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Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der für das Beschiessen von Luftzielen erforderlichen
Geschützdaten mit Hilfe von Geräten, die mit der Visiervorrichtung beeinflussbar verbunden sind.
Es sind Kommandogeräte zur mechanischen Leitung des Feuers gegen Luftziele bekannt, welche zur Ermittlung der erforderlichen Schussdaten die Zielbahn räumlich darstellen, oder die in die Horizontalebelle fallenden Projektionen (Karlenentfernungen) benutzen oder die erforderlichen Vorhaltegrössen mittels Rechengetrieben nach bestimmten Formeln mechanisch oder elektrisch-mechanisch berechnen. Dabei wird in den meisten Fällen vorausgesetzt, dass
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bei Schrägflung eine nicht unbeträchtliche Komplikation der Rechengetriebe zur Folge haben würde.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit Hilfe mechanischer und optischer Rechenvorrichtungen auch für den allgemeinen Fall eines beliebigen Schrägfluges, wobei nur die einzige Annahme
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Geschützes besitzt, von diesem Augenblicke ab bis zum Zusammentreffen von Geschoss und Ziel nach Grösse und Richtung unverändert beibehält.
Dies wird unter Verwendung von Geräten, die mit der Visiervorrichtung beeinflussbar verbunden sind und an der Bewegung des Zieles entsprechende Verstellungen erfahren bzw.
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der Flugebene fortlaufend ermittelt werden. Alsdann wird der Vorhaltewinkel in der Flugebene gebildet und schliesslich werden hieraus dessen den Achsdrehungen des Geschutzes entsprechende Komponenten (Seiten- und Höhenvorhaltewinkel) mit Hilfe der von der Visiervorrichtung beein- flussten Geräte bestimmt.
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist schaubildlich die Lage der Zielbahn und ihrer Bestimmungsgrössen dargestellt. Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Lage der Flugebene und der Winkel-
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des Schnittwinkels zwischen Zielbahn und Zielrichtung. Fig. 4 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Ermittlung der Zielgeschwindigkeit aus ihrer Querkomponente und ihrer Richtung. Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Ermittlung der Lage der Zielbahn in bezug auf
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und G c zeigen in Draufsicht, im Schnitt längs AA und im Schnitt längs BB ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur optisch-mechanischen Umwandlung der in die Flugebene fallenden Vorhaltung in die den Geschützrichtbewegungen entsprechenden Winkelgrössen.
In Fig. 1 ist 0 der Beobachtungsort (bzw. das Geschütz) WP0P8 die Flugbahn, OWP0P8 die Flugebene. OP0p0 die Zielebene, W der Wechselpunkt (Fusspunkt des Lotes K von 0 auf die Zielbahn), K die kürzeste Zielentfernung, Po der augenblickliche Zielort, x0 die ent-
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Bezeichnen wir die horizontale und die vertikale Winkelgeschwindigkeit der Zielrichtung mit #0, Mo sowie ihre Winkelgeschwindigkeit in der Flugebene mit My, ferner den Neitungswinkel der Flugebene gegen die Zielebene mit po, so ergibt eine mathematische Betrachtung die Beziehungen
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quer zur Zielrichtung und gleich dem Produkte der Winkelgeschwindigkeit #γ (und der Entfernung x0. Diese zweite Komponente bildet mit der Richtung der Geschwindigkeit den Winkel
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system in Funktion der Zeit t aufgetragen wird, indem dem jeweiligen Zielpunkte entsprechenden Punkt dieser Kurve mit der Richtung der y=Achse den zu diesem Zielpunkte gehörenden Winkel (0 bildet.
Bei der Bestimmung der Zielgeschwindigkeit v aus v1 und γ0 wird ausserdem der Wert ## erhalten.
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Weiterhin kann mittels des Winkels γ0 und der Entfernung x im augenblicklichen Ziel.
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nugzeit T und der Winkel P0OP8=γ8-γ0 gleich der in die Flugebene fallenden Vorhaltung Ay.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zeigt die Visierfernrohre 1 und 2, die in an sich bekannter Weise zum Verfolgen des Zieles der Seite und der Höhe nach dienen, indem sie der Seite (Höhe) nach mittels der Kurbel 3 (9) auf das Ziel gerichtet und mittels der Kurbel 6 (12) das Reibrädchen 7 (13) des Reibgetriebes 8 (14) derart eingestellt wird, dass die Ziellinie fortlaufend dem Ziele der Seite (Höhe) nach folgt. Die Verschiebung des Reibrächens 7 bzw. 13 ist dann proportional der horizontalen bzw. vertikalen Winkelgeschwindigkeit dps Zieles 000 bzw. M, ;.
