Apparat zum Einstellen des Vorhaltewinkels beim Beschiessen von beweglichen Zielen. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zum Einstellen des Vorhaltewinkels beim Beschiessen von beweglichen Zielen, wie Flugzeugen, der einerseits einen Multi plizierapparat enthält, der gestattet, die Ge schwindigkeit des Ziels mit dem umgekehr ten Wert der Mittelgeschwindigkeit des Ge schosses zu multiplizieren, anderseits ein Taucherlineal enthält, das parallel mit dem Kurs des Ziels einzustellen ist.
Der Apparat nach der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, dass er mit Organen versehen ist, die gestatten, ein verkleinertes, umgekehrtes Bild des gedachten Dreiecks darzustellen, das durch die Verbindungslinie zwischen einem Punkt der Waffe, dem Punkt, wo das Ziel sich befindet, wenn das Geschoss die Waffe verlässt, und dem Treff punkt gebildet wird.
Die Erfindung wird in der nachstehen den Beschreibung anhand einer auf der bei liegenden Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsform. des Apparates erläutert. Fig. 1 bis 5 veranschaulichen graphisch wie die Schussdaten bei einem Apparate nach der Erfindung erhalten werden. In. Fig. 1 und 2 wird angenommen, dass das Ziel sich auf konstanter Höhe bewegt. In Fig. 3 bis 5 wird angenommen, dass das Ziel sich in Winkel gegen die Horizontalebene bewegt.
In Fig. 1 bis 5 bezeichnet 0 einen im Verhältnisse zum Feuerrohr der Waffe festen Punkt.<I>TG</I> bezeichnet eine im Appa rat im Punkte T drehbar .gelagerte Achse, die parallel mit dem beobachteten Kurs des Ziels eingestellt wird. Der Apparat wird derart auf der Waffe angebracht, dass der Punkt T in der Achse der beiden Elevations- zapfen der Waffe liegt. Dadurch wird der Abstand<I>TO</I> konstant.
F bezeichnet die Lage des Ziels im Feuerungsaugenblick. Es wiH angenommen, dass das Ziel sich längs der Linie FE bewegt. Die Waffe soll nun so äerichtet werden, dass das Geschoss mit dem Ziel im Punkte E zusammentrifft. Wenn ein Ziel zu beschiessen ist, werden die Zielfernrohre und damit die Waffe gegen das Ziel gedreht.
Nachdem wird das Ziel mittels des Fernrohres genau verfolgt. Die Aufgabe des Apparates besteht nun darin, die Visierlinie, das heisst die Verbindungs linie Ziel-Fadenkreuz durch den Punkt 0 relativ zur Rohrachse der Waffe so zu ver schieben, dass, wenn die Visierlinie durch den Punkt 0 durch das Ziel geht, das Feuer rohr die erforderliche Einstellung senkrecht und seitlich hat, damit das Geschoss, das Ziel im Punkte E treffen wird.
Zu diesem Zweck soll der Apparat durch Einführen des Abstandes des Treffpunktes E, der Ge schwindigkeit des Ziels unter Berücksichti- gung der Fahrtrichtung selbsttätig den Auf satzwinkel und die Vorhaltewinkel senk recht und seitlich ausrechnen und liefern.
Es wird angenommen, das Ziel bewegt sich in Fig. 1 mit .der Geschwindigkeit V m/Sek. und das Geschoss, mit der Mittel- geschwindigkeit Wm m/Sek. Es wird ange nommen, das Ziel bewegt sich von F bis E und das Geschoss von 0 bis E während der Zeit t Sek.
Also<I>FE = V. t</I> und 0E <I>-</I> W. <I>. t.</I>
Da die Dreiecke OFE und OTG ähnlich sind, erhält man:
EMI0002.0029
Wird der konstante Abstand 0T mit 1c und der gesuchte Abstand GT mit<I>x</I> bezeich net erhält man also:
EMI0002.0033
woraus
EMI0002.0034
Aus dem vorstehenden ,geht hervor, @dass der Winkel FOE derjenige ist, um welchen die Waffe vor das Ziel gerichtet werden muss um für die Bewegung,des Ziels wäh rend :der Flugzeit des Geschosses zu. korri gieren.
