Einrichtung zur Bestimmung der GesehwindiglTeit und Kursrichtung von Luftfahrzeugen und bewegten Zielen. Die Erfindung hat eine Einrichtung zum Gegenstande, welche die zur Navigation der Luftfahrzeuge notwendige rasche mechanische Ermittlung der Geschwindigkeit und Fahrt richtung des Luftfahrzeuges gestattet.
Die Einrichtung nach der Erfindung weist ein Visiergerät, das bei bekannter Höhe des Luftfahrzeuges über dem jeweiligen Zielpunkt die Ermittlung der horizontalen Entfernung und des Horizontalwinkels gegen die Luftfahrzeug achse eines im Gelände oder auf der Mess- oberfläche befindlichen ruhenden Hilfszieles oder beweglichen Zieles sowohl zu Beginn, als auch zu Ende einer bestimmten Messdauer gestattet, und einen Doppeldreieckauflöser auf, dessen mit Längen- und Winkelteilungen ver sehene Elemente entsprechend den Ermittlun gen des Visiergerätes eingestellt,
die gesuchte Geschwindigkeit und Kursrichtung unmittel bar ablesen lassen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 die geo metrische Grundlage der Richtungs- und Ge schwindigkeitsmessung des Luftfahrzeuges und des Windes, Abb. 2 die geometrische Grundlage der Richtungs- und Geschwindig keitsmessung eines gradlinig horizontal und gleichförmig bewegten Ziels zwecks Ermitt lung der Torpedierungselemente, Abb. 3 Drauf sicht auf einen mechanischen Doppeldreieck auflöser, Abb. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
des optischen Visiergerätes zur Bestimmung der Richtung und Entfernung eines Ziels von dem in bekannter Höhe über letzterem fliegenden Luftfahrzeuge aus, und Abb. 5 einen Grundriss des Visiergerätes rnit der Einrichtung zur Bestimmung des Torpe- dierungsvorhaltewinkels.
In Abb. 1 sei A Fusspunkt des Luftfahr zeuges zu Beginn und b'2 zu Ende des 11Ies- sens, FiAi bezw. F2rfa sei die Längsachse des Luftfahrzeuges, gegen die die durchflogene Strecke F1.F2 als Folge des Seitenwindes den Kurswinkel K einschliesst. Z sei ein auf der Erd- oder Meeresoberfläche ruhendes Hilfsziel.
Denkt man sich die beiden durch Luftfahr zeug, dessen Fusspunkt und Hilfsziel gebilde ten Dreiecke<I>F'</I> F1 <I>Z</I> und<I>F"</I> F2 <I>Z</I> umgelegt, so ergeben sich die horizontalen Hilfszielent- fernungen zu Anfang und Ende der Messzeit,
FiZ-F' Fitgy#i=htg#ri und F2 <I>Z F"</I> F2 tg #C2 = h. tg 5o2 wenn cpl bezw. 92 die Lagewinkel des Hilfs zieles gegen die Vertikale sind.
Ferner er geben sich die Seitenwinkel at und a2 des Hilfsziels gegen die Luftfahrzeugachse FI Ai bezw. F2 Ai. Wählt man zweckmässig die Messzeit T=100 Sek.
und trägt sich auf dieser Luftfahrzeugachse die in dieser Messzeit in windfreier Luft durchflogene Strecke Fi Ai als hundertfache Eigengeschwindigkeit auf, so ergibt die Strecke<I>Al</I> F2 <I>= T</I> # <I>c</I> die in der Messzeit Tvom Wind zurückgelegte Strecke als hundertfache Windgeschwindigkeit c und der Winkel ss <I>=</I> Fi <I>Al</I> F2 als Seitenwinkel des Windes gegen die Achse des Luftfahrzeuges,
während die Strecke Fi F2 <I>= T - v</I> als hun dertfache Fahrtgeschwindigkeit erscheint.
Die zur Navigation des Luftfahrzeuges un bedingt notwendigen Elemente v, .ZZ, c, d kön nen durch den mechanischen Doppeldreiecks- auflöser nach Abb. 3 ohne Rechenoperationen bestimmt werden, wenn die horizontalen Ent fernungen Fi <I>Z</I> und F2 Z, sowie die Horizon talwinkel ai und a2 des Hilfsziels zu Beginn und zu Ende der Messzeit bekannt sind.
