DE278220C

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Publication number: DE278220C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 278220 KLASSE 42 c. GRUPPE

Firma CARL ZEISS in JENA.

der Lotlinie abzuweichen hat.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. April 1913 ab.

Die Erfindung betrifft Instrumente zur Bestimmung desjenigen Winkels, um den die Verbindungslinie eines sich fortbewegenden Luftfahrzeugs mit einem auf der Erde sich befindenden Ziel im Augenblick des Auslösens eines Geschosses von der Lotlinie abzuweichen hat, wenn das Geschoß dieses Ziel treffen soll. Nach einem bekannten Verfahren geschieht die Bestimmung dieses Abweichungswinkels

ίο unter Ermittlung der Zeit, die ein Objekt zum Durchlaufen eines gewissen Gesichtsfeldwinkels braucht. Bisher wurde, um die Einstellung des Abweichungswinkels mit Hilfe einer Skala zu ermöglichen, dieser Gesichtsfeldwinkel immer gleichgemacht, so daß, da die Größe dieses für alle Höhen gleichen Winkels so gewählt werden muß, daß bei kleinen Flughöhen die Zeit, die ein Ziel zum Durchlaufen dieses Winkels braucht, praktisch brauchbar ist, diese Zeit bei großen Höhen unvorteilhaft lang wird. Wird nun, um diesen Nachteil herabzumindern, wie bisher gelegentlich geschehen, für verschiedene Flughöhen die Größe des Gesichtsfeldwinkels stufenweise so gewählt, daß sich immer gut brauchbare Beobachtungszeiten ergeben, so muß mit jeder Höhenstufe, für die ein besonderer Gesichtsfeldwinkel gewählt wird, auch eine besondere Skala für die Einstellung des Abweichungswinkeis vorgesehen werden, oder — wenn die Einstellung dieses Winkels erfolgt, nachdem seine Größe aus einer Tabelle ermittelt worden ist — eine besondere Tabelle vorhanden sein. ■ .

Ein der Erfindung entsprechendes Instrument ermöglicht nun, die gegenseitigen Unterschiede der Beobachtungszeiten in verschiedenen Höhen dem jeweiligen Bedürfnis entsprechend auszugleichen, und zwar unter Vermeidung der oben genannten Nachteile bei der Einstellung des Abweichungswinkels, dadurch, daß mit Hilfe einer mit Höhenwerten bezifferten Skala jeder Höhe ein bestimmter, mit wachsender Höhe abnehmender Gesichtsfeldwinkel zugeordnet ist.

Ist darüber verfügt, wie der Gesichtsfeldwinkel zur Lotlinie liegen soll, so läßt sich mit Hilfe der folgenden bekannten Beziehungen des Gesichtsfeldwinkels, des Abweichungswinkels, der Flughöhe und der Geschwindig- keit des Fahrzeugs zueinander leicht die allgemeine Regel angeben, nach der die Einteilung der Skala zur Einstellung des Gesichtsfeldwinkels und die Verbindung derselben mit der die Größe des letzteren ändernden Vorrichtung zu erfolgen haben.

Bei einem mit der Geschwindigkeit υ in der Höhe H fliegenden Fahrzeug ist der Abweichungswinkel α, um den die Verbindungslinie des Fahrzeugs und eines Zieles im Augen-

blick des Auslösens eines Geschosses gegen die Lotlinie geneigt sein muß, wenn das Geschoß dieses Ziel treffen soll und der Luftwiderstand vernachlässigt wird, bestimmt durch die bekannte Gleichung

2H

tga =

Es sind die für die praktische Verwendung wichtigsten Lagen des Gesichtsfeldwinkels zur Lotlinie diejenige, bei welcher der eine der Schenkel des Gesichtsfeldwinkels für alle Höhen mit der Lotlinie zusammenfällt und diejenige, bei der dieser Winkel sich für alle Höhen gleich weit zu beiden Seiten der Lotlinie erstreckt. Liegt der erste dieser beiden besondern Fälle vor, soll also der eine Schenkel jenes Gesichtsfeldwinkels.bei. allen Höhen mit der Lotlinie zusammenfallen, so besteht, wenn β diesen Winkel bedeutet und t die Zeit ist, die der beobachtete Gegenstand braucht, um den Winkel β zu durchlaufen, die Beziehung