Wenn das Ziel sich in der Schiessebene bewegt, wird der Winkel FOE der senk- rechte Vorhaltewinkel. Wenn der Kurs des Ziels einen Winkel mit der Schiessebene bil det, so kann der Winkel FOE und damit die Strecke<I>TG</I> in einen Winkel bezw. einer Komponente parallel mit und in einen Win kel bezw. eine Komponente rechtwinklig zur Schiessebene aufgeteilt werden.
Durch eine solche Aufteilung erhält man dann den senk rechten bezw. seitlichen Vorhaltewinkel.
In Fig. 2 wird angenommen, das Ziel be wegt sich auf konstanter Höhe in der Schiess- ebene in der Richtung gegen die Waffe. Die Achse<I>TG</I> ist parallel mit dem Kurs<I>FE</I> des Ziels eingestellt. a bezeichnet die Flugbahn .des Geschosses. Die Strecke<I>TG</I> und der senkrechte Vorhaltewinkel a .
werden durch den Apparat, wie oben erwähnt, bestimmt. Um das Ziel im Punkte E treffen zu können, muss zu dem Vorhaltewinkel a der Aufsatz winkel ss addiert werden, der dem Abstande 0E entspricht. Wenn der Punkt G um eine Strecke bis zum Punkt Gi erhöht wird, dreht sich die Visierlinie von dem Ziel F weg.
Damit die Visierlinie wieder durch :das Ziel geht, muss die Waffe um den Winkel ss eleviert werden. Dabei bewegt sich der Punkt 0 bis<B>01.</B> Der Aufsatzwinkel ss ist abhängig von dem Abstand vom Ziel (= 0E) und dem Geländewinkel, das heisst dem Winkel der Linie 0E mit der Horizon talebene.
Aus Fig. 2 geht hervor, :dass, wenn die Strecke GGi konstant ist, der Winkel GOGi von einem Maximalwert bei 0 Ele- vation bis zu einem Minimalwert (= 0) bei <B>90'</B> Elevation wechselt.
Es hat sich heraus gestellt, dass der Aufsatzwinkel bei konstan tem Zielabstand sich ungefähr in derselben Weise wie der Winkel GOGi verändert. Man kann :deshalb sagen, dass die Strecke GGi eine Funktion des Abstandes 0E zum Ziele ist, weshalb es nicht nötig ist, eine beson dere Korrektur des Aufsatzwinkels für ver schiedene Geländewinkel in den Apparat ein zuführen.
Die Einstellung des Punktes Gi wird in dem Rechenapparat gleichzeitig mit dem Einstellen der Streck erhalten.
EMI0002.0110
Fig. 3 bis 5 veranschaulichen den Ver lauf, wenn der Kurs des Ziels einen Winkel gegen die Horizontalebene bildet, das heisst wenn das Ziel steigt oder fällt.
Es sind entsprechende Bezeichnungen wie in Fig. 1 und 2 verwendet worden. Fig. 3 zeigt den nicht korrigierten Vorhaltewinkel ai. Um den richtigen Vorhaltewinkel zu bekommen, muss die Achse<I>TG</I> immer im Raume parallel mit dem Kurs des Ziels eingestellt werden.
Die Achse TG wird deshalb zu der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Lage gedreht, und Fig. 4 zeigt den Vorhalte winkel a der nun erhalten wird; Fig. 5 ver anschaulicht in derselben Weise wie Fig. 2 die Einstellung des Aufsatzwinkels ss.
Ein Apparat .nach der Erfindung der auf der oben erwähnten Theorie gegründet ist, ist in Fig. 6 bis,8 dargestellt; Fig. 6 ist ein senkrechter Längsschnitt durch den Apparat: Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6; Fig. 8 ist eine Aussenansicht des Appa rates und eines Teils der angeschlossenen Z'isiereinrichtung.
