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Korrektor der Schallhorchgeräte für das Schiessen nach dem Schall.
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Die Bedeutung der angewendeten Bezeichnungen ist die folgende : ! pa akustisch bestimmte Seite, Da akustisch (mit Hilfe des Geländewinkels ta) bestimmte horizontale Zielentfernung, ro der jeweilige Lagenwinkel und v die tangentiale Geschwindigkeit des Zieles.
Zugleich gelten die Beziehungen :
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(ergibt sich unmittelbar aus dem vertikalen rechtwinkeligen Dreieck B Lcel-Lw wo
EMI2.2
wobei #a = akustisch ermittelter Geländewinkel des Zieles, a Kurswinkel mit Bezug auf eine feste Grundrichtung und y = metrische Zielhöhe bedeutet Die metrische Zielhohe kann für ein genügend kleines Zeitintervall als konstant angesehen werden und dies ergibt :
EMI2.3
dT dT Durch Dividieren der Gleichungen (1) :
(2) und mit Hilfe der Substitution aus (3) und (5) bekommt man :
EMI2.4
Zur Vereinfachung wird eine Hilfsveränderliche u eingesetzt:
EMI2.5
und deshalb gesehrieben :
EMI2.6
Wenn nun eine graphische Darstellung im rechtwinkeligen Koordinatensystem betrachtet wird (siehe Fig. 3), so erhält man auf der Koordinatenebene beispielsweise eine graphische Beziehung, durch eine Kurve dargestellt, bei welcher
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wobei
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eine unbekannte Funktion von u bedeutet. Dieselbe soll nun so rechnerisch ermittelt werden, dass die Tangente der erzeugten Funktionskurve F (z) mit der Abszisse z den gesuchten Lagenwinkel ro einschliesse.
Es muss demnach gelten :
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Durch Differenzieren erhält man aus der Gleichung 11 :
EMI2.10
und durch Einsetzen in die Bedingungsgleichung 12 erhält man :
EMI2.11
oder
EMI2.12
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Durch Integrieren dieser Gleichung erhält man die unbekannte Funktion f (u) :
EMI3.1
Es muss also zwecks Abbildung des graphischen Zusammenhangs der Seite und des Geländewinkels im rechtwinkeligen Koordinatensystem, wobei die Kurventangente den gesuchten jeweiligen Lagenwinkel anzeigen soll, als Abszisse der Wert vom natürlichen Logarithmus der Kotangente des
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Der Wert von to wird demnach unabhängig von jeder weiteren Grösse nur als Funktion der Seite und des Geländewinkels erhalten.
Nach der Gleichung 4 wissen wir, dass 00 = " + a und können demnach mit Hilfe eines Differentialgetriebes oder einer ähnlichen Additionsvorrichtung den Kurswinkel a verwirklichen.
Ein Ausführungsbeispiel der mechanischen Lösung wird durch die Fig. 4 und die die Einzelheiten der Vorrichtung zur Darstellung bringenden Fig. 4 b und 4 c veranschaulicht.
Vom Horchgeräte wird die akustisch ermittelte Seite (pa mittels der Welle 1 eingestellt, die somit die Registriertrommel 2 um diesen Wert dreht. Die Trommel ist ausserdem auf der Welle 1 verschiebbar angebracht.
Die Welle 3 führt vom Horchgerät die Drehung um den Geländewinkel #a in den Korrektor ein und betätigt somit um diesen Wert die Funktionstrommel 4. Diese ist mit einer Kurvennute versehen, welche den Gleitstein 5 und somit auch die Trommel 2 um den notwendigen Wert von 1. etg #α verschiebt.
Der Schreibstift 6 registriert demnach auf der Trommel 2 die Kurve ? -F (z).
Die durchsichtige Scheibe 7 ist mit einem Durchmesserstrich mit einem Pfeil versehen (siehe Fig. 4b).
