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Einrichtung zur Bestimmung des Abwurfpunktes von Bomben, Geschossen usw. aus Luft- fahrzeugen.
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Gesetz. Eine solche Einrichtung ist wesentlich schematisch in zwei zueinander senkrechten Schnitten in Fig. 2 und 3 der Zeichnung dargestellt.
Um das Gesetzt der erforderlichen Verschwenkung der Visierrichtung zu ermitteln, seien alle Bewegungen relativ zum Flugzeug betrachtet, d. h. das Flugzeug sei im luftleeren Raum über dem Erdboden in Ruhe gedacht und der Erdboden mit dem Ziel bewege sich mit der Geschwindigkeit des Flugzeuges unter dem letzteren fort. Angenommen, das Flug- zeug befände sieh im Punkt F (Fig. I der Zeichnung) und das Ziel befände sich, in dem Augenblick, in welchem die Bombe usw. aus dem Flugzeug im Punkt F abgeworfen wird, im Punkt Z. Der Punkt B bezeichne den Ort des Auftreffens der Bombe auf den Erdboden. Damit die Bombe das Ziel Z trifft ; müsste das letztere während der Fallzeit der Bombe von Z nach B gelangt sein.
Der Punkt B, in dem die Bombe auf den Erdboden auftrifft, liegt unter der gemachten Vorraussetzung des luftleeren Raumes senkrecht unter F, da die Bombe unter dem Einfluss der Schwere bei ihrem Fall im luftleeren Raum dauernd senkrecht unter dem Flugzeug bleibt. Wenn sich das Ziel mit der Geschwindigkeit v unter dem Flugzeug fortbewegt und das Flugzeug sich in der Höhe h über dem Ziel befindet, welcher Höhe eine Falldauer von T entspricht, dann ist die Bedingung, dass Z während der Falldauer-T nach B gelangt, erfüllt, wenn die Strecke Z B = v. T ist. Die Bombe
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gehenden Vertikalen so nach unten bewegt wird. dass sich der Punkt Po mit gleichförmiger Geschwindigkeit vertikal nach unten bewegt.
Nennt man diese Geschwindigkeit k und wählt man die Anfangsstellung des Punktes Po derart, dass er die Strecke P'P mit der konstanten Geschwindigkeit k in der Fallzeit T der Bombe durchlaufen müsste, also P'Po = k T, so lässt sich beweisen, dass der Visierstrahl in der gleichen Zeit aus der Lage F Zo in die Lage F Z gelangt, in der das Ziel von Zo nach Z gelangt. Während also die Visierlinie zu Beginn der Bewegung von Po auf das Ziel gerichtet war, entfeint sie sich zunächst wieder davon, weil beide Bewegungen nicht nach demselben Gesetz erfolgen, ist aber in dem Moment, wo das Ziel sich in Z befindet, d. h, wo der richtige Vorhaltwinkel tp eingestellt ist und der Abwurf erfolgen muss, wieder auf das Ziel gerichtet.
Bezeichnet man nun noch die Zeit. welche verstreicht, bis der Punkt Po nach P gelangt, mit T und die Zeit bis zum Übergang des Zieles aus der Stellung Z, in die Stellung Z mit t und endlich die Strecke F P'mit c, dann hat man, wie die geometrische Konstruktion zeigt,
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Werden beide Gleichungen durcheinander dividiert, so erhält man
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Es ergibt sich also in der Tat, dass unter den gemachten Voraussetzungen't = t ist, d. h. dass nach Ablauf dieser Zeit die Zielrichtung von F nach Z mit der durch die jeweilige Lage des Punktes P bedingten Visierrichtung F P wieder zusammenfällt, das Ziel also
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Konstanten des Apparates sind, so ist der Vorvisurwinkel 90 nur von der Fallzeit T der Bombe abhängig.
Diese ist aber wieder eindeutig bestimmt durch die Höhe h des Flugzeuges, so dass man die Teilung für die Einstellung der Visierrichtung auf die Vorvisur nicht nach Winkelmass auszuführen braucht, sondern gleich nach Höhe beziffern kann.
Bei der geometrischen Überlegung ist angenommen, dass die Bezugsrichtung h genau mit der Senkrechten zusammenfällt. Diese Bedingung wird nicht immer voll erfüllt sein, obwohl es nicht schwer ist, sie annähernd zu erfüllen. Eine annähernde Erfüllung der genannten Bedingung, dass der für die Vorvisur einzusteimnde Winket o auf eine senkrechte Bezugsrichtung h bezogen wird, genügt aber für die Erzielung von Resultaten von sehr weitgehender Genauigkeit, da eine etwaige Abweichung der Bezugsrichtung h von der
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Vertikalen nicht nur die Grösse des für die Vorvisur einzustellenden Winkels (P,
beeinflusst. sondern auch in gleicher Weise die Grösse des Winkels up für die Endvisur. Es lässt sich auch auf dem Wege der Rechnung zeigen, dass der Einfluss einer etwaigen Abweichung der Bezugsrichtung h von der Vertikalen auf das Resultat nicht erheblich ist, sofern die Abweichung nicht bedeutende Werte erreicht.
