DE2710904A1

DE2710904A1 - Einrichtung zur kompensation von zielfehlern bei geschuetzen

Info

Publication number: DE2710904A1
Application number: DE19772710904
Authority: DE
Inventors: Norman Percy Barton
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1977-03-12
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2710904C2; US4142799A; GB1587714A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation von Zielfehlern bei Geschützen infolge von Fluchtungsabweichungen zwischen der Seelenachse des Geschützrohrs und der optischen Achse einer Zieleinrichtung.

Bei Geschützen für verhältnismäßig kurze Schußentfernungen, insbesondere von Kampffahrzeugen, hat sich die Verwendung eines Seelenfernrohrs zum Richten eines Geschützes für die Ziellinienjustierung bewährt« Wenn jedoch innerhalb einer kurzen Zeitspanne einige Schüsse abgefeuert werden, können die Erhitzung des Rohres und Witterungseinflüsse wie Regen oder kalter Seitenwind ein Verziehen des Rohres bewirken. Infolgedessen kann ein Richten mit Hilfe der Zieleinrichtung so fehlerhaft sein, daß ein Ziel in einer Entfernung von beispielweise 500 m nicht sicher getroffen wird. Das Zielen kann außerdem durch andere Fehler, beispielsweise durch Bewegungen des Rohres in der Rohrwiege, durch Kopplungsfehler zwischen dem Rohr und der Zieleinrichtung, durch Spiel oder durch Ungenauigkeiten des Entfernungsmessers oder der Zieleinrichtung beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompensation derartiger Fehler zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Der von der Marke ausgehende Lichtstrahl kann in das Bildfeld der Zieleinrichtung geworfen und das Bild der Marke als Richtmarke, als Eezugsmarke zur Einstellung der Zieleinrichtungsstrichplatte oder zur Schätzung der Durchbiegung oder des Verzugs des Geschützrohrs und anderer möglicherweise vorhandener Fehler verwendet werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich besonders in gepanzerten Kampffahrzeugen, bei welchen die Zieleinrichtung auf einem Zapfen mit Abstand von den Schildzapfen des Geschützes montiert und durch ein Parallelogrammgestänge mit dem Rohr gekuppelt ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. I eine Seitenansicht eines Geschützes

mit einer Einrichtung nach der Erfindung,

Pig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1

gezeigten Anordnung,

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Fig. 3 und 4 eine Seitenansicht und eine Draufsicht ähnlich den Pig. I und 2, die jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigen,

Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht einer

nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen eines

optischen Systems zur Projektion von Bildern in die optische Zieleinrichtung eines Geschützes,

Fig. 9A eine schematische Darstellung eines

alternativen optischen Systems zur Projektion von Bildern in die optische Zieleinrichtung eines Geschützes, und

Fig. 10 und 11 Ansichten von Vorsatzplatten, die

in einer Einrichtung nach der Er-

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findung als Marken Anwendung finden können und denen eine Lichtquelle zugeordnet ist.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist am Schutzschild 2 eines Geschützes 3 ein Gehäuse 1 angebracht. Das Gehäuse 1 beherbergt eine Lichtquelle 1 und ist mit einer Vorsatzplatte 5 versehen, die einen kreuzförmigen Schlitz 6 (Fig. 10) aufweist, der als Marke dient.

An oder nahe der Mündung des Geschützrohrs ist ein feststehender Spiegel 7 so angeordnet, daß ein durch den Schlitz 6 hindurchgeworfener Lichtstrahl auf den Spiegel 7 fällt, von welchem der unkollimierte Lichtstrahl zur Linse eines Kollimators 8 hin reflektiert wird, der ebenfalls auf dem Schutzschild 2 neben der Vorsatzplatte 5 und der Lichtquelle 4 und mit Bezug auf diese feststehend angeordnet ist. Der kollimierte Lichtstrahl vom Kollimator gelangt zu einem Prisma 9 in der Zieleinrichtung und von diesem aus in das normale optische System der Zieleinrichtung, wie es beispielsweise in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist. In diesem optischen System wird der kollimierte Strahl durch Spiegel 10, 11 und 12 und einen halbdurchlässigen Spiegel 13 zur Objektivlinse HJ des Vergrößerungssystems vollständig reflektiert, so daß ein Bild der Marke

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auf der Strichplatte des optischen Systems erscheint und durch das Okkular der Zieleinrichtung gleichzeitig mit einem entfernt liegenden Ziel gesehen werden kann.

