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Vorrichtung zum Ermitteln der Vorhaltwinkel und Zünderstellung für
Flugabwehrkanonen. Bei der Bekämpfung von Luftfahrzeugen ist infolge der großen
Geschwindigkeit des Zielobjektes eine rasche Einstellung der sich schnell ändernden
Treffentfernung und des ebenso schnell wechselnden Geländewinkels des Treffpunktes
erforderlich. Der Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung, welche ermöglicht,
unter Voraussetzung geradliniger und gleichförmiger Bewegung des Zielobjektes während
der Geschoßflugzeit, die für die Einstellung des Geschützes erforderlichen Vorhaltgrößen
zu bestimmen, d. h. die Größen, um welche das -Geschützrohr unter Berücksichtigung
der sonstigen Abweichungen des Geschosses von der Seelenachse der Höhe und Seite
nach im Augenblick des Abschusses unter Anvisieren des _ Visierpunktes vorausgerichtet
sein muß; damit das Geschoß nach Ablauf der Geschoßflugzeit im Treffpunkt mit dem
inzwischen dorthin ausgewanderten Zielobjekt zusammentrifft. Ein Kommando- oder
Ladeverzug kann dabei entsprechend berücksichtigt werden.
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Die Vorrichtung besteht aus einem System von einzelnen Stäben, welche
gelenkig und einstellbar so zusammengesetzt sind, daß sie mit den betreffenden Geschwindigkeiten,
z. B. Geschwindigkeit des Zielobjektes,Windgeschwindigkeit usw. sowie deren Richtungen,
z B. Flugrichtung des Zielobjektes, Windrichtung usw., korrespondierend eingestellt
werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht,
und es stellt dar: .
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Fig. ia und ib je ein geometrisches Bild in Parallelperspektive des
Auswanderungsvorganges, dessen Größen durch den Gegenstand der Erfindung ermittelt
werden sollen, Fig. 2a und 2b Ansicht je einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
in Parallelperspektive, teilweise im Schnitt.
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Fig. 3 und q. zeigen die geometrische Zusammensetzung der einzelnen
Stäbe (Geschwindigkeitsvektoren) für zwei verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes,
und Fig. 5 zeigt eine Kommandotafel, welche mit den Stäben q. und i zusammen arbeitet.
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Fig. 6 veranschaulicht das Zielobjekt im Gesichtsfeld des Zielfernrohres,
und -Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Organe, welche die Einstellung
des Fadenkreuzes im Zielfernrohr bewirken, in Parallelperspektive.
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Fig. 8 zeigt eine Ansicht, Fig. 9 eine Aufsicht und Fig. io eine teilweise
Seitenansicht der konstruktiven Ausgestaltung einer Ausführungsform des Erfindungsgedankens,
wie er in Fig. 2 a -rein schematisch dargestellt ist.
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Kommt ein Luftziel, z. B. Flugzeug, in der Höhe h (Fig. ia und tb)
an, so wird es von dem Punkt 0 (Standpunkt des Flakrichters) angeschnitten. Damit
nun das im Augenblicke des Schusses in A befindliche Flugzeug, welches während der
Geschoßflugzeit den Weg A-B zurücklegt, in B, dem Treffpunkt, mit dem Geschoß
zusammentrifft, muß ' um den Winkel r, das ist der Winkel A O B, vorgehalten
werden. Dieser Winkel muß für die Einstellung des Geschützes beim direkten ' Richtverfahren
in zwei Winkel zerlegt werden,
und zwar in einen Winkel p für die
Höhe und c für die Seite. Weiter verändert sich auch die Zielentfernung 0-A in die
Treffentfernung 0-B. Diese Entfernungsänderung beeinflußt die Zünderstellung;
den Aufsatzwinkel und die Flugzeit des Geschosses. Diese Vorhaltegrößen zu ermitteln,
dienen die nachstehend beschriebenen Anordnungen.
