Verfahren und Einrichtung zur Messung von Gescho?geschwindigkeiten.
Es sind bereits zahlreiche Methoden vor- geschlagen worden, um die Geschwindigkeit von Geschossen zu messen. Die bekannten zur Darchführung dieser Verfahren dienenden Einrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, da? sie zum mindesten teilweise in der Geschossflugbahn selbst liegen müssen.
Es sei in diesem Zusammenhang nur auf das ballistische Pendel und den Apparat von Le Boulengé (1864) verwiesen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass es auBer- ordentlich schwierig ist, die zur Messung die- nenden Apparaturen in die GeschoBflugbahn zu verlegen.
Es wurde deshalb auch versucht, vermittelst optischer Messungen die Geschoss- geschwindigkeit festzustellen. Die Intensi täten, die zur Verfügung stehen, sind jedoch so klein, dass es bis heute nicht gelungen ist, mittels gewöhnlicher Photozellen einwand- freie. Gesehossgesehwindigkeitsmessungen vorzunehmen.
Gegenstand vorliegender Erfindung bildet nun ein Verfahren, bei welchem die Zeit, die das GeschoB für die Zurücklegung eines bestimmten Weges erfordert, durch Liehtinten sitätsänderungen festgestellt wird, und zwar dadurch, da? zur Feststellung der Lichtinten sitätsänderungen Photozellen in Verbindung mit Elektronenvervielfachern verwendet werden.
Die Verbindung von Photozellen mit Elek tronenvervielfachem ermöglicht, die geringen Intensitätsänderungen, die beim Durchgang des Geschosses durch zwei Punkte entstehen, so zu verstärken, da? eine sofortige Registrie rung des Zeitintervalles möglich ist und damit die Geschossgeschwindigkeit direkt bestimmt werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zwei Photozellen in Verbindung mit Elektronenvervielfachern und die zur Anvisierung von zwei Punkten der Geschossflugbahn notwen- dige Optik in einem Gehäuse auf, welches so gelagert ist, dass sowohl die Einstellungen vom Geschütz (Seite und Elevation) sowie die Neigung zur Anvisierung der Geschossflugbahn eingestellt werden k¯nnen.
An diesem Gehäuse kann ferner eine Beobachtungseinrichtung angebracht sein. vermittelst welcher zwei am Geschütz angebrachte Marken anvisiert werden können, damit der Abstand vom Geschütz bestimmt werden kann.
Es sind zahlreiche Einrichtungen denkbar, um zur Durchführung des erfindungsgemä- Ben Verfahrens zu dienen. Einige beispielsweise Ausführungsformen sind in den beilie genden Zeichnungen in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
In Fig. 1 ist schematisch ein Geschütz sowie die zur Messung der Gescho?geschwindigkeit dienende Einrichtung dargestellt.
Aus dem Geschütz l wird ein Geschoss 2 ? abgefeuert, das sich auf der Flugbahn 3 bewegt. Zwei Punkte dieser Gescho?flugbahn, 4 und 5, die einen Abstand von etwa 20 m auf der Gescho?flugbahn besitzen, werden nun für die Messung herangezogen bezw. der Durchgang des Geschosses durch diese beiden Punkte festgestellt und aus der Zeit, die zwischen dem Durchgang des Geschosses durcli die Punkte. 4 und 5 verstreicht, die Geschwin digkeit desselben festgestellt.
In dem Gehause 6 befinden sich zwei Spiegel 7 und 8, wovon Spiegel 7 Punkt 5 anvisiert und Spiegel 8 Punkt 4. Die Spiegel 7 und 8 werfen die auf sie fallenden Strahlen auf einen weiteren Spiegel 9. Spiegel 9 reflektiert die vom Spiegel 8 ankommenden Strahlen durch eine Öffnung 10 im Spiegel 7 auf die Schlitzblende 11. Im Seblitz 11 wird demnach ein Bild des Punktes 4 und umgekehrt im Schlitz 12 ein Bild des Punktes 5 erzeugt.
Es ist einleuchtend, dass beim Durchgang eines Geschosses durch die Punkte 4 und 5 Lichtintensitätsänderungen entstehen, die nun durch die Spiegeloptik auf die Schlitze 11 und 12 übertragen werden. Unmittelbar hinter den Schlitzen 11 und 12 befinden sich zwei Photozellen in Verbindung mit Elektronen- vervielfachern 13 und 14, die die Intensi tätsänderungen verstärken. Über ein Kabel 15 sind die Elektronenvervielfacher 13 und 14 mit einem weiteren Verstärker 16 verbunden.
Das Gehäuse 6 ist nun in einem Rahmen 17 drehbar gelagert. Rahmen 17 ist wiederum auf einem Stativ 18 ebenfalls drehbar befestigt. Damit ist es möglich, das Gehause genau so einzustellen, dass die Spiegel 7 und 8 die Punkte 4 und 5 anvisieren.
