander verbunden sind.

Vorrichtungen nach dem genannten Patent können weiter dadurch vervollkommnet werden, daß eine Einrichtung vorgesehen wird, um auf der Projektionswand Kreise zu projizieren, die der Ekliptik und dem Äquator entsprechen. Diese Einrichtung besteht zweckmäßig aus einer Anzahl von Projektionsvorrichtungen, die mit dem inneren Lagerkörper, in dem die Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne und der Körper des Sonnensystems um eine Achse drehbar sind, die gegen die Weltachse um denjenigen Winkel geneigt ist, den die Ekliptik mit dem Äquator bildet, fest so verbunden und ausgebildet sind, daß sich auf der Projektionswand entweder der der Ekliptik entsprechende Kreis oder der dem Äquator entsprechende Kreis projizieren läßt oder daß sich beide Kreise zusammen projizieren lassen. Diese Anordnung bietet, wenn der Äquator projiziert wird, den Vorteil, daß seine Projektion an Drehungen, die die in dem genannten Tragkörper gelagerten Einrichtungen gegen diesen erfahren, nicht teilnimmt. Infolgedessen ergibt sich bei solchen Drehungen ohne weiteres das der Präzessionsbewegung entsprechende Wandern des Äquators und (wenn die Ekliptik ebenfalls projiziert wird) seiner Schnittpunkte mit der Ekliptik gegenüber den Fixsternen, Im Falle beide Kreise projiziert werden sollen, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, wenn die Einrichtung so getroffen wird, daß sich Teile von beiden Kreisen mittels ein und derselben Projektionsvorrichtung projizieren lassen.

Eine weitere Verbesserung der Vorrichtun- no gen nach dem genannten Patent besteht darin, daß eine Anzahl von Projektionsvorrichtungen an dem Traggestell fest so angeordnet und ausgebildet werden, daß sich auf der Projektionswand ein größter Kreis projizieren läßt, n₅ der demjenigen Meridian entspricht, der durch die Schnittlinie der durch die der Weltachse parallele Drehachse und die Lotrechte bestimmten Ebene mit der Projektionswand bestimmt ist.

Auch die Projektion von anderen größten Kreisen und von Parallelkreisen läßt sich in

solcher Weise ermöglichen. Eine Anzahl dieser Kreise könnte man bereits mit Hilfe der erwähnten Projektionsvorrichtungen projizieren.

In der Zeichnung ist zunächst ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgestatteten Vorrichtung dargestellt, die wie die in der Patentschrift 391036 zeichnerisch dargestellte Vorrichtung dazu dient, die Fixsterne, die Sonne (©), den Mond (Q und die Planeten Merkur (V), Venus (2), Mars (_c"·), Jupiter (I).) und Saturn (ft) auf eine kugelförmige Projektionswand zu projizieren und die Bewegungen dieser Himmelskörper gegenüber der Erde auf dieser Projektionswand so · zu veranschaulichen, wie sie von einem bestimmten Punkt der Erde wahrgenommen wird. Abb. 1 zeigt die Vorrichtung im Aufriß, teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt, Abb. 2 ist ein Grundrißschnitt und Abb. 3 eine Seitenrißansicht. Die Mechanismen zur Erzeugung der Bewegung der für die Pro- ; jektion der Himmelskörper O, G 8> 5> c?> ' H- und ft maßgeblichen Teile sind in diesen |

Abbildungen der Übersichtlichkeit halber zum größten Teile weggelassen, nur das zugehörende astronomische Zeichen ist an dem Ort eingeschrieben, an dem die entsprechenden Mechanismen angebracht sein müssen.

Die Mechanismen entsprechen vollständig den im Ausführungsbeispiel der Hauptpatentschrift angegebenen, deshalb ist in der Zeichnung von ihrer erneuten Darstellung abgesehen worden. Eine für gewisse Ausbildungen des Traggestells zweckmäßige Verbesserung der Mechanismen, die darin besteht, daß zum Projizieren der Sonne, des Mondes und der Planeten zwei gleichzeitig zur Verwendung kommende Projektionseinrichtungen angeordnet sind, ist in Abb. 4 veranschaulicht, die einen Schnitt durch den in Abb. 2 der ge- ; nannten Patentschrift dargestellten Mecha- ; nismus zur Projektion der Sonne darstellt, der senkrecht zur Drehachse Y-Y durch die j Achse der Führungsstange y^ci hindurchgelegt j ist. Abb. 5 und 6 stellen im Aufriß und im | Grundriß eine zweite zweckmäßige Form des Traggestells für eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung dar. Die Bezeich- :

nung ist, soweit angängig, in Übereinstimmung > mit der genannten Patentschrift gewählt.