Wenn man nun die Scheibe 7 unmittelbar oder mittels eines Getriebes so verdreht, dass ihr Pfeilstrioh mit dem zuletzt registrierten Kurvenelement einspielt, so hat man die Scheibe 7 bzw. das mit ihr zwangläufig verbundene Getriebe um # = α- #α verdreht. Die Scheibe 1 wird aber nicht direkt, sondern mittels eines Getriebes, welches die Beziehung
EMI3.3
verwirklicht, vom Handrad 12 folgenderweise betätigt : Das Handrad 12 ist in einer Skalenscheibe 10, welche mit der Skala des Kurswinkels a versehen ist, drehbar gelagert. Die Skalenscheibe 10 wird von der Welle 1 um Ta angetrieben.
Das Handrad 12, welches also um T, stets umläuft, greift ausserdem in das Zahnrad 11 ein ; dasselbe ist auf dem Kegelrad 9 fest gelagert, welches mittels der Welle 8 die Scheibe 7 betätigt. Am Kegelrad 9 ist der Kurswinkelzeiger 13 fest angebracht, der auf der Skalenscheibe 10 den gesuchten Kurswinkel a anzeigt.
Es ist leicht ersichtlich, dass das Zahnrad 11 samt dem Kegelrad 9 eine Rotation durchführen, welche der algebraischen Summe
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gleich ist.
Es genügt also, das Handrad 12 so zu betätigen, dass der Richtungspfeil der Scheibe 1 mit dem Kurvenelement auf der Trommel 2 der Richtung und dem Sinne nach einspielt, um am Zeiger 13 den gesuchten Kurswinkel a ablesen zu können.
Auf die eben beschriebene Weise erhält man eine verlässliche und augenblickliche Kurswinkelangabe auch bei nicht geradlinigen Zielbahnen, und man kann auf Grund dessen den augenblicklichen Wert des Dachwinkels # ermitteln. Aus dem sphärischen rechtwinkligen Dreieck AL'αL'1 (Fig. 5) folgt :
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(Fig. 4), welche auf einer um 00 drehbaren Trommel aufgewickelt wird, auf welcher ein um verschobener Zeiger den gesuchten Winkel X anzeigt.
Fig. 4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel dieser Lösung : Die Trommel 14, welche mit der Kurvenschar X versehen ist, dreht sich, von der Welle 15 (Fig. 4) angetrieben, um 00. Der Zeiger 16 wird dagegen mittels der Wellen 3 und 17 um'"" verschoben (Fig. 4).
Der Zeiger 16 zeigt demnach direkt an der Trommel 14 den Wert des gesuchten Winkels X an.
Um nun weiters die akustischen Angaben fpa und T so zu berichtigen, damit die Winkelwerte tpp und., welche dem Punkte P entsprechen, ermittelt werden können, hat man nachstehende geometrische Beziehung im Raume (Fig. 6) aufzustellen :
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ist eine konstante Entfernung, in welcher das Hilfsziel P hinter dem Flugzeug L geschleppt wird.
Es ist demnach :
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wobei T die Zeit ist, welche vom Schall gebraucht wird, um von La bis zu B zu gelangen, und welche gleich ist
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wobei y = metrische Höhe, o = Schallgeschwindigkeit und v = Zielgeschwindigkeit bedeutet.
Wenn man nun alle Seitenlängen des Dreieckes BLaP-mit dem Werte von T nach der Formel 21 dividiert, erhält man ein homothetisches Gebilde B L'a P' (Fig. 6), in welchem :
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und
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Bei den als konstant angenommenen Werten von d und c ist dann :
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Das homothetische Gebilde BP'L'a- wird dann beispielsweise wie folgt verwirklicht : Der drehbare Arm 18 wird mittels der Welle 19 um # gedreht. Der Arm ist mit einer Schraubenspindel 20 versehen, welche vom Differentialgetriebe 21 um (Q + m) angetrieben wird und verschiebt somit den Stein 22 um Q.
Der Stein 22 trägt in einem Kardangelenk 23 die Verbindungsstange 24, welche durch das Gleitstück 25 hindurchgeht, wie in Fig. 4 c dargestellt ist. Dieses Gleitstück ist an dem Arme 26 kardanisch gelagert, wobei der Arm 26 um den Geländewinkel Ca mittels der Welle 27 (Fig. 4 a) von der Welle 3 jeweilig verschwenkt wird. Das kardanisch gelagerte Gleitstück 25 stellt sich somit jeweils in die Richtung BP'.