1 bezeichnet das Gehäuse des Apparates, das drehbar um die Welle 3- gelagert ist. \? bezeichnet das so genannte Taucherlineal, das als Schraube ausgebildet ist. Das Taucherlineal 2 ist in einer Brücke 4 drehbar um seine eigene Achsenlinie gelagert. Die Brücke 4 ist im Gehäuse mittels nicht ge zeigter Zapfen drehbar gelagert, deren Achsenlinie rechtwinklig gegen die Dreh achse 3 ist und diese Achse schneidet und durch einen Punkt auf der Achsenlinie des Taucherlineals 2 geht, welcher Punkt dem Punkt T der Fig. 1 bis 5 entspricht.
In Fig. 1 bis 5 geht das Taucherlineal, das der Linie<I>TG</I> entspricht, von dem Zapfenzentrum der Waffe aus, das heisst der Zentrumlinie der beiden Elevationszapfen. Es ist aber aus mehreren praktischen Grün den schwierig den Apparat derart anzuord nen, .dass die Drehachse des Taucherlineals durch das Zapfenzentrum geht. In .der ge zeigten Ausführungsform befindet sich die Drehachse des Taucherlineals in einem Ab stand unter dem Zapfenzentrum in derselben Vertikalebene.
Die Drehachse 3 befindet sich also auch in derselben Vertikalebene wie das Zapfenzentrum. Rein geometrisch ge sehen verursacht diese Verschiebung keine grundsätzliche Änderung in der Wirkung des Apparates, was näher aus der nach stehenden Beschreibung hervorgehen soll.
Durch Drehen des Gehäuses 1 um die Welle 3 und Drehen der Brücke 4 um ihre Zapfen wird das Taucherlineal parallel mit dem beobachteten Kurs des Ziels eingestellt. Das Drehen der Brücke geschieht durch Drehen des Knopfes 7 (Fig. <B>8),</B> dessen Achse 8 in der Brücke gelagert ist (Fig. 6) und ein Zahnrad trägt, das in ein an der Aussenseite des Gehäuses angebrachtes Zahn segment 9 eingreift.
Die Einsteflung wird mittels eines auf dem einen Drehzapfen der Brücke angebrachten Zeigers 5 abgelesen, der mit einem festen winkelgradierten Massstab 6 zusammenwirkt. Die Welle S ist ,durch einen kreisbogenförmigen Schlitz 7.5 in der Wand des Gehäuses hineingeführt.
Wie oben erwähnt, soll nun ein Punkt auf der Achsenlinie des Taucherlineals be stimmt werden, der Odem Punkt G in Fig. 1 bis 5 entspricht und also in einem Abstand von der Drehachse der Brücke 4 liegt, der gleieh dem Abstand<I>TG</I> ist, das heisst
EMI0003.0066
Da W. ,eine Funktion von dem Abstand 0E zum Ziel ist, so folgt daraus, dass<I>TG</I> pro portional zum Quotient von V und dem Ab- staüd 0E ist.
Der Wert von<I>TG</I> wird im Apparat selbsttätig ausgerechnet durch Ein führung der Werte von V und dem Abstand 0E. Der Apparat arbeitet dann mit einer ge wissen Konstanten, die durch die Übertra gungsverhältnisse, zwischen die verschiede nen in den Rechenapparat eingebauten Transrnissionselemente und Gewindesteigun gen bestimmt ist.
Durch Verwendung eines austauschbaren Ablesungsmassstabes für den Abstand 0E zum Ziel kann der Apparat ver schiedenen Anfangsgeschwindigkeiten des Geschosses angepasst werden, was von Beilen- tung bei solchen Waffen ist, bei denen die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses nach einer verhältnismässig geringen Anzahl Schüssen schnell vermindert wird.
Der Abstand des Treffpunktes E, der geschätzt oder mit Hilfe besonderer Instru mente berechnet wird, wird in dem Apparat eingeführt durch Drehen :eines der auf der Welle 10 angebrachten Knöpfe 11, wobei der Abstand auf der oben erwähnten und aus tauschbaren und in Übereinstimmung mit der Anfangsgeschwindigkeit eingeteilten Ab- standsmassstab 12 abgelesen wird, der auf einer mit der Welle 10 durch das Schnecken getriebe 13, 14 zusammengeschalteten Welle 15 angebracht ist.