Die neue Vorrichtung unterscheidet sich von der in der genannten Patentschrift beschriebenen zunächst dadurch, daß die PoI-höhe einstellbar ist. Zu diesem Zweck ist der Tragkörper b, in dem die Welle d um die i Achse Y-Y drehbar gelagert ist; die mit der ■ Drehachse X-X des Tragkörpers b den Win- _: kel ; = 23¹Z₂ ⁰ einschließt, nicht unmittelbar ' an einem fest angeordneten Ständer drehbar gelagert, sondern an einem Körper«, der mit-' tels zweier Zapfen n^l und n² an zwei Tragbalken o¹ und ar um eine Achse D-D drehbar so gelagert ist, daß diese Drehachse auf der Drehachse X-X senkrecht steht und dabei durch den Schnittpunkts der Drehachsen X-X und Y-Y hindurchgeht, der abweichend von der in der genannten Patentschrift beschriebenen Vorrichtung innerhalb des Tragkörpers b liegt. Die Tragbalken a¹ und ar sind. mit Hilfe von Seilen o¹ und 0" so innerhalb der kugelförmigen Projektionswand aufgehängt zu denken, daß der Schnittpunkt E im Kugelmittelpunkt der Wand liegt und die Drehachse D-D wagerecht ist, wobei weitere Seile o³ und o* für unveränderliche Lage der Tragbalken a¹ und ar sorgen. Durch Drehen des Körpers 11 um die Drehachse D-D kann der die Weltachse darstellenden Drehachse X-X jede beliebige Stellung gegenüber der durch die Drehachse D-D bestimmten Horizontalebene gegeben werden, so daß also jede beliebige Polhöhe einstellbar ist. Die jeweils eingestellte Polhöhe wird durch einen Zeiger η³ des Zapfens n¹ an einer Gradteilung a? 85 des Tragbalkens ar angezeigt. In der Zeichnung ist die Einstellung so getroffen, daß die Drehachse X-X lotrecht ist; es ist demnach die Polhöhe 90⁰ zugrunde gelegt. Um die gewählte Polhöhe zu sichern, ist eine Klemmschraube a° angeordnet, durch die der Körper 11 gegenüber den Tragbalken α¹ und ar feststellbar ist.

Der Antrieb des Tragkörpers b erfolgt mittels eines Zahnräderpaares b¹, c¹ von einer in dem Körper 11 gelagerten Welle c aus, die durch einen Motor c² angetrieben wird. Die in dem Tragkörper b um die Achse Y-Y drehbar gelagerte Welle d, die durch eine Klemmschraube d° gegenüber dem Tragkörper feststellbar ist, enthält einen Zeiger ώ°, der an einer Gradteilung b² des Tragkörpers die jeweilige Stellung der Welle gegenüber dem Tragkörper anzeigt. Die Welle d ist mit zwei Trägern d¹⁰ und d¹¹ verschraubt. Der Trä- gerd¹⁰ trägt vier Plattend²' und der Träger d¹¹ fünf Platten d²", die zur Achse Y-Y senkrecht gelagert und durch Bolzen d^3f und d^s" miteinander verschraubt sind. Zwischen diesen Platten sind die Mechanismen zur Erzeugung der Bewegung der für die Projektion der Körper des Sonnensystems maßgeblichen Teile untergebracht zu denken, und zwar zwischen den Platten d^%' des Trägers d¹⁰ die Mechanismen für die Projektion der Sonne, des Mondes und des Merkur und zwischen den Platten d²" des Trägers d¹¹ die Alechanismen für die Projektion der Venus, des Mars, des Jupiter und des Saturn, wie durch die entsprechenden astronomischen Zeichen angedeutet ist. Zum Antrieb der erstgenannten Mechanismen ist eine Welle d^ir

vorgesehen, die von einem an dem Träger d¹⁰ befestigten Motor d^sr angetrieben wird, während zum Antrieb der letztgenannten Mechanismen eine Welle d*" dient, die von einem an dem Träger d¹¹ befestigten Motor d^s" angetrieben wird.