Die gezeichnete Achse a-a ist in jedem Fall parallel zur Kanonenrohrachse bezw. zur Gescho?bahn einzustellen. Auf der Achse erv ist schliesslich noeh eine Beobachtungseinrichtung 19, beispielsweise ein Fernrohr, angebracht. vermittels welchem erm¯glicht wird, durch Anvisierung zweier Marken 20 und 21 am Gesch tz den Winkel a und damit die Entfernung der Einrichtung vom Geschütz festzustellen. Dies ist notwendig, um den genauen Abstand der anvisierten Punkte zu bestimmen.
Bei der Einrichtung nach Fig. 1 k¯nnen nun die vom Elektronenvervielfacher 13 und vom Elektronenvervielfacher 14 ausgehenden Impulse in einer nicht dargestellten Einrich- tung registriert werden und aus der zwischen den einzelnen Impulsen liegenden Zeit die Gesehossgeschwindigkeit direkt ermittelt wer den. Die direkte Ermittlung ist beispielsweise in einfacher Weise durch Verwendung von mit einer Skala versehenem Papier zur Aufzeichnung der Impulse denkbar.
Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel besitzt jedoch den Nachteil, da? infolge des gekreuzten Strahlenganges der Abstand der Apparatur vom Geschütz festgestellt werden muss, was eine Erschwerung der Messung bedeutet.
In den Fig. 2 und 3 isteine Ausfiihrung dargestellt. bei der die Abstandsmessung wegfallt. Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau dieser Ausführungsform und Fig. 3 den Strahlengang.
In zwei Zylindern 22 und 23, deren Ach- sen parallel stehen, ist je ein Spiegel 24 und 25 angeordnet. Diese Spiegel 24 und 25 reflektieren ähnlich wie beim Ausführungsbei- spiel nach Fig. 1 auf zwei Spiegel 26 und 27.
Die Spiegel 26 und 27 vereinigen die auf sie fallenden Strahlen auf den Schlitzblenden 28 und 29 und erzeugen dort ein Bild des Geschosses 2. Hinter den Schlitzblenden 28 und 29 sind wiederum zwei Photozellen in Verbindung mit Elektronenvervielfachern 30 und 31 angebracht. Der Elektronenvervielfacher 28 steht in Verbindung mit einer Laufzeit- kette 32. Laufzeitkette 32 wiederum ist elek- trisch mit einem Kallirotron 33 verbunden.
Der Elektronenvervielfacher 31 steht ebenfalls mit dem. Eallirotron 33 über ein DÏmpfungsglied d 34 in Verbindung. Dieses Kallirotron stellt eine Kippschaltung dar, die durch den einen Impuls zum einmaligen Kippen gebracht wird und durch den zweiten Impuls zurückkippt. Kommen nun die Impulse gleichzeitig an, so kippt die Schaltung nicht ; das Anzeigeinstrument 35 zeigt keinen Ausschlag. Verharrt dagegen die Schaltung kurze Zeit in gekipptem Zustand, so flieBt durch das Anzeigeinstrument eine diesem Zeitintervall entsprechende Strommenge.
In Fig. 3 ist der Strahlengang, beispielsweise im Zylinder 22, vergrössert dargestellt.
Die praktisch parallel auf den Spiegel 24 auftreffenden Strahlen werden über Spiegel 26 auf die Sehlitzblende 28 reflektiert, wo ein Bild des Geschosses 2 erzeugt wird. Unmittelbar hinter der Schlitzblende 28 befindet sich die Photozelle mit angeschlossenem Elek- tronenvervielfacher 30, in welchem in bekannter Weise die auffallende Lichtintensität bei gleichzeitiger Verstärkung in eine Spannung umgewandelt wird.
Die Wirkungsweise der in Fig. 2 und 3 dargestellten Einrichtung ist folgende :
Die Zylinder 22 und 23, die eine Spiegeloptik oder auch eine Linsenoptik enthalten, sind in einem Abstand von etwa 1 bis 2 m parallel zueinander aufgestellt.
Das Geschoss 2 wird nun beim Durchfliegen der durch die Zylinder 22 und 23 an visierten Punkte eine Lichtintensitätsände- rung in den Photozellen und dadurch eine Stromänderung sowohl am Elektronenvervielfacher 30 wie 31 verursachen, wobei diese IntensitÏtsÏnderungen je nach der GeschoBge schwindigkeit um eine bestimmte Zeit aus- einander liegen.
Bei Geschwindigkeitsmessungen von Geschossen handelt es sich jedoch stets nur darum, festzustellen, wie groB die Differenz der tatsÏchlichen von der verlangten vorge schriebenen Geschossgesehwindigkeit ist. Beträgt die vorausbestimmte GeschoBgeschwin digkeit800m.proSek.,.so' ist bekannt, in welchem Zeitintervall sich die Intensitäts- änderungen zwischen den Elektronenverviel- fachem 30 und 31 folgen werden. Eine Abweichung von dieser vorausbekannten Ge schwindigkeib wird daher eine Differenz in diesem vorausbestimmten Zeitintervall bewirken. Diese Tatsache wird bei dem Beispiel nach Fig. 2 ausgenützt.