Die Umdrehung der Welle 15 wird durch .das Zahnrad 16 zu einem Zahnradsektor 17 übertragen, der ein Teil des Multiplizierapparates ist. Der Zahnrad sektor 17 ist durch die Welle 1,8 in dem Ge häuse drehbar gelagert, in dessen Wand eine mit dem Zahnradsektor konzentrische Füh rungsleiste 19 vorgesehen ist, die mit einem kreisbogenförmigen Führungsansatz 20 :des Zahnradsektors zusammenwirkt, so dass eine genaue und sichere Führung :des Zahnrad sektors gesichert wird.
Durch Drehen der Knöpfe 1.1 und Ablesen :des Abstandsmass- stabes 12. erreicht also der Zahnradsektor 17 eine Drehungslage, die bei der bekannten Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses dem Abstand des Treffpunktes E entspricht. Diese Drehungslage des Zahnradsektors wird also auch der Durchschnittsgeschwin digkeit Wm des Geschosses in der Gleichung
EMI0004.0023
entsprechen.
Die Geschwindigkeit des Ziels, :die ge schätzt oder mit Hilfe eines besonderen Instrumentes berechnet wird, wird in den Multipliziermechanismus des Rechenapparates eingeführt durch Drehen eines der Knöpfe 21, die auf der im Gehäuse 1 gelagerten Welle 22 befestigt sind.
Die Richtigkeit der Einstellung wird durch Ablesen auf dem Geschwindigkeitsmassstab 23 kontrolliert, der auf einer Welle 24 angebracht ist, die mit der Welle 22, durch ,das Schneckengetriebe 2'5, 26, die Welle 2,7 und das Kegelzahnrad getriebe 2$, 29 zusammengeschaltet ist. Die Drehbewegung :der Knöpfe 21 wird von der Welle 27 aus durch die Zahnräder 30, 31, 32 an das Kegelrad 33 übertragen, das auf der Schraube 34 befestigt ist, deren beide Enden in dem Zahnradsektor 17 drehbar gelagert sind. Eine Mutter 35 sitzt verdrehungssicher aber längsverschiebbar auf der .Schraube 34.
Wenn die Schraube 34 gedreht wird, ver schiebt sich also die Mutter 35 längs der Schraube 34 eine Strecke, die der Umdre hung der Knöpfe 2.1, das heisst der Ge schwindigkeit des Ziels, entspricht.
Die Schraube 34 und die Mutter 35 sind also andere Teile des oben erwähnten Multipli- zierapparates. Die dem Abstand zum Treff punkt entsprechende Drehungslage,des Zahn radsektors 17 und die der Geschwindigkeit des Ziels entsprechende Verschiebung der Mutter 35 werden in dem Multiplizierapparat multipliziert und der Quotient
EMI0004.0049
wird nun folgendermassen auf das Taucherlin.eal 2 übertragen:
Die Mutter 35 ist mit einem Arm 36 versehen, dessen freies Ende drehbar in einer Führungsnabe 37 gelagert ist, die in einer quergehenden geradlinigen Nut 38 einer Kulisse 39 eingepasst ist. Die beiden Enden der Kulisse 39 werden durch die im Gehäuse 1 befestigten parallelen Stangen 40 geführt, so dass -die Kulisse gehoben und ge senkt werden kann.
Die Grösse der Verschie bung der Kulisse .39 wird abhängig sowohl von der Drehungslage des Zahnradsektors 17, wie von der Verschiebung der Mutter ;35 längs der Schraube 34, das heisst von dem Abstand :des Treffpunktes und von der Ge schwindigkeit des Ziels. Die Verschiebung der Kulisse wird gleich dem Produkt der Verschiebung der Mutter 35 aus ihrer niedrigsten Lage und des Kosinus des Win kels der .Schraube 34 gegen die Senkrechte.