Eine alternative Anordnung zur Projektion des reflektierten Bildes von dem an der Rohrmündung angeordneten Spiegel in das optische System der Zieleinrichtung des Geschützes ist in Fig. 9A gezeigt. Bei dieser Anordnung weist die Zieleinrichtung wiederum ein Prisma 9 und ein Objektiv 14 auf, von welchem aus das Bild eines Zieles auf die nicht gezeigte Strichplatte geworfen wird und in der üblichen Weise durch das Vergrößerungssystem der Zieleinrichtung gesehen werden kann. Die Anordnung ist so getroffen, daß der von einer Lichtquelle und einer Marke ausgehende unkollimierte Lichtstrahl von dem an der Rohrmündung angeordneten Spiegel reflektiert wird und sodann durch das Prisma 9 hindurchfällt, jedoch längs einer optischen Achse, die mit Bezug auf diejenige der Zieleinrichtung geneigt ist. Zwischen dem Prisma 9 und dem Objektiv ist eine Baugruppe 24 angeordnet, die eine Kollimationslinse 25 und ein Ablenkungsprisma 26 enthält. Die Brennweite der Linse 25 beträgt das Doppelte des Abstands zwischen dem Spiegel und der Zieleinrichtung und das Ablenkungsprisma ist so ausgebildet, daß es den reflektierten, die Marke darstellenden Lichtstrahl bezüglich der

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optischen Achse der Zieleinrichtung ausrichtet. Zum Gebrauch, wenn die Fluchtung der Rohrmündung mit den Strichplattenmarkierungen der Zieleinrichtung überprüft werden soll, wird die Baugruppe 24 in die in Fig, 9A in Vollinien dargestellte Stellung gebracht. Ansonsten ist die Baugruppe 24 in die mit strichpunktierten Linien dargestellte Stellung verschoben, damit das durch die Zieleinrichtung gesehene Bild des Zieles nicht durch das Vorhandensein der Baugruppe 24 beeinträchtigt wird« Gemäß einer noch weiteren Abwandlung können die Kollimationslinse 25 und das Ablenkprisma 26 gegenüber der öffnung des Objektivs 14 kleine Abmessungen aufweisen, so daß dann die Baugruppe 24 ständig in ihrer Gebrauchsstellung verbleiben kann, ohne daß die Klarheit oder die Intensität des Zielbildes wesentlich beeinträchtigt wird.

Befindet sich das Geschützrohr 3 in seinem normalen bzw. unverzogenen Zustand, d.h. in dem Zustand vor dem Feuern, so kann das Geschütz mit Hilfe eines in das Rohr eingesetzten Ziellinienprüfers gerichtet und die Strichplatte der Zieleinrichtung so justiert werden, daß ihre Nullmarke sich mit einem entfernten, zur Ziellinienprüfung verwendeten Ziel deckt. Danach kann durch geeignete Justierung des Spiegelsystems der Zieleinrichtung oder des Kollimationslinsensystems das Bild der Marke in

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Koinzidenz mit der Nullmarke oder einer anderen Koinzidenzmarke der Zieleinrichtungsstrichplatte gebracht werden. Ein späteres Verziehen oder ein Durchbiegen des Geschützrohrs bedingt eine entsprechende Bewegung des Spiegels 7 und folglich eine Abweichung des Bildes der Marke mit Bezug auf die Strichplatte der Zieleinrichtung, so daß sich also das Bild der Marke auf der Strichplatte außer Deckung mit der Koinzidenzmarke der Strichplatte bewegt. Die Richtung und die Größe dieser Verschiebung zeigen Richtung und Größe des Verzugs des Geschützrohres an.

Durch Verschiebung der Strichplatte der Zieleinrichtung (nicht gezeigt) kann die Koinzidenzmarke der Strichplatte wieder in Deckung mit dem Bild der Marke gebracht werden, und diese Strichplattenverschiebung kompensiert den Verzug des Rohres, wenn das Geschütz wieder gerichtet wird, während der Verzug des Rohres noch vorhanden ist.

Gemäß einer in den Fig. 3, ^ und 11 gezeigten abgewandelten Ausführungsform einer Kompensationseinrichtung ist nahe der Rohrmündung eines mit einem Schutzschild 2a versehenen Geschützes 3a ein Spiegel 7a fest angeordnet. Am Schutzschild 2a ist ein Gehäuse la montiert, das eine Lichtquelle beherbergt und eine Vorsatzplatte 5a mit einer Reihe von darin gebildeten Bohrungen 15 (Pig, 11) aufweist.