In der beispielsweisen Ausführung der Erfindung, wie sie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt ist, bezeichnet 1 das Objektiv und 2 das Okular eines Fernrohres. In dem Fernrohrgehäuse ist ein drehbarer Reflektor 3 angeordnet, welcher nur vor einem Teil des Objektivs 1 liegt. Dieser Reflektor 3 befindet sich vor einem Fenster 4 im Instrumentgehäuse und ist um Schaft 5 drehbar. Die Drehachse des Spiegels 3 trägt ein Zahnrad 6, in welches ein Zahnrad 7 eingreift, das an einem Lenker 8 angeordnet ist. Der Lenker 8 wird durch eine Mutter 9 auf einer Schraube 10 gesteuert. Die Einstellung des Lenkers 8 ist an einer Teilung 11 ersichtlich. Die Teilung 11 gibt die für die verschiedenen Höhen des Luftfahrzeuges erforderlichen Einstellungen des Reflektors 3 an.
Die Schraube 10 steht unter dem Einfluss eines Uhrwerkes 12 mit Auslöseknopf 13. Mit 14 ist eine planparallele Glasplatte bezeichnet, vor welcher eine Libelle 15 angeordnet ist, deren Einstellung durch die Glasplatte 14 gegen das Okular hin reflektiert wird. In das Okular ist in bekannter Weise ein Dachkantenprisma 16 zur Bildaufrichtung eingeschaltet.
Die Benutzung des Apparates ist wie folgt :
Nachdem in bekannter Weise die Höhe des Flugzeuges ermittelt worden, wird das Uhrwerk 12 soweit aufgezogen, dass durch die dadurch veranlasste Drehung der Spindel 10 der Lenker 8 gerade auf den der Höhe entsprechenden Teilstrich der Skala 11 einsteht.
Hierauf beobachtet man durch das Okular, indem man das Instrument so hält, dass entweder die Libelle 15 einspielt oder ein beliebiges fernes Objekt, die Horizontlinie o. dgl., in Visur steht und wartet so lange, bis der Zielpunkt in Visur kommt. In diesem Moment löst man durch Druck auf den Knopf 13 das Uhrwerk 12 aus, so dass die Spindel 10 sich zu drehen anfängt und wartet so lange, bis der Zielpunkt wieder in Visur tritt, wobei immer darauf geachtet wird, dass auch die Libelle 15 oder das ferne Objekt gleichzeitig ebenfalls in Visur steht. In diesem Moment wird abgeworfen.
Im vorstehenden ist das Gesetz für die erforderliche Verschwenkung des Visierstrahles unter Vernachlässigung des Luftwiderstandes abgeleitet. Um auch dem Luftwiderstand Rechnung zu tragen, bedarf es also noch der Vornahme einer Korrektur.
Im lufterfüllten Raum bleibt eine von einem Flugzeug abgeworfene Bombe nicht dauernd senkrecht unter dem Flugzeug ; der Punkt ihres Auftreffens auf den Erdboden fällt also auch nicht mit dem Fusspunkt des vom Flugzeug auf die Erdoberfläche gefällten Lotes zusammen.
Der Weg der Bombe unter dem Einfluss des Luftwiderstandes bezogen auf das Flugzeug fällt annähernd mit einer Geraden zusammen, welche eine gewisse Neigung zur Vertikalen hat. Dies rührt daher, dass der Luftwiderstand sich als konstante auf die Bombe wirkende Seitenkraft bemerkbar macht, welche der Bombe eine annähernd gleichmässig beschleunigte Bewegung in horizontaler Richtung erteilt, welche sich mit der sich aus dem Einfluss der Schwerkraft ergebenden ebenfalls annähernd gleichmässig beschleunigten Bewegung in vertikaler Richtung zu einer nahezu geradlinigen, geneigt zur Vertikalen stehenden Bewegung zusammensetzt.
Während nun im luftleeren Raum der Visierstrahl nach der Vorvisur so gedreht werden musste, dass sein Schnittpunkt. mit einer vertikalstehenden Linie sich auf dieser mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt, damit die Bombe beim Abwurf im Augenblick der Endvisur das Ziel trifft, muss der Visierstrahl im lufterfüllten Raum so gedreht werden, dass sein Schnittpunkt mit einer zur Bombenfallrichtung parallelen, in diesem Falle also geneigt zur Vertikalen stehenden Linie sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt.