Mit der am weitesten von dem zugehörenden Träger d¹⁰ bzw. d¹¹ entfernten Platte d^z' bzw. c?²" ist ein Gehäuse d¹' bzw. d¹" von der ίο Form einer hohlen Halbkugel so verschraubt, daß der Kugelmittelpunkt F bzw. G auf der Drehachse Y-Y liegt. An jedem dieser beiden Gehäuse ist eine Vielzahl von Projektionsapparaten d⁷' bzw. d~", von denen in der Zeichnung an jedem Gehäuse nur sieben angedeutet sind und deren jeder zum Projizieren eines Teiles des Fixsternhimmels dient, so befestigt, daß ihre Achsen sich im Kugelmittelpunkt F bzw. G schneiden. Dabei ist den Projektionsapparaten d" eine an dem Gehäuse d¹' angeordnete Glühlampe d^sr gemeinsam, deren Glühfaden den Kugelmittelpunkt F umgeben, während den Projektionsapparaten d~" eine an dem Gehäuse d¹" angeordnete Glühlampe d^a" gemeinsam ist, deren Glühfaden den Kugelmittelpunkt G umgeben. Die Projektionsapparate d⁷' und d⁷" sind so an den Gehäusen d¹' und d¹" verteilt zu denken, daß die gesamten Fixsterne des Nord- und Südhimmels bis zu einer gewissen Größe projiziert werden können, wobei auf den Diapositiven dieser Projektionsapparate die Fixsternbilder so aufgetragen sind, daß bei der Projektion die gleiche Wirkung erzielt wird, als erfolgte die Projektion von dem gemeinsamen Schnittpunkt B der Achsen X-X, Y-Y und D-D aus, der zugleich den Mittelpunkt der kugelförmigen Projektionswand darstellt. Um auf die Projektionswand einerseits einen größten Kreis projizieren zu können, der der Ekliptik entspricht und sich als Schnittlinie der Projektionswand mit der auf der Achse Y-Y senkrecht stehenden Ebene durch E ergibt, und anderseits einen größten j Kreis, der dem Äquator entspricht und sich als Schnittlinie der Projektionswand mit der auf der AchseX-X senkrecht stehenden Ebene durch E ergibt, sind sechs weitere Projektionsapparate vorgesehen. Von diesen Projektionsapparaten ist eine Gruppe, p¹, ρ², p", auf einer dem Träger ei¹⁰ zugewandten Konsolplatte b^s und eine zweite Gruppe, p*_} p", ρ", auf einer dem Träger d¹¹ zugewandten Konsolplatte b* befestigt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die optischen Achsen der Projektionsapparate jeder Gruppe Mantellinien eines Kreiskegels darstellen, dessen Drehachse mit der Achse X-X zusammenfällt und dessen Spitzenwinkel gleich dem Supplement jenes Winkels ε ist, den die Achsen X-X und Y-Y miteinander einschließen. Die beiden Kegel sind einander mit ihren Spitzen zugewandt, und die optischen Achsen der sechs Projektionsapparate haben noch eine solche gegenseitige Lage, daß ihre rechtwinkligen Projektionen auf eine zur Achse X-X senkrechte Ebene die Verbindungslinien des Mittelpunktes eines regelmäßigen Sechsecks mit dessen Ecken ergeben. Dabei sind auf den Diapositiven dieser sechs Projektionsapparate Bilder von Teilen beider größten Kreise so aufgetragen, daß beim Projizieren die beiden Kreise sich ohne Unterbrechung ergeben.

Um weiter auf der Projektionswand einen größten Kreis projizieren zu können, der demjenigen Meridian entspricht, der sich als Schnittlinie der Projektionswand mit der zur Achse D-D senkrechten Ebene durch B ergibt, sind an dem Tragbalken α¹ vier Projektionsapparate q\ q², q^s und qⁱ befestigt. Mit Rücksicht darauf, daß diese vier Projektionsapparate am festen Traggestell angebracht sind, und in der Annahme, daß die Projektionswand nur eine Halbkugel ist, ist die gegenseitige Lage der Projektionsapparate so gewählt, daß bei der Projektion nur die über der Horizontalebene liegende Hälfte des Meridians zustande kommt.

Da bei den Drehungen des Tragkörpers b um die Achse X-X die Projektionsapparate q¹ und q² durch Vorlagern von an der Drehung teilnehmenden Teilen vor die Objektive dieser Projektionsapparate außer Wirksamkeit gesetzt werden, sind an dem Tragbalken ar noch zwei Projektionsapparate q¹' und q²' angebracht, die den Projektionsapparaten q¹ und q" vollständig entsprechen, so daß die von den Apparaten q^v und q^v projezierten Linienzüge genau mit den von den Apparaten q¹' bzw. q" projizierten Linienzügen zusammenfallen.