Da jeder Abstand einem gewissen Wert der Mittelgeschwindigkeit des Geschosses ent spricht, ist der Abstandsmassstab 12, so ein geteilt, :dass der Kosinus des genannten Win- kels direkt proportional zum umgekehrten Wert der Mittelgeschwindigkeit des Geschos ses zum Ziel ist. Hieraus ergibt sich also, dass die Verschiebung der Kulisse auch pro portiona1 zum Quotient
EMI0005.0003
ist.
Die Kulisse ist mit einer senkrechten Zahnstange 41 versehen, die die Bewegung der Kulisse an die Zahnräder 42, 43 und die Kegelräder 44 und 45 überträgt. Das Kegel rad 45 ist auf dem einen Ende des Tauoher- linea.ls 2 angebracht, das also umgedreht wird, wobei eine auf dem Taucherlineal drehungssicher aufgeschraubte Mutter 46 längs des Taucherlineals um eine Strecke ver schoben wird, die der Verschiebung der Ku lisse 39 entspricht,
wodurch das Zentrum der Mutter 46 auf der Achsenlinie des Taucher lineals eine Lage einnehmen wird, die dem Punkt G in Fig. 1 bis 5 in ähnlicher Weise entsprechen wird wie die Drehachse. des Taucherlineals, wie oben erwähnt wurde, dem Punkt T entspricht. Mit der Mutter 46 ist weiter die senk rechte Stange 47 durch horizontale Zapfen verbunden, so dass die Stange 47 sich nicht um ihre eigene Achse drehen kann.
Das obere Ende 48 der Stange 47 ist mit Gewin den versehen und in der mit Gewinden ver- sehenen Ausbohrung 49 der Hülse 50 einge- schraubt. Auf der Hülse 50 ist ein Sehneckenrad 51 angebracht, so dass die Hülse 50 beim Drehen des Schneckenrades 51 gedreht wird. Wegen der Keilnut 5\? wird dabei die Hülse 50 in ihre Längsrich tung gegenüber dem Schneckenrad 51 ver schoben.
Das Schneckenrad 51 steht in Ein griff mit der Schraube 53, die auf der am Cxehäuse gelagerten uTelle .54 befestigt ist, die beim Drehen der Welle 10 mittels der Abstandseinstellungsknöpfe 11 durch das Kegelzahnradgetriebe 55, 56 gedreht wird.
Das Schneckenrad 51 ist in einem Schlitten 57 gelagert, -der auf Führungen 58 läuft, so dass er zusammen mit der Hülse 50, .der Staue 47 und der Mutter 46 verschoben werden kann. Das ganze ist so angeordnet, dass die Aehsenlinie der Hülse 50 in der Nullage des Apparates die Drehachse des Taucherlineals und das Zapfenzentrum der Waffe schneidet und mit der Drehachse 3 zusammenfällt, welche Lage der Hülse die in Fig. 6 gezeigte ist.
Es wird dann ersichtlich, dass beim Ein- stellen des Taucherlineals parallel mit dem Kurs des Ziels und .der 'folgenden, oben be schriebenen Einstellung der Mutter 46 durch Drehen der Knöpfe 11 und 21 die Hülse 50 s en krecht und seitlich in Übereinstimmuno,
C mit der Lage der Mutter 46 verschoben wird. Die Hülse 50 würde also eine Lage ein nehmen die dem Punkt G in Fig. 1 bis 5 entsprach, wenn die Hülse nicht gleichzeitig mit der Welle 10 zusammengeschaltet wäre.
Wegen dieser Zusammenschaltung wird die Hülse 50 gleichzeitig mit .dem Verschieben ,der Mutter 46 umgedreht, wobei die Hüls 50 wegen der Nichtdrehbarkeit der Stamge 47 um ihre eigene Achse eine .Strecke erhöht oder gesenkt wird, die eine Funktion des Abstandes :des Treffpunktes ist. Wie oben erwähnt, war die Strecke GGi in Fig. 1 bis 5 eine Funktion ausschliesslich des Abstandes des Treffpunktes.