Dies ergibt sich aus nachstehender an die Fig. 4 anknüpfender geometrischer Überlegung.
In der Zeichnungsfigur bezeichnet, ebenso wie in Fig. I, F den Ort des als ruhend über dem bewegten Erdboden angenommenen Flugzeuges, Z die Lage des Zieles im Augenblick des Bombenabwurfes unter dem Vorhaltwinkel cp, Zo den Ort des Zieles bei der Vorvisur unter dem Vorhaltwinkel < po. Die Linie F B bezeichnet den Weg der Bombe, bezogen auf das ruhende Flugzeug F. Diese Linie fällt in diesem Falle nicht mit der Vertikalen zusammen, sondern schliesst mit ihr einen gewissen Winkel ein, der mit bezeichnet ist. Die Linie P'Po P bezeichnet einss zu F B parallele Linie, wobei F P = c gleich einer Apparatkonstanten ist.
Die Geschwindigkeit, mit der sich das Ziel unter dem Flugzeug F hinwegbewegt, sei = p, die Fallzeit der Bombe von F bis zum Erdboden = T und die Zeit, welche verstreicht, bis das Ziel aus der Lage Z, in die die Lage Z gelangt = t. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Schnittpunkt der Linie F Z, mit P'P auf P'P bewegt, sei = k und die
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Punkt P mit der Geschwindigkeit k während der Fallzeit T der Bombe durchlaufen würde.
Es gilt dann :
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Durch Division beider Gleichungen erhält man :
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also gilt :
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Dieses bedeutet, wie oben unter Voraussetzung der Luftleere des Raumes naive aus-
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abhängig, so d. té auch hier wieder, ebenso wie im Fall des luftleeren Raumes, die Teilung zur Einstellung des Vorvisurwinkels fpo gleich nach der Höhe beziffert werden kann.
Es ist im vorstehenden nicht besonders unterschieden worden, ob der Luftwiderstand von ruhender oder von bewegter Luft ausgeht. Es ist auch eine solche Unterscheidung für die zu treffende Apparateinrichtung nicht erforderlich, da die Bewegung der Luft sich nur in der Weise äussert, als ob das Ziel sich mit einer anderen Geschwindigkeit unter dem als
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zwischen der Bewegungsbahn F B, der Bombe und der Vertikalen bleibt also hiervon unbeeinflusst, da dieser nur von der Eigengeschwindigkeit des Flugzeuges abhängt. Die verschiedene Geschwindigkeit, mit der sich das Ziel unter dem Apparat hinwegbewegt, wird automatisch berücksichtigt.
Eine zur Durchführung der Erfindung geeignete Einrichtung ist in Fig. 5 der Zeichnung wesentlich schematisch veranschaulicht, wobei die in Fig. 4 gegebene geometrische Darstellung
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Zustand ändert sich alsbald und es tritt ein Augenblick ein, wo bei steiler werdender Lage des Fernrohres 5 das Ziel rascher läuft als der Verschwenkung des Fernrohres entspricht.
Nach Ablauf einer gewissen kurzen Zeit hat das Ziel das Fernrohr eingeholt und wird wieder in dem letzteren sichtbar. Dies ist der Augenblick, in welchem die Bombe abzuwerfen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Einrichtung, um Erdziele von Luftfahrzeugen aus durch Abwurfkörper zu treffen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine einstellbare Visur besitzt, welche auf einen bestimmten, unterhalb 90'liegenden Winkel gegenüber der Vertikalen eingeste'lt und deren Zusammenfallen mit dem zu treffenden Ziel beobachtet werden kann und dass ein Triebwerk zur selbsttätigen, gesetzmässigen Verschwenkung der Visur in der scheinbaren Bewegungsrichtung des Zieles vorgesehen ist, welches im Moment des Zusammenfallens der Visur mit dem Ziel ausgelöst werden kann.
2. Instrument, um den Zeitpunkt des Abwurfes von Bomben, Geschossen und sonstigen Wurfkörpern aus Luftfahrzeugen derart zu bestimmen, dass sie an einem bestimmten Zielpunkt auftreffen, gekennzeichnet durch eine Visiereinrichtung mit nach einer Teilung einstellbaren Zielrichtung (z. B. Fernrohr mit drehbarem Reflektor 3) und einer Antiiebsvorrichtung (z. B. Schraube 10) zur Verschwenkung der Visierrichtung mit wesentlich gleichförmiger Änderung der Kotangente des Depressionswinkels der Zielrichtung und einer Einrichtung zur Festlegung einer Bezugsrichtung im Raum (z. B. Libelle 15), auf welche die Einstellung der Zielrichtung bezogen wird.