Setzt man diesen Wert für υ in die Gleichung (1) ein, so ergibt sich

tgß

ζ Η

Will man also die Einstellung des Abweichungswinkels mit Hilfe einer nicht räumlichen Skala vornehmen, was nur möglich ist, wenn dabei nicht mehr wie zwei veränderliche Größen zu berücksichtigen sind, so muß der Gesichtsfeldwinkel, wenn er nicht, wie bisher, für alle Höhen gleich groß sein soll, abhängig von der Flughöhe sein. Da ferner bei einem der Erfindung entsprechenden Instrument mit wachsender Flughöhe die Beobachtungszeit nicht zunehmen soll, so muß das Abhängigkeitsverhältnis zwischen dem Gesichtsfeldwinkel und der Flughöhe sich durch eine Gleichung ausdrücken lassen, nach der mit wachsender Flughöhe der Gesichtsfeldwinkel kleiner wird. Man kann also z. B. die Skala und ihre Verbindung mit der die Größe des Gesichtsfeldwinkels ändernden Vorrichtung so wählen, daß der zu irgendeinem Höhenwert der Skala gehörende Gesichtsfeldwinkel jeweils so groß ist, daß die Gleichung erfüllt ist

worin C und k Apparatkonstanten bedeuten.

Erstreckt sich entsprechend dem zweiten der oben angeführten besonderen Fälle der Gesichtsfeldwinkel für alle Höhen gleich weit zu beiden Seiten der Lotlinie, so besteht die Beziehung

ν =

2tg

(4)

Setzt man diesen Wert für ν in die Gleichung (1) ein, so ergibt sich

tga = -

2 H

(5)

In diesem Falle kann bei mit wachsender Höhe abnehmendem Gesichtsfeldwinkel die Einstellung des Abweichungswinkels für alle Höhen mit ein und derselben Skala geschehen, z. B. wenn .

oder die Gleichung

tgA ₌ ^

^g 2 H^k

gewählt wird.

Liegt der Einteilung der zur Einstellung des Gesichtsfeldwinkels dienenden Skala die Gleichung

zugrunde, so sind solche Instrumente von besonderer Eigenart, bei denen die Konstante k gleich ι oder ¹Z₂ ist. Für k= 1 z. B. wird, wenn der erstere der beiden Fälle vorliegt,

tgß =

C_

so daß Gleichung (2) sich schreiben läßt

Bei jeder Flughöhe hängt dann die Zeit, die ein Objekt zum Durchlaufen des Gesichtsfeldwinkels braucht, nur von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Wird also die Skala und ihre Verbindung mit der die Größe des Gesichtsfeldwinkels ändernden Vorrichtung so gewählt, daß

C

tgß =

ist, so ist für gleiche Fluggeschwindigkeiten die Beobachtungszeit für alle Höhen gleich groß. Es sei auch hervorgehoben, daß in

diesem Falle an Stelle der Flugzeit oder neben derselben an der die Beobachtungsdaüer zeigenden Einrichtung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vermerkt sein kann.
Wird die Konstante k gleich V₂ gewählt, so wird, wenn wieder derselbe Fall vorliegt,

und Gleichung (3) läßt sich schreiben

' 2

C-

tga = .

Ist also jene Skala und ihre Verbindung mit der die Größe des Gesichtsfeldwinkels ändernden Vorrichtung so gewählt, daß

^P = TrW

ist, so ist bei Einstellung des Abweichungswinkeis nur noch eine einzige veränderliche Größe zu berücksichtigen, so daß nach Ermittlung der Zeit, die ein Objekt zum Durchlaufen des Gesichtsfeldwinkels braucht, der Abweichungswinkel, der notwendig wäre, wenn der Fall des Geschosses im lüftleeren Raum erfolgen würde, an einer nach Zeitwerten bezifferten, eindimensionalen Skala eingestellt werden kann. Soll aber der Luftwiderstand berücksichtigt werden, so muß auch in diesem Falle eine zweidimensionale Skala vorgesehen sein, die dann ebenso ausgeführt sein kann, wie sie in allen andern Fällen auch dann erforderlich ist, wenn der. Luftwiderstand nicht berücksichtigt wird.

Die zur Einstellung des Abweichungswinkels dienende Skala kann vorteilhaft so ausgestaltet sein, daß eine Anzahl Linien, die Höhenlinien, von einer Schar von Kurven, den Zeitlinien, geschnitten werden, wobei bei beliebig gewählten Höhenlinien die Zeitlinien die Verbindungskurven solcher Höhenlinienpunkte sind, die jeweils für die der zugehörigen Höhenlinie entsprechende Höhe bei ein und derselben Beobachtungszeit den notwendigen Abweichungswinkel bestimmen. Vernachlässigt man den Luftwiderstand, so lassen sich die Abweichungswinkel mit Hilfe der oben angeführten Gleichungen leicht ermitteln und somit auch die Zeitkurven bestimmen. Bei Berücksichtigung des Luftwiderstandes aber muß der Abweichüngswinkel gegenüber dem beim Fall des Geschosses im luftleeren Raum für die gleiche Höhe und dieselbe Beoabachtungszeit notwendigen kleiner sein, da der Luftwiderstand die Fallweite des Geschosses verringert. Diesem Umstände kann leicht Rechnung getragen werden, indem nicht die nach den vorstehenden Formeln errechneten, sondern gegen diese um einen durch Versuche oder Rechnung zu bestimmenden Betrag entsprechend verschobene Zeitlinien in die Skala eingetragen werden. Natürlich bestimmt der Schnittpunkt einer dieser Zeitlinien mit einer Höhenlinie nur bei dem Luftzustande, der bei den Versuchen herrschte, oder der der Rechnung zugrunde gelegt war, den richtigen Abweichungswinkel. Sind die Dimensionen der Skala aber groß genug, so kann man auch für jede Beobachtungszeit mehrere Zeitlinien auftragen, wenn man die voneinander abweichenden Einflüsse verschiedener Wetterlagen auf die Geschoßbahn berücksichtigen will.