Diese Bewegung wird mittels eines Doppelgetriebes 28 auf den Zeiger 29 übertragen, so dass der letztere im Raume parallel zu der Verbindungsstange 24 gesteuert wird. Da er also die Richtung nach P'jeweilig einnimmt, so ist sein seitlicher Ausschlag der Seitenberichtigung A (pp gleich (vgl. Fig. 6) und sein vertikaler Ausschlag dem gesuchten Geländewinkel i : p gleich.
Damit nun diese Werte genau registriert und durch Handantrieb den elektrischen Gebern der Übertragungseinrichtung übermittelt werden können, wird beispielsweise folgende Winkelreproduktionseinrichtung angewendet, welche die resultierenden Winkelwerte vom Zeiger 29 abnimmt : Ein Schneckenradsegment 30'ist seitlich verschwenkbar gelagert und wird mittels einer Handkurbel 31 und einer
Schnecke 32 samt der ganzen Reproduktionseinrichtung seitlich gedreht. Das Sehneckenradsegment 30 ist mit einem vertikalen Zahnradbogen 33 versehen, welcher mittels des Triebrades 34 hinauf und hinab durch Betätigung des Handrades 36 und des Zwischengetriebes 35 verschwenkt wird.
Der Zahnradbogen 33 ist mit der Gegenmarke 3'1 versehen. Wenn nun durch Betätigung der Handräder 31 und 36 der Zahnbogen seitlich und im Geländewinkel so gesteuert wird, dass die Gegenmarke 37 mit dem Zeiger 29 übereinstimmt, so reproduziert die Drehung der Schnecke 32 den Seitenvorhalt A (pf, so dass die Welle 39 diesen Wert dem Differentialgetriebe 40 zuführt. Indem dasselbe den Wert von typa vos der Welle 1 bekommt, liefert es dem Geber 41 die algebraische Summe #P = #α + ##P.
Die Drehbewegung des Zahnradbogens 33 relativ zum Schneckenradsegment 30 ist gleich dem berichtigten Geländewinkel Tj.. Um diesen Wert dreht demnach auch das Triebrad 34'und betätigt durch eingelegte Zwischengetriebe den elektrischen Geber 38, welcher am Schneckenradsegment 30 fest montiert ist.
Den Wert von Q, dessen Bildung bisher vorausgesetzt wurde, erhält man beispielsweise nach der
Formel 22 mit folgender Einrichtung : Der Zeiger 42 wird um'Ca verschoben, u. zw. von der Zahnstange 43, welche von der Schraubenspindel17 betätigt wird. Die Trommel 44 ist mit einer Kurvenschar von y-Kurven versehen, u. zw. auf die Weise, dass die Trommel um f (y Ca) gedreht wird, wenn die angegebene
Höhenkurve y an die Zeigerspitze 42 gebracht wird. Das Differentialgetriebe 45 verwirklicht nun die algebraische Summe von v und f (y, #a), welche durch die Formel 23 Q =-f 'CaJ vorgeschrieben ist.
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Einerseits erhält das Differentialgetriebe 45 den Wert von v durch Betätigung des Stellknopfes 47, welcher zugleich die Geschwindigkeitsskala 48 betätigt. Anderseits wird direkt die gesuchte Summe Q mittels des Handrades 46 eingedreht.
Das Differentialgetriebe liefert deshalb das zweite Glied f (y, Ca) und treibt die Trommel 44 mittels des Schneckengetriebes 50 an. Es wird demnach das Handrad 46 so betätigt, dass der Zeiger 42 auf der Trommel 44 die Kurve der angezeigten Höhe y verfolgt.
Die Drehbewegung von Q wird mittels der Welle 49 dem Differentialgetriebe 21 übermittelt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Korrektor der Schallhorchgeräte für das Schiessen nach dem Schall, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionelle Zusammenhang der Seite und des Geländewinkels einer Zielbahn auf einer Trommelfläche oder einer Ebene im rechtwinkligen Koordinatensystem dargestellt wird, wobei die Kurvenelemente den jeweiligen Lagenwinkel der Zielbahn anzeigen.