Dieser Doppeldreiecksauflöser besteht aus einem die Achse des Luftfahrzeuges Fi li darstellenden, mitLängsteilung (Eigengeschwindigkeitsskala) versehenen Lineal 24, an dem ein den Fuss punkt des Luftfahrzeuges darstellender Zapfen Fi nebst einer Horizontalwittkelteilscheibe 25 befestigt ist. Um diesen Zapfen ist das mit einer Horizontalentfernungsteilung ausgestat tete Lineal 26 drehbar gelagert und kann in der eingestellten Lage durch eine Flügelmutter 2511 festgeklemmt werden.
Die Lineale 26 und 24 tragen je einen mit Einstellmarke versehe- nen Schieber 27 bezw. 30, der durch eine Klemmschraube 27a bezw. 30a in der einge- stellten Lage festgeklemmt werden kann.
Auf jedem dieser beiden Schieber ist eine Hori- zontalwinkelteitscheibe 28 bezw. 31 nebst einem Zapfen Z bezw. A befestigt, auf wel- chent je ein mit Teilung versehenes Lineal 29 und 32 drehbar gelagert ist und mittelst einer Flügelmutter 2811 bezw. 31a gegen die Barüber liegende Teilscheibe festgeklemmt werden kann.
Das mit einer Horizontalentfernungs- teilung versehene Lineal 29 trägt einen mit Einstellmarke F2 ausgestatteten, festklemm- baren Schieber 33. Auf dem Zapfen Fi ist noch ein weiteres Lineal 34 drehbar gelagert, das ebenso wie das Lineal 32 eine Geschwin digkeitsskala besitzt und unabhängig vom Lineal 26 gegen die Teilscheibe 25 eingestellt und durch eine darunter liegende Flügelmutter 25b festgeklemmt werden kann.
Dieses Gerät wird in der Weise verwen det, dass auf dem Lineal 24 mittelst der Ein stellmarke des- Schiebers 30 die Eigenge schwindigkeit des Fahrzeuges eingestellt und darauf die Scheibe festgeklemmt wird, worauf das Lineal 26 mittelst seiner durch die Zapfen mitten von Fi und Z zielenden Messkante auf den Horizontalwinkel ai auf der Winkelskala 25 eingestellt und festgeklemmt wird.
Nun mehr wird dessen Schieber 27 mittelst seiner Einstellmarke auf die Horizontalentfernung F, Z eingestellt und festgeklemmt, während das Lineal 29 mittelst seiner durch die Zapfen mitte von Z zielenden Messkante auf die Dif ferenz a2-al beider Hdrizontalwinkel a2 und ai auf der Winkelskala 28 eingestellt und festgeklemmt wird. .
Nun stellt man die Marke des Schiebers 33 auf die gemessene Horizontalentfernung ZF2 und kann sowohl die Messkante des Li neals 34, als auch die des Lineals 32 auf dem markierten Punkt F2 einstellen, wodurch man einerseits die wirkliche Geschwindigkeit v des Luftfahrzeuges (auf 34), sowie die des Windes (auf 32) erhält, gleichzeitig aber auch den Kurswinkel K, wie auch den Seitenwinkel des Windes a.
Um jedoch die Horizontalentfernungen F, Z und F2 Z, sowie die Horizontalwinkel des Hilfsziels gegen die Achse des Luftfahr- zeuges bei bekannter Höhe la des letzteren über dem ersteren zu ermitteln; wird zweck mässig ein Visiergerät verwendet, das durch blosses Acivisieren des Ziels die Horizontal entfernung .FZ als Produkt der Höhe und der Tangente des Lagewinkels 9 des Hilfsziels gegen die Vertikale ohne Rechnungsoperation, also wie bei einem Rechenschieber durch lo garithmische Multiplikation anzeigt.