Der Erfindung entsprechende Instrumente müssen nach dem Vorhergehenden, mindestens eine unter verschiedener Neigung zur Lotlinie einstellbare Visierlinie haben; diese muß dann sowohl znr Einstellung des Gesichtsfeldwinkels als auch zur Verwirklichung des Abweichungswinkels dienen können. Sind deren zwei vorgesehen, so kann eine jede von ihnen zur Einstellung eines der beiden Winkel benutzt werden. Will man zum Zwecke genauerer Beobachtung die Visierlinie in einem Visierfernrohr verkörpern, so kann man demnach entweder ein Fernrohr anordnen, das dann Vorrichtungen enthalten muß, daß seine Visierrichtung nacheinander nach zwei verschiedenen Skalen eingestellt werden kann, oder man kann zwei je mit einstellbarer Visierrichtung ausgestattete Fernrohre anwenden. Will man nicht das ganze Fernrohr einstellen, so kann, man in bekannter.Weise eine Verstellung der Visierrichtung ζ. Β. dadurch herbeiführen, daß man einen beweglichen Faden im Bildfeld verschiebt, oder dadurch, daß man ein dem Objektiv vorgeschaltetes Spiegelprisma um eine zur Objektivachse senkrechte Achse kippt.

Von Instrumenten, die der Erfindung entsprechend ausgestattet werden können, stellt eine Dioptervorrichtung ein besonders einfaches dar. Hier sei als Beispiel eine solche beschrieben, die beim Gebrauch vom Beobachter in der Hand zu halten ist, und es liege ferner jener besondere Fall vor, daß ein Schenkel des Gesichtsfeldwinkels mit der Lotlinie zusammenfällt und die Apparatkonstante k gleich V₂ gewählt ist. In der Zeichnung stellt die Fig. 1 einen Aufriß, die Fig. 2 einen Grundriß dar, und die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Instrument. Das Gestell desselben, aus zwei rechtwinklig zueinander stehenden Platten a¹ und a² bestehend, deren eine, a², von ungefähr dreieckiger Ge-

stalt, an seiner der andern, rechteckigen Platte a¹ gegenüberliegenden Ecke eine Visier-. kimme c trägt, ist mit einer auf der Platte a¹ befestigten Skalentafel b ausgerüstet. . Der Kimme c gegenüber an derselben Kante der dreieckigen Platte a², aber in der Ebene der Platte a¹, ist ein Visierkorn c¹ so angeordnet, daß die durch diese Visiervorrichtung bestimmte Visierlinie senkrecht zur Platte a¹ ist