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Diese Bohrungen sind übereinander angeordnet und können in der gezeigten Weise vertikal ausgerichtet oder mit Bezug auf die Vertikalrichtung geneigt ausgerichtet oder im Bogen im wesentlichen vertikal angeordnet sein. Der Lichtstrahl wird vom Spiegel 7a zu einer einfachen Kollimationslinse 16 hin reflektiert, die relativ zum Gehäuse la feststehend angeordnet ist, und von dieser Kollimationslinse 16 gelangt der kollimierte Lichtstrahl zu einem Prisma 9a des optischen Systems einer Zieleinrichtung, so daß in die Zieleinrichtung eine Reihe von Leuchtpunkten, die Bilder der Bohrungen 15 darstellen, hineinprojiziert werden. Die Kollimationslinse 16 kann beispielsweise eine Brennweite von etwa 7,8 ra und einen Durchmesser von 15 cm haben. Als wirksamer Teil dient dann ein mittiger vertikaler Ausschnitt mit einer Weite von etwa 5 cm.

Die Zieleinrichtung weist eine ballistische Strichplatte mit einer Nullmarke zur Ziellinienprüfung und eine Reihe von den Bohrugen 15 entsprechenden Punkten auf, welch letztere so angeordnet sind, daß sie das Richten des Geschützes bei einer der Anzahl der Bohrungen 15 (beim dargestellten Ausführungsbeispiel 4) entsprechenden Anzahl von Rohrerhöhungen ermöglichen, um in einer entsprechenden Anzahl von Entfernungsbereichen Ziele unter Verwendung

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von Hochgeschwindigkeitsmunition bekämpfen zu können. Es können selbstverständlich auch andere, anderen Munitionsarten und/oder anderen Geschützen angepaßte Markierungen Anwendung finden. Die Leuchtpunkte liegen derart relativ zueinander, daß sie, wenn sie in der Zieleinrichtung als Bild sichtbar sind, genau mit den vier Punkten der Zieleinrichtungsstrichplatte zur Deckung gebracht werden können, indem das Spiegelsystem der Zieleinrichtung justiert wird. Eine Durchbiegung des Geschützrohres würde dann eine Abweichung von dieser Deckungsposition bewirken und die Verwendung einer der Leuchtmarken anstelle der entsprechenden lichtundurchlässigen Marke der Zieleinrichtungsstrichplatte würde dann die Durchbiegung des Rohres und andere, oben erwähnte Fehler berücksichtigen·

Wie schon erwähnt, wird eine ballistische Strichplatte verwendet. Findet jedoch ein Entfernungsmesser Anwendung, so wird die Betriebsweise der Anordnung so abgewandelt, daß für jeden Juetiervorgang zur Kompensation der Rohrdurchbiegung oder anderer Fehler der Entfernungsmesser in seine Nullstellung gebracht und sodann die Korrektur durch Justierung der Zielfernrohrstrichplatte vorgenommen wird, um die Nullmarke mit dem Bild der Marke zur Deckung zu bringen.

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Obwohl die Einrichtung mit Ausnahme des den Lichtstrahl zum Kollimator reflektierenden Spiegels gemäß der obigen Beschreibung am Schutzschild montiert ist, kann die Einrichtung selbstverständlich auch auf andere Weise feststehend mit Bezug auf die Rohrwiege 21 montiert sein. Beispielsweise kann gemäß Fig. 7 eine aus einem Gehäuse Ib mit einer Vorsatzplatte 5b und einem Kollimator 8b bestehende Einheit auf einem zusammen mit dem Rohr 3b schwenkbaren Zapfen 22 angeordnet sein.

Eine weitere Abwandlung der Erfindung, die in den Pig· 5 und 6 dargestellt ist, kann Anwendung finden, wenn ein Fahrzeug keinen Schutzschild aufweist. Gemäß dieser Abwandlung sind eine Lichtquelle und ein Lichtdiffusor in einem Gehäuse Ic mit einer Vorsatzplatte 5c untergebracht, welch letztere Schlitz- oder Lochmarken aufweist. Die Vorsatzplatte 5c und eine Kollimationslinse 17 sind so angeordnet, daß sie in einer durch die Achse der Schildzapfen 23 verlaufenden Ebene und etwa mit gleichem Abstand von dieser Achse beiderseits derselben liegen.