Der Elektronenver- vielfacher 30 steht mit einer Laufzeitkette 32 oder einem Eunstkabel in Verbindung, welches genau auf diejenige Laufzeit einge- stellt ist, die der verlangten GeschoBgeschwin digkeit, d. h. der Zeit, die bei dieser Geschoss- gescbwindigkeit zwischen den Impulsen der Elektronenvervieliacher 30 und 31 liegt, ent- spricht
Der Elektronenvervielfacher 31 steht nun tuber ein Dämpfungsgliedt 34 mit einem Kalli- rotron 33 in Verbindung. Ebenfalls ist der Elektronenvervielfacher 30 über die Laufzeib kette 32 mit dem Kallirotron verbunden.
Es ist klar, daB nunmehr bei einer Ge schwindigkeitsmessung, bei welcher die Ge- sohossgesehwindigkeit genau der Einstellung an der Laufzeitkette 32 entspricht, die Impulse des Elektronenvervielfachers 30 und 31 gleichzeitig am Eallirotron eintreffen. An dem mit dem Kallirotron verbundenen Instrument 35, das Differenzen anzeigt, wird demnach kein Ausschlag festgestellt werden. können. Dagegenj werden alle Abweichungen von derjenigen Gesehossflugzeit, die kleiner oder gröBer isb als die an der Laufzeitkette 32 eingestellte Verzögerung, sofort am Instrument t 35 durch einen Ausschlag festgestellt werden können.
Mithin ist durch den Ausschlag am Instrument 35 eine Abweichung, und zwar gr¯?enmÏ?ig, von der normalen ver langten Gesehossgeschwindigkeit ablesbar.
Wird nun die Laufzeitkette 32 variabel ausgebildet, so können an ihr sämtliche ge gebenen GeschoBgeschwindigkeiten eingestellt und damit die jeweiligen Abweichungen am Instrument abgelesen werden.
Die Ausbildung einer variablen Laufzeit- kette ist jedoch ziemlich kostspielig. Eine variable Laufzeitkette wird deshalb nur dann vorgesehen werden, wenn mit der Apparatur Gesehossgesehwindigkeiten von etwa 200 bis 1000 m pro Sek. gemessen werden sollen.
Handelt es sich jedoch darum, Gescho?gesehwindigkeiten, die nur um 100 bis 200 m pro Sek. differieren, zu vermessen, so ist es einfacher, die Laufzeitkette 32 fest und die Zylinder 22 und 23 verschiebbar auszubilden.
Es ist ja einleuchtend, da. eine Versehiebung der Zylinder 22 und 23 gegen- bezw. auseinander eine Verkleinerung bezw. Ver grösserung der zwischen den Impulsen der Elektranenvervielfacher 30 und 3 liegemclen Zeit bedeutet.
Wie bereits erwähnt, ist diese Ausführung infolge der notwendigen rÏumlichen Be grenzung der Apparatur nur dann möglich, wenn Geschossgeschwindigkeiten, die nur um 100 bis 200 m pro Sek. auseinanderliegen, gemessen werden sollen. Es kann dann der Abstand, den die Zylinder 22 und 23 voneinan- der aufweisen müssen, damit die Impulse unter Einschlu? der festen Laufzeitkette gleichzeitig am Eallirotron eintreffen, genau ermittelt werden. Die Abweichungen von der Normalgeschwindigkeit werden dann wie derum, wie gezeigt, am Instrument 35 abgelesen.
An Stelle der elektrischen Laufzeitkette kannselbstverständlichauchirgendeine Einrichtung verwendet werden, mit der ein vom EIektronenvervielfacher ausgehender Impuls um eine bestimmte feste oder veränderliche Zeit verzögert werden kann.
Bei der bisherigen Darstellung wurde davon ausgegangen, dass die Messungen bei Tageslicht vorgenommen werden. Die Apparatur erlaubt jedoch, in einfacher Weise die Messungen bei Nacht vorzunehmen. Es sind zu diesem Zwecke im Strahlengang beispielsweise unter Zuhilfenahme von halbversilberten Spiegeln entsprechende Lichtquellen vor- zusehen, die das Geschoss bei seinem Durchgang durch die anvisierten Punkte beleuchten.
Das Gescho? wird dann bei seinem Durchgang durch diese Punkte das auffallende Licht reflektieren und wiederum eine Inten sitätsänderung verursaehen, die in genau derselben Weise wie bei Messungen bei Tageslicht durch die Photozellen in Verbindung mit den Elektronenvervielfachern aufgefans gen und weitergeleitet wird.
Die gezeigten Aussführungsbeispiele zei gen einfache Möglichkeiten, um das erfin- dungsgemässe Verfahren zu realisieren. Selbst- verständlich Ist es jedem Fachmann möglich, zahlreiche weitere Ausführungsbeispiele anzugeben, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.