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Flugmesser zur Bestimmung der Richtung und Geschwindigkeit eines nicht in der
Horizontalebene des Beobachters liegenden, horizontal bewegten Zieles.
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Vorhaltemassen, welche sich auf Entfernung, Höhe, Flugrichtung und Fluggeschwindigkeit im Augenblicke der Messung stützen. Die beiden Grössen : Flugrichtung und Geschwindigkeit wurden bis nun in der Regel geschätzt, nur ausnahmsweise und da indirekt durch Apparate ermittelt ; welche eine graphische Darstellung des Flugzeuges bringen. Die vorliegende Erfindung soll die genannten zwei Grossen rasch und direkt zu ermitteln gestatten.
Der Beschreibung des Apparates sei die mathematische Klarstellung dieser Werte und deren Umsetzung in die Messung vorausgeschickt : I. Flugrichtung : Es sei die in einer horizontalen Ebene vor sich gehende Bewegung des Zieles dadurch festgelegt, dass man sich (Fig. I) durch Beschauer B und Ziel Z eine Vertikalebene V gelegt dengt und als Grösse zur Festlegung der Bewegungsrichtung den Winkel < x wählt, welchen Zielweg und Vertikalebene einschliessen ; dieser Winkel sei Flugwinkel" genannt. Die Verbindungslinie B Z stellt den Sehstrahl zum Ziele im Augenblicke der Messung dar. Dieser schliesst gegen den Horizont einen Lagewinkel o ein.
Errichtet man nun in B eine Ebene E senkrecht zum Sehstrahle. so lässt sich in dieser Ebene eine Projektion des Winkels oc als x'darstellen bzw. messen. Denkt man sich nun im Sehstrahl als optische Achse ein Fernrohr von B gegen Z gerichtet, so dass dessen Fadenkreuz - als zur optischen Achse senkrecht stehend-in die Ebene E fällt, so erscheint Winkel. oc', die früher erwähnte Projektion des Flugwinkels., als jener Winkel,
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Es ist somit durch die Winkel 'und 9 der wahre Flugwinkel x eindeutig bestimmbar.
2. Geschwindigkeit : Zur Bestimmung der absoluten Geschwindigkeit braucht man entweder die Grösse der Bewegungsstrecke während einer bestimmten Zeit, oder die Zeit zur Zurücklegung einer bestimmten Bewegungsstrecke. Unter derselben Voraussetzung
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denke sich zu diesem Zwecke (Fig. 2) den Beschauer nicht als einfachen Punkt B. wie oben gezeichnet, sondern B als den genauen Ort der Fadenplatte im Fernrohre und dahinter in Richtung des Sehstrahles das Auge A selbst. Nach dieser Darstellung ergibt sich eine Zentralprojektion w' des wahren Weges w, oder mit anderen Worten : das Bild w'des wahren Weges auf der Fadenplatte. Kennt man durch Messung noch die Zielentfernung D = A Z
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D.
N)' Beziehung, dass die Geschwindigkeit r==k.-. w'ist, worin k eine Variable bedeutet, t. sm Cò welche in geringen Grenzen schwankt und durch einen aus der Praxis sich ergebenden Mittelwert ersetzt werden kann und t die Flugzeit bedeutet. Geht man von einer konstanten Wegprojektion aus und verwendet statt dieser den in diesem Falle konstanten Winkel a,
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winkel der Sehstrahlen in einem aus der Anordnung sich ergebenden (empirischen) Massstabe als Radien aufgetragen und Punkte gleicher Werte durch Kurven verbunden werden (Fig. 3).
Eie Durchführung dieser Austragung geschieht dabei in der Art, dass eine Scheibe, welche der Projektionsebene E entspricht, um die optische Achse drehbar angeordnet ist und in fester Verbindung mit einer drehbaren Fadenplatte (bei vorliegender Ausführung überhaupt in fester Verbindung mit dem gesamten Fernrohre, das sich in seinem Lager um seine optische Achse dreht) steht. Auf der Fadenplatte ist ein Pfeil eingezeichnet.