Hieraus ist ersichtlich, dass der Treibmechanismus .der Hülse derart angepasst werden kann, dass die Erhöhung oder Senkung der Hülse 50 dem Abstand GGi entsprechen wird. Die Endlage der Hülse 50, wenn der Apparat eingestellt worden ist, wird also dem Punkt <B>01</B> in Fig. 1 bis 5 entsprechen.
Die Hülse 50 wird durch die Drehung des Gehäuses 1 um die Achse 3, die Ein- stellung des Taucherlineals parallel mit dem Kurs des Ziels und die Einstellung der Knöpfe 11 und 21 nach dem Abstand zum Treffpunkt bezw. der Geschwindigkeit des Ziels eine Lage einnehmen, die den Vorlialte- winkeln senkrecht und seitlich und dem Aufsatzwinkel entspricht. Die Bewegungen der Hülse 50 wird auf die Visiereinrichtung durch den Arm 59 (Fig. 8) übertragen.
Der Arm 59 ist mit der Hülse 50 in einem Punkt 76 auf der Achsenlinie der Hülse drehbar verbunden. Nach dem vorstehenden wird also,der Punkt 76 indem Zapfenzentrum der Waffe liegen, wenn der Rechenapparat sich in der Nullage befindet.
Die Verschiebung des Punktes 76 wird nach der oben beschrie benen Einstellung des Taucherlineals, also der Verschiebung des Punktes G nach Gi, entsprechen. .60 bezeichnet ein Zielfernrohr, das drehbar ist, einerseits um eine horizon tale Achse mittels der Stange 61, anderseits um die senkrechte Achse<B>162</B> durch Drehung der ,Stange 63 um ihre Längsachse.
Das Ge häuse 64 ist drehbar angeordnet, einerseits um eine horizontale Achse, anderseits um die Achse 65. Das Gehäuse 64 erhält seine Dreh bewegung von der Hülse 50 unter Vermitt lung der Stange ss1 und 63 und stellt also das Zielfernrohr 60 -ein in Übereinstimmung mit der Lage der Hülse 50. Die Vorrich tungen zur Übertragung der Bewegungen der Hülse 50 an das Zielfernrohr sind aber nicht Teile der vorliegenden Erfindung und kön nen in jeder geeigneten Weise ausgeführt werden.
Wenn das Geschütz oder das Maschinen gewehr bei ständigem Anvisieren des Ziels gedreht wird, würde auch der Apparat aus .dei eingestellten mit dem Kurs des Ziels parallelen Lage gedreht, wenn nicht eine be sondere Zurückführungsvorrichtung vorge sehen wäre, die den Apparat dreht und ihn in solche Lage gegenüber dem Feuerrohr der Waffe zurückführt, dass der Rechenapparat (das Taucherlineal) fortwährend parallel mit dem Kurs des Ziels bleibt.
Die genannte Zurückführungsvorrichtung besteht aus einer Welle 66, die in einer an dem Gehäuse ange schlossenen Hülle 6 7 gelagert ist und ihre Drehbewegung aus der @Seitenrichtanordnun- gen des Geschützes erhält, und diese Dre hung mittels des Zahnradgetriebes 68, 69 der Welle 70 und des Schneekenradgetriebes 71, 72 an das Gehäuse .des Apparates überträgt.
In dem Schneckenrad 72 ist eine Lamellen kupplung 73 derart angeordnet, dass der Rechenapparat um die Achse 3 gedreht wer den kann gleichzeitig mit der Tätigkeit der Zurückführungsanordnung. Auf der Welle 3 ist zweckmässig ein Handrad 7.1 zur Einstellung der Lamellen kupplung angebracht.
Auf den Zeichnungen ist eine Ausfüh rungsform der Erfindung nur als ein Bei spiel dargestellt. Die verschiedenen Teile können natürlich auch durch andere ersetzt werden. Die verschiedenen Tramsmissions- elemente können durch andere verschiedener Art ersetzt werden. Der Apparat kann selbstverständlich auch mit Einstellungsvor richtungen für verschiedene Korrektionen ergänzt werden.