ίο und die Lotlinie angibt, wenn das Instrument so gehalten wird, daß eine an dem Träger c² der Kimme c angeordnete Dosenlibelle c³ keinen Ausschlag zeigt. Ein zweites Visierkorn d", welches zusammen mit der Kimme c eine zweite Visiervorrichtung. bildet, deren Visierlinie unter verschiedener Neigung zur Lotlinie einstellbar ist, befindet sich an einem Läufer d, der mit den Leisten d¹ seiner Seitenflächen d² und d³ in Nuten b¹ der Skalentafel b eingreift und auf dieser parallel zu den Platten a¹ und β² verschoben werden kann. Eine an der Seitenfläche d³ des' Läufers d vorgesehene Blattfeder d^l drückt diesen mit seiner Seitenfläche d² gegen die Skalentafel b und verhindert ein selbsttätiges Verschieben des Läufers d. Ein über die Seitenfläche d^% des Läufers d hinwegragender Zeiger d⁵ ermöglicht die Einstellung desselben nach einer auf der Platte a¹ angeordneten Skala f, deren Teilstriche diejenigen Stellungen des Läufers bezeichnen, in welchen der Neigungswinkel der über die Kimme c und das Korn d° gehenden Visierlinie zur Lotlinie gleich dem für die dem Teilstrich entsprechende Höhe erforderlichen Gesichtsfeldwinkel ist. Mit einem zweiten, über die Skalentafel b hinweggleitenden Zeiger d^& des Läufers d werden dessen Einstellungen zur Verwirklichung des Äbweichungswinkels bewirkt. Die an der Kante b² der Skalentafel b liegenden Ausgangspunkte der Zeitlinien —τ entsprechend der zum Durchfliegen des Gesichtsfeldwinkels mit verschieden großer Geschwindigkeit gebrauchten Sekundenzahl mit 4, 5 ... 25 bezeichnet — stellen die eindimensionale Skala b^s zur Einstellung derjenigen Abweichungswinkel der Visierlinie von der Lotlinie dar, die, um ein im Augenblick des Auslösens eines Geschosses anvisiertes Erdziel zu treffen, notwendig wären, wenn der Fall im luftleeren Räume erfolgen würde. Im Verein mit den parallel zur Längskante der Skalentafel verlaufenden geraden Linien, den mit 200, 300 . . . 1000 bezeichneten Höhenlinien, gestatten nun die Zeitlinien diejenige Berichtigung der Einstellung der Visierlinie vorzunehmen, die notwendig ist, wenn berücksichtigt werden soll, daß das Geschoß im lufterfüllten Raum fällt; und zwar wird bei Einstellung des Zeigers d^s des Läufers d auf den Schnittpunkt einer Zeitlinie (z. B., wie in der Zeichnung, der zu 10 Sekunden gehörenden Zeitlinie) mit einer Höhenlinie (z. B. der zu 500 m gehörenden Höhenlinie) ein solcher Abweichungswinkel bestimmt, daß — wenn das Flugzeug in der der Höhenlinie entsprechenden Höhe (im Beispiel 500 m) sich mit einer . derartigen Geschwindigkeit fortbewegt, daß zum Durchlaufen des Gesichtsfeldwinkels die der Zeitlinie entsprechende Zeit (10 Sekunden) gebraucht wird — das im Augenblick des Auslösens des. Geschosses anvisierte Erdziel getroffen wird.

Ein Instrument, bei dem die Zahl k nicht den Wert ¹Z₂, sondern einen andern, z. B. den Wert ι hätte, brauchte sich von dem gezeichneten Beispiel nur durch eine andere Einteilung der Skala f zu unterscheiden.

Bei Anwendung des beschriebenen Instruments ist — um die einzelnen Verrichtungen des Beobachters einmal zusammenhängend anzuführen — von diesem zunächst die Visierlinie entsprechend der ermittelten Flughöhe nach der Skala f einzustellen, und die Zeit zu bestimmen, die das Fahrzeug braucht, um von einem Ort, von dem aus ein in der Fahrtrichtung liegendes Erdziel in der Richtung dieser Visierlinie erscheint, bis zu einem senkrecht über dem Erdziel liegenden Ort zu gelangen. Hiernach ist der Zeiger d⁹ des Läufers d auf den'Schnittpunkt derjenigen Höhenlinie, deren Bezeichnung mit der ermittelten Flughöhe übereinstimmt, mit der jener Zeit entsprechenden Zeitlinie zu stellen. In dem Augenblick, in dem die die Kimme c und das Korn d¹ verbindende Visierlinie durch das Ziel geht, ist sodann das Geschoß auszulösen. .

Claims

P A T E N T - A N S P R V C H E:

1. Instrument zur Bestimmung desjenigen Winkels, um den die Verbindungslinie eines sich bewegenden Luftfahrzeugs mit einem Ziel beim Auslösen eines Geschosses von der Lotlinie abzuweichen hat, unter Ermittlung der Zeit, die ein Objekt Zum Durchlaufen eines gewissen Gesichtsfeldwinkels braucht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Gesichtsfeldwinkels eine nach Höhenwerten bezifferte Skala dient, die so ausgebildet und so mit der die Größe des Gesichtsfeldwinkels ändernden Vorrichtung verbunden ist, daß der Gesichtsfeldwinkel mit wachsender Höhe abnimmt.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala und ihre Verbindung mit der die Größe des Gesichtsfeldwinkels ändernden Vorrichtung so gewählt sind, daß die Zeit, die ein Objekt

zum Durchlaufen des Gesichtsfeldwinkels braucht, nur von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt.

3. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala und ihre Verbindung mit der die Größe des Gesichtsfeldwinkels ändernden Vorrichtung so gewählt sind, daß nach Ermittlung jener Zeit der Abweichungswinkel, der notwendig wäre, wenn der Fall des Geschosses im luftleeren Raum erfolgen würde, an einer nach Zeitwerten bezifferten, eindimensionalen Skala eingestellt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.