Bei der beschriebenen Aufhängung der Vorrichtung durch Seile können diese so dünn gehalten werden, daß sie auch bei Verwendung nur einer einzigen Projektionsvorrichtung für jeden Körper des Sonnensystems die Projektion nicht behindern. Bei stärkeren Bauteilen empfiehlt sich eine Anordnung, wie sie beispielsweise durch Abb.4 veranschau- 11a licht wird. Bei dieser Anordnung sind mit der Führungsstange j^s, die einerseits in einer zylindrischen Bohrung e¹ eines Führungskörpers e verschieblich und anderseits mittels eines Halters j um eine der Achse Y-Y parallele Achse N-N drehbar gelagert ist (vgl. auch Abb. 2 der Patentschrift 391036), zwei Projektionsapparate j¹' und j¹" so ver-' schraubt, daß ihre optischen Achsen der Achse der Führungsstange j^e parallel sind. Jeder dieser beiden Projektionsapparate enthält eine Glühlampe j-' bzw. p", einen Kon-

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densor j'"' bzw. ;³", eine Blende /*' bzw. 'f" mit einer kleinen Öffnung j^or bzw. /"" und ein Objektiv p' bzw. /⁵". Jede der beiden Blendenöffnungen j⁰' und j°" liegt außerhalb der 5 optischen Achse des zugehörenden Projektionsapparates so, daß die Bilder der Blendenöffnungen sich beim Projizieren auf der Projektionswand decken. Die gleiche Wirkung läßt sich auch dadurch erzielen, daß die Blendenöffnungen zentrisch zu den optischen Achsen der Projektionsapparate angeordnet und die Projektionsapparate so mit der Führungsstange y° verschraubt werden, daß ihre optischen Achsen sich auf der Projektionswand schneiden.

Abb. 5 und 6 veranschaulichen ein Traggestell, das an Stelle der bei der Vorrichtung nach Abb. ι bis 3 benutzten Seile zur Verwendung kommen kann. Das Traggestell besteht aus zwei Eisenfachwerken, die dünne Flachstäbe r enthalten und deren jedes einen der beiden Tragbalken α¹ und ar trägt. Die Stäber sind im wesentlichen so angeordnet, daß bei jedem Stab die den beiden Breit-Seiten parallele und die beiden Schmalseiten halbierende Ebene lotrecht ist und durch den obengenannten Schnittpunkt E der Achsen X-X, Y-Y und D-D hindurchgeht. Beide Eisenfachwerke ruhen auf einer gemeinsamen Grundplatte i.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Projizieren von Gestirnen auf eine kugelförmige Projektionswand, dadurch gekennzeichnet, daß, um beliebige Neigungen der Weltachse gegenüber dem Horizont einstellen zu können, der äußere Tragkörper (n), in dem die Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne und der Körper des Sonnensystems um eine der Weltachse parallele Achse drehbar gelagert sind, um eine wagerechte Achse drehbar angeordnet ist, die jene erstere Drehachse senkrecht schneidet, und daß dabei das Traggestell für die Gesamtvorrichtung so ausgebildet ist, daß Drehungen des Tragkörpers (n) um beliebige Winkel möglich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne um zwei Lichtquellen herum gruppiert und gegenüber den Lichtquellen so angeordnet und ausgebildet sind, daß bei der Projektion die gleiche Wirkung erzielt wird, als erfolgte die Projektion von einem gemeinsamen Projektionszentrum aus. j

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um eine gemeinsame Lichtquelle herum gruppierten Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne gegenüber dieser Lichtquelle so angeordnet und ausgebildet sind, daß bei der Projektion die gleiche Wirkung erzielt wird, als erfolgte die Projektion von einem Projektionszentrum aus, das, auf der der Weltachse parallelen Drehachse liegend, gegenüber der Lichtquelle versetzt ist, um zu ermöglichen, daß sich die Gewichte der Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne und der Körper des Sonnensystems in bezug auf diese Drehachse ohne besondere Gegengewichte ausgleichen lassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggestell aus Spanndrähten besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Projizieren der Körper des Sonnensystems je eine Mehrzahl von Projektionsvorrichtungen enthalten, die miteinander derart gekuppelt sind, daß ihre Achsen sich auf der Projektionswand schneiden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Projektionsvorrichtungen, um auf die Projektionswand Kreislinien zu projizieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtungen mit dem inneren Tragkörper (&), in dem die Einrichtungen zum Projizieren der Fixsterne und der Körper des Sonnensystems um eine Achse drehbar sind, die gegen die Weltachse um denjenigen Winkel geneigt ist, den die Ekliptik mit dem Äquator bildet, fest so verbunden und ausgebildet sind, daß sich auf der Projektionswand von zwei größten Kreisen, deren einer der Ekliptik und deren anderer dem Äquator entspricht, mindestens einer projizieren läßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtungen mit dem Traggestell fest so verbunden und ausgebildet sind, daß sich auf der Projektionswand ein größter Kreis projizieren läßt, der demjenigen Meridian entspricht, der durch no die Schnittlinie der durch die der Weltachse parallele Drehachse und die Lotrechte bestimmten Ebene mit der Projektionswand bestimmt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.