Dieses Instrument besteht, wie in Abb. 4 und 5 dar gestellt, aus dem in einer Ausbobrung der horizontierbaren, das heisst durch Libelle ho rizontal einstellbar, Grundplatte 1 um eine vertikale Achse g drehbar gelagerten Fern rohrgehäuse 2, das mit dem Horizontalteilkreis 2,, ausgestattet ist, der zur Ablesung der Ho rizontalwinkel at, a2 des einvisierten Hilfs ziels mittelst eines auf der Grundplatte vor gesehenen Zeigers 1n, dient.
In diesem Fern rohrgehäuse ist der um ein horizontales Schildzapfenpaar 3 - 3' drehbar gelagerte Eintrittsreflektor 4 eingebaut, der die schräg von unten eintretenden Parallelstrahlenbündel in das Pentaprisma 5 reflektiert, das dieselben vertikal nach aufwärts ablenkt, um sie mit- telst des Objektives 6 in dessen Brennebene B zum Zielbild zu vereinigen.
Zwecks genauer Einhaltung der Objektivachse in der Lotrech ten ist in der Brennebene eine gleichzeitig als Kollektiv wirkende Fokuslibelle 7 vorgesehen, deren Blase gemeinsam mit dem Zielbild in dem zum Objektiv konfokalen Okular 8 ge sehen wird. Die Fassung des Eintrittsreflek tors 4 ist mit einem Stirnradsegment 9 fest verbunden, in das ein zweites, um eine zur Schildzapfenachse 3 - 3' parallele Achse 10 drehbar gelagertes Zahnsegment 11 eingreift, dessen Teilkreisradius halb so gross wie der jenige des Zahnsegmentes 9 ist.
Dieses Zahn segment 11 ist mit der Kurvenscheibe 12 fest verbunden, die in bekannter Weise durch zwei sehr dünne, nebeneinandergelegte Stahlbänder 13, 14 mit einer zweiten Kurvenscheibe 15 dadurch gekuppelt wird, dass sie auch diese letztere, und zwar in entgegengesetzter Rich tung, längs eines Teils ihres Umfanges um spannen.
Die Kurvenscheibe 15, deren Ver- drehwinkel dem Logarithmus naturalis der Tangente des Verdrehwinkels der Gegen scheibe 12 entspricht, sitzt auf einer im Fern rohrgehäuse parallel zur Achse 10 drehbar gelagerten Welle 16 und kann mittelst der auf letzterer sitzenden Griffscheibe 17, die mit dem Zeiger 18 fest verbunden ist,, ver dreht werden. Auf der Welle 16 sitzt lose eine Skalenscheibe 19, deren Umfang mit einer Stirnradverzahnung versehen ist, in wel che ein kleines Triebrad 20 eingreift, das auf einer im Fernrohrgehäuse parallel zur Welle 16 drehbar gelagerten, mit der Griffscheibe 21 versehenen Welle 22 aufsitzt.
Die Handhabung dieses optischen Gerätes erfolgt in der Weise, dass durch Verdrehen der Griffscheibe 21 die bekannte Flughöhe über dem Hilfsziel mittelst des am Gehäuse befestigten Höhenzeigers 23 auf der logarith mischen Kreisteilung der Skalenscheibe 19 eingestellt wird und hierauf durch Verdrehen der zentralen Griffscheibe 17 das im Okular erscheinende Hilfsziel scharf auf die Blase der Fokuslibelle 7 eingestellt wird, worauf sich die horizontale Hilfszielentfernung .h'i Z zu Beginn, bezw. F2 Z zu Ende der Messzeit von 100 Sek.
auf der logarithmischen Teilung durch Ablesen mittelst des mit der Griff scheibe 17 fest verbundenen Zeigers 18 er gibt. Gleichzeitig ergibt sich der Horizontal winkel a1 zu Beginn, bezw. a2 zu Ende der Messzeit des eiavisierten Hilfsziels Z gegen die Achse des Luftfahrzeuges durch Ablesung der Horizontalwinkelskala 2a, mittelst des Zeigers 1n, wodurch alle vier auf den Doppel dreiecksauflöser nach Abb. 3 zu übertragende Elemente ermittelt sind.
Diese in Abb. 3-5 dargestellten Geräte können auch zur Ermittlung des Vorhalte winkels von Torpedos verwendet werden, die vom Flugzeug aus bei bekannter Flug- und Torpedogeschwindigkeit gegen ein gradlinig mit konstanter Geschwindigkeit sich bewe gendes Schiff abgelassen werden sollen.