Die horizontale Winkelgeschwindigkeit 000 wird einem Cosinus-Multiplikations- getriebe 15 an sich bekannter, hier nicht näher dargestellter Wirkungsweise zugeführt, welches anderseits von der Welle 5 den Drehwinkel der Höhenwelle 11 der beiden Fernrohre, also den Höhenwinkel So zum Ziel erhält und fortlaufend das Produkt (000'cos so) bildet. Letzteres wird der eigentlichen Vorrichtung zur Ermittlung von po und # γzugeführt, indem ein Schlittent proportional diesem Werte von der Mitte der Scheibe 21 aus verschoben wird.
Senkrecht zur Bewegungsrichtung dieses Schlittens wird ein zweiter Schlitten 17 proportional der vertikalen Winkelgeschwindigkeit 000 verschoben. Jeder der beiden Schlitten besitzt einen quer zu seiner Bewegungsrichtung angeordneten Schlitz ; diese beiden Schlitze führen einen Stift 18, der gemäss den obigen Formeln den Endpunkt des Vektors der in der Flugebene liegenden Winkelgeschwindigkeit #γ dargestellt. Er führt seinerseits eine auf der Scheibe 21 radial verschiebbare Zahnstange 19 und bewirkt bei seiner Einstellung ausser deren Verschiebung eine Drehung der Scheibe 21 um den Winkel po, welche von den Rädern 22 und der Welle 23 fortgeleitet wird.
Die radiale Verschiebung der Zahnstange 19 proportional #γ (wird durch Stirn-
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der Einfluss der Scheibendrehung auf my in bekannter Weise unwirksam gemacht wird ; die Welle 25 leitet den Wert My (fort.
Um zufällige, durch mechanische oder Messtechnische Fehler verursachte Schwankungen in der Einstellung der Endpunkte des Vektors w- (ausschalten zu können kann gegebenenfalls in der Vorrichtung nach Fig. 2 dieser Endpunkt an Stelle eines durch Schlitze geführten Stiftes durch den Schnittpunkt zweier, von den Schlitten 16 und 17 getragenen Fäden dargestellt werden. Die Einstellung der Schlitten beeinflusst hiebei unmittelbar die weiteren, zur Errechnung der Vorhaltegrossen vorgesehenen Glieder, sondern es wird mit jenem Schnittpunkte eine Marke derart in Deckung gehalten, das sie den von Zufälligkeiten herrührenden kleineren Schwankungen der Einstellung des Fadenschnittpunktes nicht folgt.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur fortlaufenden Ermittlung des Schnittwinkels zwischen Zielhahn und Zielrichtung gezeichnet. Der von der Welle 25 der Fig. 2 fortgeleitete Wert w- (wird einem Kurvenzylinder 33 zugeführt. der mittels einer entprechenden Kurvennut und eines von dieser ge-
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tionale Verschiebung der Zahnstange 36 umsetzt. Diese Verschiebung wird von dem Zahnrad 37 abgenommen und einer Spindel 38 zugeführt, welche die mit einem Zeichenstift 40 versehene Mutter 39 verschiebt. Ein Zeichenhand 41 wird, beispielsweise von einem Uhrwerk 42, mit gleichmässiger Geschwindigkeit senkrecht zur Bewegungsrichtung der Spindelmutter 39 verschoben. Der Zeichenstift 40 zeichnet dann die oben erwähnte Kurve 28 auf.
Zur Ermittlung der Neigung der Tangente dieser Kurve ist ein durchsichtiges Lineal 48 vorgesehen, dass so verschoben und um seine Achse gedreht werden kann, dass es durch den zuletzt aufgezeichneten Punkt der Kurve, die übrigens mathematisch betrachtet eine Parabel darstellt, hindurchgeht und zugleich die Richtung der Tangente in diesem Punkte annimmt.
Die Drehachse des Lineals ist auf einen Schlitten 47 gelagert. der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zeichenbandes durch die Kurbel 45 mittels der Spindel 46 verschoben werden kann. Gleichzeitig kann von der Kurbel 55 aus, über Räder 56-Differential 54-Welle 53 und weiter über das auf dem Schlitten 47 gelagerte, auf Welle 53 längsverschiebbare Zahnrad 52 sowie über Zahnrad 51-Schnecke 50 und Schneckenradsegment 49 das Lineal gedreht werden. Der Drehwinkel des Lineals in bezug auf die Bewegungsrichtung des Zeichenbandes ergibt den Winkel γ0. welcher von der Welle 57 fortgeleitet wird.