Die genannte Ebene verläuft senkrecht zur Seelenachse des Rohres, wenn sich dieses in der Mitte entweder

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seines Gesamterhöhungsbereiches oder des taktisch am meisten gebräuchlichen Erhöhungsbereiches befindete Die Lichtquelle und die Kollimationslinse 17 sind am Geschützturm in dieser Stellung befestigt und ein Spiegel 7c ist an oder nahe der Mündung des Rohres 3c angeordnet. Diese Anordnung stellt sicher, daß der Gesamtabstand von der Vorsatzplatte 5c über den an der Rohrmündung angeordneten Spiegel 7c zur Kollimationslinse nahezu konstant bleibt (ist dies nicht der Fall, so können Fehler von einigen Minuten auftreten). Es ist jedoch ein Fehler vorhanden, der gleich dem Ausdruck

(1 - cos U ) (dl + d2)

^fk

ist, wobei ex, der vom Geschützrohr durchlaufene Schwenkwinkel, dl + d2 die Summe der Abstände der Linse und der Lichtquelle von der Schildzapfenachse und f, die Brnnweite der Kollimationslinse ist. Dieser Fehler bedingt, daß der kollimierte Strahl die Linse etwas mehr parallel zur Seelenachse verläßt, wenn das Geschützrohr eine mehr oder weniger große Erhöhung als in der genannten Mittelstellung hat. Es ist klar, daß dieser Fehler Null ist, wenn Linse und Lichtquelle sich beide auf der Schildzapfenachse

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befinden, was jedoch nicht realisierbar ist, wenn sich die Linse in der Linie zwischen der Zieleinrichtung und dem an der Rohrmündung befindlichen Spiegel befindet. Dieser Fehler kann nahezu vollständig eliminiert werden, indem hinter der Kollimationslinse 17, von welcher nur ein mittiger vertikaler Ausschnitt verwendet wird, ein Prisma 18 mit geeigneter Ablenkung angeordnet wird. Die Öffnung des Prismas ist die gleiche wie diejenige der Kollimationslinse. Dieses Prisma ist an der gleichen Halterung wie die Linse befestigt, so daß, wenn sich das Rohr in der Mitte des obengenannten Erhöhungsbereiches befindet, der kollimierte Strahl unter dem die minimale Ablenkung bedingenden Winkel in das Prisma eintritt. Die Ablenkungsrichtung ist so gewählt, daß der senkrecht zur Schildzapfenachse gemessene Winkel zwischen dem kollimiert.m Strahl und dem Rohr vergrößert wird. Eine Änderung der Rohrerhöhung (nach oben oder unten) bedingt, daß der kollimierte Strahl unter einem anderen Winkel als dem die minimale Ablenkung ergebenden Winkel in das Prisma einfällt, so daß sich eine größere Ablenkung ergibt. Durch Wahl eines geeigneten Wertes der Prismenablenkung wird sichergestellt, daß die Vergrößerung der Ablenkung fast genau gleich dem oben erwähnten Fehler ist. Durch das Prisma 16 hindurchfallendes Licht fällt auf die Oberbzw. Frontseite eines optischen Körpers 19, von welcher

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es in ein Fernrohr 20 der optischen Zieleinrichtung reflektiert wird. Die Unter- bzw. Rückfläche des optischen Körpers ist versilbert und reflektiert eine Darstellung des Zieles in das Fernrohr 20. Die Visierlinie zum Ziel ist mit A bezeichnet.

Berechnungen und Versuche zeigen, daß bei einem Fahrzeug, wenn die Lichtquelle und der Kollimator einen gegenseitigen vertikalen Abstand von etwa 35 cm haben und der Spiegel von diesen einen Abstand von etwa 4,8 m hat, ein Prisma mit einer Ablenkung von 1 einen Fehler von bis zu ^¹ an allen Stellen eines 30 ° umfassenden Erhöhungsbereiches auf weniger als 5^fl reduziert. In diesem Fall ist wegen des kurzen Abstands zwischen der Zieleinrichtung und den Schildzapfen mit einer Linse mit einer Höhe von 20 cm ein Gebrauch innerhalb des gesamten Winkelbereiches von 30 möglich. Das Prisma mit einer Ablenkung von 1 wäre achromatisch.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurde davon Gebrauch gemacht, eine unmittelbar beobachtbare Darstellung des Fluchtungsfehlers zwischen der Rohrmündung und der Zieleinrichtung zu erzeugen. Diese Darstellung kann dann als Grundlage für die Korrektur dieses Fluchtungsfehlers verwendet werden. Es ist jedoch

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klar, daß auch andere Möglichkeiten im Rahmen der Erfindung liegen, beispielsweise die Anwendung eines lichtelektrischen Positionsabtasters, auf welchem das Bild der Marke erzeugt wird. Ein möglicherweise vorhandener Fluchtungsfehler könnte dann elektrisch gemessen und hinsichtlich Größe und/oder Richtung direkt abgelesen oder in einen Rechner eingespeist werden, um ihn mit anderen Zielfehlern zu vergleichen, oder es kann ein Signal zum Antrieb einer servogesteuerten automatischen Justiereinrichtung erzeugt werden.