Zu diesem Zweck mass zunächst die Ge schwindigkeit und Kursrichtung ss des Schif fes ermittelt werden, das während der Mess- dauer die Strecke Zi Z2 = u <I>T</I> zurücklegt.
Es werden also nach der in Abb. 2 dargestellten geometrischen Grundlage mittelst des inAbb.4 und 5 dargestellten Visiergerätes zu Beginn und zu Ende einer gewissen, zweckmässig zu <B>100</B> Sekunden gewählten Messdauer sowohl die horizontalen Zielentfernungen AZ, und F2 Z.-" als auch die Seitenwinkel a= lind cti des Ziels in der vorbeschriebenen Weise be stimmt.
Mau überträgt zunächst diese vier Elemente auf den Doppeldreiecksauflöser derartig, dass gegen das in der Flugrichtung liegende Lineal 24 nach dem Winkel ai auf der Teilscheibe 25 das Lineal 26 eingestellt und festgeklemmt wird und die Marke des Schiebers 27 auf die ho rizontale Zieldistanz I'i Zi gestellt wird, wor auf das Lineal 29 nach dem Winkel a.,-a, auf der Teilscheibe 28 festgestellt wird, wäh rend dessen Schieber 33 mit seiner Marke auf die horizontale Zieldistanz F2 Z gestellt wird.
Legt man nun das Lineal 34 an diese Schiebe marke, so ist die darauf abgelesene Entfer nung F, .A gleich der in der Messdauer <I>T</I> sich eigebenden Entfernungsänderung, also bei T=100 Sek. gleich der hundertfachen Rela tivgeschwindigkeit.
Stellt man die Marke des Schiebers 30 auf die hundertfache Flugge schwindigkeit und legt das Lineal 32 auch auf den von der Marke des Schiebers 30 an gezeigten Punkt 172, so ergibt sich der Kurs winkel K des Schiffes gegen die Flugzeug achse auf der Teilscheibe 31, während die Ablesung am Lineal 32 die hundertfache Ge schwindigkeit c des Schiffes ergibt.
Damit ist aber auch bereits der günstig ste Torpedovorhaltewiiikel v für senkrechtes Auftreffen des Torpedos bestimmt, da bei ge gebener Torpedogeschwindigkeit zu sich ergibt
EMI0004.0030
Legt man also in die Flugzeugachse ein mit Geschwindigkeitsteilung versehenes Li neal 35 (Abb. 5), das an der Grundplatte 1 des optischen Visiergerätes befestigt ist und setzt darauf einen festklemmbaren Schieber 36, der mit einer Einstellmarke E und einem horizontalen,
zur Verschubrichtung senkrech- ten, mit Geschwindigkeitsteilung versehenen Arm 37 versehen ist, welcher ebenfalls einen mit Einstellmarke Fi und Klemmschraube 40 ausgestatteten, festklemmbaren Schieber 38 trägt, so kann man das optische Visierinstru- ment sofort auf den V orhaltewinkel v durch Anlegen einer auf seinem azimutal drehbaren Gehäuse 2 befestigten,
durch den Drehungs mittelpunkt ziehenden und in der vertikalen Visierebene liegenden Kante der Leiste 39 gegen den durch .E markierten Teilstrich ein stellen und durch die Klemmschraube 40 fest klemmen, nachdem man den Schieber 36 auf dem Lineal 35 auf die Torped-ogeschwindig- keit zu und den Schieber 38 am Lineal 37 auf die Zielgeschwindigkeit 2i eingestellt und festgeklemmt hat.
Vor dem neuerlichen Anvi sieren des Ziels durch das unter dem Vor haltewinkel , gegen die Flugzeugachse ein gestellte Visiergerät muss der Kurs des Flug zeuges um den Winkel 90-6 geändert wer den, um das Torpedo in jenem Augenblick abzulassen, als das Ziel in Zs erscheint, um in Z4 senkrecht getroffen zu werden. Wie er sichtlich, kann das Lineal 34 auch wegge lassen werden; wenn das Gerät lediglich der Ermittlung des Vorhaltewinkels für Torpedos dienen soll.