Zur fortlanfenden Ermittlung des Winkels γaus einer einmaligen Richtungseinstellung des Lineals 48 ist folgende Vorrichtung vorgesehen : Die Drehung proportional My wird von der Welle 25 zu einem Reibgetriebe (Integrator) 59 geleitet, essen Reibrädchen 58 proportional w- (verschoben wird, so dass der Integrator In an sich bekannter Weise fortlaufend das
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stellten Anfangswerte des Winkels γ0 algebraisch addiert wird.
In Fig. 4 bildet ein Multiplikationsgetriebe 61 beliebiger Bauart ans den Werten co ï und x0 fortlaufend das Produkt v1=#γ.x0; proportional zu dieser Komponente von v wird ein Schlitten 6, 8 von dem Mittelpunkte einer Scheibe 7,'2 aus verschoben. Der Schlitten 62 trägt eine Spindel 6'3, deren Mutter 64 von der Welle 67 aus über Kegelräder 66 senkrecht zur Bewegungsricimmg des Schlittens 62, also entsprechend der Richtung der Komponente von v, verschoben wrden kann. Ein Stift 65 der Mutter 64 greift durch eine Nut des Schlittens 62 in eine auf der Scheibe 72 8 radial verschiebbare Zahnstange 70 ein.
Ein Ver- schiebung des Schlittens 6. 8 bzw. der Mutter 64 bewirkt ausser einer radialen Verschiebung der Zahnstange 70 eine Drehung der Scheibe 72. Ein Schneckenrad 73 wird von der Schnecke 74 der Welle 57 gedreht und trägt die Gegenkontakte einer Kontaktvorrichtung 69. deren Mittelkontakt auf der Scheibe 72 befestigt ist. Die Kontaktvorrichtung betätigt beispielsweise einen kleinen Elektromotor 68 derart, dass er in entsprechendem Sinne die Welle 67 so lange dreht
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Verschiebung des Schlittens 62 und die Verschiebung der Mutter 64 bewirkte Drehung der Scheibe 72 gleich ist dem Winkel (" um den das Schneckenrad 73 von der Welle 57 aus gedreht wurde.
Es ist dann die Hypotenuse ACB proportional der Ziclgeschwindigkeit v deren Betrag über Zahnstange 70, Stirn- und Kegelräder 71, Rückstelldifferential 75 fortgeleitet und
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gemessenen oder geschätzten Anfangswerte der Entfernung algebraisch addiert wird, so dass das Differential 83 dann fortlaufend die augenblickliche Zielentfernung liefert.
In Fig. 5 ist eine Spindel 104 auf einer Scheibe 103 gelagert und wird in Richtung des Vektors der jeweiligen Zielentfernung eingestellt, indem das mit der Scheibe verbundene Schneckenrad 102 von der Welle 57 gegenüber einer festen der kürzesten Zielentfernung entsprechenden Bezugsrichtung um 10 gedreht wird. Auf der Spindel wird die Mutter 108 über Rückstelldifferential 105-Kegelräder 106 und 107 proportional x. verschoben. Der Stift der Spindelmutter 108, der den Endpunkt des Vektors der augenblicklichen Entfernung darstellt, bewegt bei seiner Einstellung zwei zueinander senkrecht verschiebbare Schlitten 109 und 111.
Der Schlitten 111 wird in der erwähnten festen Bezugsrichtung um einen Betrag verschoben. der proportional ist zu der Länge K des Lotes vom Beobachtungspunkte, welcher durch den Mittelpunkt der Scheibe 103 dargestellt wird, auf die Zielbahn, während die dazu senkrechte Verschiebung des zweiten Schlittens 109 proportional ist dem Abstande (vto) des augenblicklichen Zielortes vom Fusspunkte dieses Lotes (Wechselpunkt). Der Schlitten 111 trägt weiter quer zu seiner Bewegungsrichtung eine Spindel 112, welche damit durch die Bewegung des Schlittens um den Betrag K parallel zu sich selbst gegenüber dem ebenfalls dem Beobachtungspunkte zugeordneten Mittelpunkte der Scheibe 123 verschoben wird.