Ist das
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optische System nun derart gegen das Ziel gerichtet, dass dieses im Mittelpunkte der Fadenplatte erscheint und wird es überdies derart um seine optische Achse gedreht, dass der
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starr verbundene Kreisscheibe bereits um den scheinbaren Flugwinkel (Projektionswinkel x') gegen eine Normal-oder Nullstellung verdreht, also der Winkel ('1.'"aufgetragen". Durch die Einstellung des Fernrohres auf das Ziel, also durch die Verschwenkung der optischen Achse um den Lagewinkel 1" erhält auch die Ebene der Kreisscheibe die der Ebene E entsprechende Lage. Ausserhalb dieses Systems ist ein Zeiger befestigt, der mit seinem freien Ende durch Verschwenkung der Scheibe auf dieser gleitet.
Dieses Gleiten, welches sich als Entfernungsänderung vom Mittelpunkte der Scheibe darstellt, ergibt nun eine sich mit dem Winkel l'wandernde Auftragung dem Radius nach, so dass also dem Polarsystem anpassend
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ein Winkel oc und ein Winkel (ò festgelegt werden kann, die in beliebigen Abstufungen aufgetragen und durch Kurven verbunden werden, so dass bei der Messung auf Grund der Kurven und Zeigerstellungen die beiden Winkel a und (ò sofort abgelesen werden können.
Der Geschwindigkeitsbestimmung ist stets ein Weg zugrunde zu legen, d. h. man lässt von einem gegebenen Augenblicke an (Zeitpunkt einer genauen Zielentfernungsangabe) bei ruhig bleibendem Fernrohre das Ziel auswandern" (in der vorher eingestellten Pfeilrichtung sich weiterbewegen). Diese Auswanderung kann nun a) durch eine gewisse Zeit
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a) Bei Abhängigkeit von der Zeit ist die Anordnung derart getroffen, dass sich die Fadenplatte in der Pfeilrichtung verschieben lässt. so dass durch Verfolgung des Zieles (bei sonst unveränderter optischer Achse) das Mass der Verschiebung die hcheinbare Auswanderung ergibt.
Das Ende der Verschiebung wird daduich bestimmt, dass ein Uhiwerk, das sich bei Beginn der Verfolgung auslöst, nach Ablauf einer gewissen Zeit das Gesichtsfeld ve. dunkelt.
Diese Zeit wieder wird durch Einstellung de, Uhrwerkes nach einer Skala, welche den
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geregelt. Um ausserdem noch den Hilfswinkel (ò in Rechnung zu ziehen, erfolgt die Verschiebung der Fadenplatte derart, dass sich sofort der Logarithmus des Verschiehungsmasses einstellt, der dann zu jenem des Hilfswinkels mechanisch addiert, unmittelbar die Geschwindigkeit ergibt. b) Bei Abhängigkeit von einer konstanten Strecke, welche durchlaufen werden muss, ist entweder eine Stoppuhr zur Zeitmessung nötig und ausserdem ein einfacher Rechenbehelf (Schieber), welcher Entfernung, Hilfswinkel und Zeit berücksichtigt, oder es wird
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geführten Rechnung den Logarithmus der ablaufenden Zeit während der Zurücklegung einer konstanten Strecke stellt.
Die Zeichnung zeigt schematiseh eine Ausführungsform der Erfindung in Fig. 4 in der Seiten-und in Fig. 5 in der Vorderansicht ; die Fig. 6 bringt ein Detail, die Fig. 7 endlich stellt jene Art der Geschwindigkeitsmessung dar, welcher eine konstante Aus- wanderung zugrunde gelegt ist, und deren Zeitdauer durch mechanisches Stellen des Loga- rithmus derselben berücksichtigt wird. Die Vorrichtung besteht aus einem Fernrohre a, das mit einer Kreisscheibe b verbunden, um die optische Achse c drehbar gelagert ist.
Das Fernrohr ist ansserdem vermittelst eines Trägers d um eine wagrechte Achse e der
Höhe nach, und um einen vertikalen Stativzapfen f horizontal verschwenkb. lr. Die Fadenplatte trägt einen Pfeil g, der dadurch in die scheinbare Flugrichtung gestellt wird, dass dem ganzen Fernrohre und der mit diesem starr verbundenen Scheibe b eine Drehung nach der scheinbaren Flugrichtung erteilt wird. Ein um eine Achse h drehbarer Zeiger i wird mit seinem freien Ende durch Federkraft leicht an die Scheibe angedrückt und ist so angeordnet, dass dieses Ende je nach der Fernrohrlage sich auf Punkte von verschiedenem Abstand zum Mittelpunkt der Scheibe einstellt.