Im Prinzip können alle beschriebenen Ausführungsformen anstelle der direkten visuellen Beobachtung des Bildes der Marke mit einem lichtelektrischen Abtaster arbeiten. Jedoch erfordern lichtelektrische Abtaster eine gewisse minimale Beleuchtungsintensität, um zufriedenstellend arbeiten zu können, die größer als diejenige eines geeigneten visuellen Systems sein kann. Aus diesem Grunde ist es im allgemeinen zweckmäßiger, für die fotoelektrische Abtastung eines Pluchtungsfehlers zwischen Zieleinrichtung und Rohrmündung ein vollkommen getrenntes optisches System vorzusehen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der fotoelektrische Abtaster auf der gleichen Halterung wie die Zieleinrich-

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tungsstrichplatte gehaltert, so daß nach einer anfänglichen Justierung der Fluchtung des Rohres mit der Zieleinrichtung (beispielsweise mit Hilfe eines im Rohr anzuordnenden Ziellinienprüfers) und der folgenden Koinzidenzeinstellung des lichtelektrischen Positionsabtasters mit dem Bild der Marke eine spätere Abweichung von dieser Koinzidenz durch den lichtelektrischen Abtaster festgestellt wird. Eine Wiederherstellung dieser Koinzidenz unter Verwendung irgendeiner der beschriebenen Einrichtungen würde dann den Fluchtungsfehler zwischen dem Rohr und der Zieleinrichtung korrigieren.

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Claims

Patentansprüche

..!Einrichtung zur Kompensation von Zielfehlern bei GescTrÖtzen infolge von Fluchtungsabweichungen zwischen der Seelenachse des Geschützrohrs und der optischen Achse einer Zieleinrichtung, gekennzeichnet durch eine Marke (6) und einen Kollimator (8), welche beide von der Mündung des Geschützrohrs (3) entfernt und relativ zueinander feststehend auf dem Geschütz (2) angeordnet sind, weiter durch einen an der Mündung des Geschützrohrs angeordneten feststehenden Spiegel (7), der einen von der Marke ausgehenden unkollimierten Lichtstrahl zum Kollimator reflektiert, und durch eine mit Bezug auf die optische Achse der Zieleinrichtung feststehende Koinzidenzmarke, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der vom Spiegel reflektierte Lichtstrahl nach dem Durchgang durch den Kollimator ein der Koinzidenzmarke überlagertes Bild der Marke erzeugt, derart, daß eine spätere Abweichung der Seelenachse von der optischen Achse der Zieleinrichtung zu einer entsprechenden Verschiebung des Bildes der Marke mit Bezug auf die Koinzidenzmarke führt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ablenkmittel (9, 10, 11, 12, 13), welche den reflektierten Lichtstrahl in das Bildfeld der Zieleinrichtung lenken.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel einen halbdurchlässigen Spiegel (13) aufweisen, der im Bildfeld der Zieleinrichtung liegt, derart, daß das EiId der Marke und das Bild eines entfernten Zieles gleichzeitig in der Zieleinrichtung sichtbar sind,
ho Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel ein Ablenkprisma (26) aufweisen, durch welches der reflektierte Lichtstrahl hindurchfällt.
5. Einrichtung nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkprisma (26) kleine Abmessungen mit Bezug auf die Öffnung der Zieleinrichtung aufweist und sich ständig im Bildfeld derselben befindet.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkprisma (26) in einer beweglichen Baugruppe (24) angeordnet ist, die in das Bildfeld der Zieleinrichtung bewegt werden kann, wenn die Fluchtung zwischen der Seelenachse und der optischen Achse der Zieleinrichtung überprüft werden soll, und welche während der übrigen Zeit aus dem Bildfeld herausbewegt werden kann.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke (5c) und der Kollimator (17) in

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einer durch die Schildzapfenachse des Geschützes verlaufenden Ebene und mit im wesentlichen gleichen Abständen von der Schildzapfenachse angeordnet sind, wobei die genannte Ebene senkrecht zur Seelenachse verläuft, wenn sich das Geschützrohr in der Mitte seines Erhöhungsbereiches befindet.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenkprisma (18) hinter dem Kollimator in der Achse des reflektierten Lichtstrahls angeordnet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke durch eine Lichtquelle (4), die sich in einem Gehäuse (1) mit einer Vorsatzplatte (5) befindet, und eine öffnung (6) in der Vorsatzplatte gebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsatzplatte (5a) eine Anzahl von markenbildenden öffnungen (15) aufweist, die jeweils einer Entfernungsmarke einer ballistischen Strichplatte der Zieleinrichtung zugeordnet sind.

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