Auf dieser die Zielbahn darstellenden Spindel 112 kann eine dem Treffpunkte zugeordnete Mutter 113 von einem Motor 140 aus über Welle 115 und Kegelräder 114 verschoben werden. Ein Stift der Mutter 113 greift in eine Zahnstange 124 der Scheibe 123 ein und bewirkt, bei der Verschiebung der Spindelmutter, ausser einer Verschiebung dieser Zahnstange, eine Drehung der Scheibe 123.
Der Drehwinkel IS wird einem Differential 121 zugeführt, das anderseits den Drehwinkel 10 der Scheibe 103 erhält, die Differenz dieser beiden Winkel bildet und einer an Hand von Fig. 6a, 6b und 6c beschriebenen Vorrichtung 136 zugeführt. Die Drehung der Welle 115. proportional der Verschiebung (v,ts) der Spindelmutter 113, wird einem Differential 117 zugeführt, das anderseits vom Rad 110 die Verschiebung des Schlittens 109 erhält und die Differenz bildet. Dieser Wert wird einem Divisionsgetriebe 118 beliebiger Bauart zugeführt, dass ausserdem den Wert verhält und fortlaufend die Grösse bildet.
Diese wird auf ein Differential 138 übertragen, dessen Mittelräder eine Kontakteinrichtung 139 betätigen, welche den Motor 140 steuert. Der Abstand der dem Treffpunkte zugeordneten Spindelmutter 113 von dem den Beobachtungsort darstellenden Mittelpunkte der Scheibe 123 wird als Verschiebung der Zahnstange 124 über Stirn- und Kegelräder 125-Rückstelldifferential 126 einer Spindel 127 zugeführt, welche einen Schlitten 128 proportional diesem Abstande a ? s verschiebt. In einer Führung dieses Schlittens ist eine Zahnstange 129 senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens verschiebbar.
Die Verschiebung der Zahnstange wird durch ein Röllchen 135 bewirkt, das sich gegen einen, die schusstafelmässige Funktion der Flugzeit von Treffpunktsenlfernung und Höhenwinkel zum Ziele darstellenden Kurvenkörper 133 anlegt. Dadurch, dass das Röllchen mit dem Schlitten 128 proportional der Entfernung c.. ; verschoben und der Kurvenkörper 133 von der von der Vorrichtung 136 kommenden Welle 134
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winkels verschoben. Diese Verschiebung wird vom Zahnrad 130, welches auf dem Schlitten 128 gelagert und auf der Welle 131 verschiebbar ist, abgenommen und von der Welle 131 zum Differential 138 geleitet.
Solange die Drehbewegungen der Wellen 131 und 137 voneinander abweichen, schaltet die Kontaktvorrichtung 139 den Motor 140 ein, so dass eine Verschiebung des Einstellgliedes 113 erfolgt. Sobald die Gleichheit beider Drehbewegungen erreicht ist, stellt das Einstellglied 113 den zu dem durch das Glied 108 dargestellten augenblicklichen Zielort gehörigen Treffpunkt dar. Es ist dann die Verschiebung der Zahnstange 124 der Treffpunktentfernung a ;.. proportional. während die vom Differential 121 gebildete Differenz der Drehwinkel beider Scheiben der Vorhaltung A y in der Flugebene entspricht.
In den Fig. 6a, 6b und 6c wird zur Einstellung des Höhenwinkels #0 das Rundblickfernrohr 150 als Ganzes über Schneckenantrieb 152 um die waagrechte, durch den Schnittpunkt X der beiden Drehachsen des Kopfprismas IM hindurchgehende Achse a-a fortlaufend um diesen Höhenwinkel gedreht. Dadurch wird erreicht, dass zwischen der ursprunglich senkrechten Drehachse m-m des Fernrohrkopfes und der waagrechten Drehachse des kreisbogenförmigen Bügels 116 der Winkel 900 -So eingestellt wird. Dem Kopfprisma 154 werden zwei Einstellbewegungen zum Anschneiden einer um A γ auf dem Bügel verschobenen Marke 143 mittels der Kurbeln 167 und 163 erteilt.
Mittels der Kurbel 167 wird das Prisma mit dem Kopfteil 153 um die Achse m-m über Rückstelldifferential 166 -Kegelrad 165 -Kegelradsegment 164, das am Kopfteil 153 befestigt ist, um den Seitenvorhaltewinkel äg und mittels der Kurbel 163 um die Achse c-e über Rückstelldifferential 162 und 161 -Stirn-
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