Die Scheibe besitzt Kurven, auf welchen vermöge der Zeigerstellung die Flugwinkel und die Hilfswinkel zur Geschwindigkeitsmessung abgelesen werden können.
Zur Geschwindigkeitsmessung ist nach der einen Ausführung (Fig. 6) die Fadenplatte im Sinne des Pfeiles g verschiebbar angeordnet. Zu diesem Zwecke hat der Rahmen der Fadenplatte eine Nase j, welche im Eingriff mit einer exzentrischen, mathematisch ermittelten Flanke k steht, die durch einen Ring 1, welcher einen Zeiger m trägt, derart auf die Nase einwirkt, dass die Drehung des Ringes 1 den Logarithmus des Verschiebungsmasses darstellt.
Der Zeiger m spielt auf einem drehbaren Ringe n, der selbst wieder einen Zeiger o trägt, welcher auf die logarithmische Auftragung des Hilfswinkels (ò auf der Kreisscheibe b eingestellt wird. Dadurch wird die Multiplikation des Verschiebungswertes mit dem Hilfswinkel durchgeführt und die Geschwindigkeit, deren Logarithmus auf dem Ringe n aufgetragen ist, ergibt sich durch Zeigerweisung m.
Beim Gebrauche wird das Ziel zu Beg nn der Messung in den Mittelpunkt der Fadenplatte eingestellt, diese gedreht, so dass die Flug-
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richtung mit der Pfeilrichtung zusammenfällt, dann bei unverrücltem Fernrohre durch Verschiebung der Fadenplatte infolge Drehens des Ringes l d, ts Ziel, olange im Mittelpunkte gehalten, bis durch ein Uhrwerk, welches nach der gesondert gemessenen Entfernung des Zieles gestellt wird, das Gesichtsfeld verdunkelt wird. Der Ring n wird mit seinem Zeigeransatze o auf die Zahl jenes Hilfswinkels gestellt, auf den der Zeiger er i auf den Kurven weist, worauf der Zeiger m die Geschwindigkeit angibt.
Bei einer anderen Form der Messvorrichtung wird auf dem Pfeile einer nicht verschiebbaren Fadenplatte ausser der Mittelpunktsmarke noch eine zweite Marke angebracht und die Zeit, welche das Ziel zum Durchlaufen der Strecke zwischen Mittelpunkt und Marke braucht, mit einer Stoppuhr gemessen, woraus die Geschwindigkeit auf Grund der Entfernung des abzulesenden H ; Ifswinkels und der Zeit mittels eines Schiebers ermittelt wird.
Einer dritten Ausführungsform ist ein Uhrwerk (Fig. 7) beigegeben, bei welchem sich ein Zeiger p während der Messzeit gleichförmig dreht und mit seinem Stützpunkt q einen zweiten Zeiger r, der sich mittels Federkraft an q lehnt derart führt, dass die Drehung dieses mathematisch geformten Zeigers r dem Logarithmus der ablaufenden Zeit entspricht. Der Deckel des Uhrwerkes ist auf diesem drehbar und besteht aus zwei Teilen : dem eigentlichen Deckel s und einem auf diesem drehbar angeordneten Ringe t. Ersterer besitzt aussen auf Metall eine logarithmische Entfernungsskala. innen auf Glas die Geschwindigkeitsteilung.
Auf letzterem ist die logarithmische Hilfswinkelleilung angebracht. Die Messung erfolgt in der Art, dass vorerst der Zeiger it des Ringes t auf die Messentfernung gestellt wird, hierauf der ganze Deckel so gedreht wird, dass der Weiser v des Zeigers r mit dem abgelesene Hilfswinkel zusammenfällt, worauf durch Lösung des Uhrwerkes der Zeiger r (durch Ablaufen des Zeigers p) in Drehung versetzt wird, so dass dieser im Augenblicke des Abstoppens des Uhrwerkes, also bei Beendigung der Auswanderung durch seine logarithmische Führung, mit seiner Marke v sofort auf die Fluggeschwindigkeit weist.