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In den Fig. 2a und 2b, 3, q. und 8 bis =o stellen vor die Stäbe: i
die Geschoßgeschwindigkeit, bezogen auf die Visierlinie nach dem Treffpunkt, 2 die
Flugzeuggeschwindigkeit, 3 die Windgeschwindigkeit, q. und 5 die Resultierende aus
i, 2 und 3 und aus 2 und 3 (s. auch Fig. 3 und q). Die räumliche Lage der Stäbe
i und q. gibt die für das Richten des Geschützes erforderlichen Winkel an, sobald
die Länge der Stäbe entsprechend den sie darstellenden Geschwindigkeiten eingestellt
und der Stab q. in die Visierlinie gebracht ist. Wird beachtet, daß der Stab i die
Verlängerung der Nulllinie 0-B . über 0 hinaus (s. Fig. =a und =b) und der
Stab q. die.: Verlängerung der Visierlinse 0-A über 0 hinaus darstellt, daß
die Tischebene in der Horizontalebene 0-A'-B' liegt, und die Achse 23 zur Normalen
0-Q
parallel ist, so ist es -leicht verständlich, wie die Winkel von den Stäben
abgenommen werden.
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,/.t ist der Höhenwinkel des VisierpunktesA und ist dargestellt durch
den Neigungswinkel des Stabes q. zur Tischebene.
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yB ist der Höhenwinkel des Treffpunktes und ist dargestellt durch
den Neigungswinkel des Stabes i zur Tischebene. Beim indirekten Richten genügt die
Angabe dieses Winkels für die Höhenrichtung des Geschützes, d. h. für die Einstellung
auf die Nullinie.
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r ist der Vorhaltwinkel und gleich dem Winkel, unter dem - sich die
Stäbe i und q. schneiden.
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o- ist der Vorhaltwinkel in der Horizontalebene (Tischebene) und ist
dargestellt durch den Winkel, den die durch die Stäbe :r und q. gelegten Vertikalebenen
miteinander bilden.
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w ist das Azimut *des anvisierten Flugzeuges. Winkel u,, vermehrt
oder vermindert um den Winkel o- gibt beim indirekten Richten hier die Horizontalrichtung
an düs Geschütz.
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Beim direkten Richten geht der Richtende von der Visierlinie aus.
Es genügt also die Abgabe des Winkels r an das Geschütz, wenn seine räumliche Lage
gleichzeitig mit angegeben wird. Dies erfolgt dadurch, daß der Winkel r in zwei
Winkel zerlegt dein Richtenden angegeben wird. Die Zerlegung kann nun auf zweierlei
Arten erfolgen. Bedingung ist nur, daß die Visiereinrichtung am Geschütz die gleiche
Zerlegung aufweist. Fall I.
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Die Zerlegung erfolgt durch eine Projektion des Winkels n auf die
Visierebene und eine zu ihr senkrechte, die durch die Punkte 0 und B geht, darge<<tellt
in Fig. i a, 2 a, 8, g, =o. B-C ist ein Lot vom Treffpunkt auf die Visierebene.
In diesem Falle ist pA die Höhenabweichung, die Seitenabweichung. Abgelesen werden
die Winkel an den Gradbogen 8 und g. Fall Il. Die Zerlegung erfolgt durch eine Projektion
des Winkels r auf die Schußebene und eine zu dieser senkrechten Ebene, die du:-ch
die Punkte 0 und B geht, dargestellt in Fig. z b und 2 b. In diesem Falle ist pB
die Höhenabweichung, a die Seitenabweichung. Abgelesen werden die Winkel in der
g:eicl=en Weise an den Gradbögen 8 und g.
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Die bauliche Ausgestaltung der Vor,- ichtung (vgl. Fig. 2 und 8 bis
:to) ist wie folgt Ein auf einem Stativ horizontierbar angebrachter Tisch 2o trägt
einen um seine Alittellängsachse 23-23 drehbaren Ring 2t und einen um die gleiche
Achse drehbaren Ein-atz 22. In diesem Einsatz ist exzentrisch und gegen die Achse
23-23 in bestimmten Grenzen einstellbar eine Welle 2¢ senkrecht angeordnet. Die
Größe der Exzentrizität wird auf dem Stabe 3 (vgl. auch Fig. 3 und q.) gleich der
Windgeschwindigkeit eingestellt, während ein am unteren Ende des Einsatzes 22 vorgesehener
Richtungspfeil 25 diesen und damit den Stab 3 in die jeweilige Windrichtung
einzustellen gestattet. Das obere Ende, die Welle 2q., trägt das Gelenk 26 zur Ve:
bindung mit dem- Stabe 2, welcher die Flugzeuggeschwindigkeit darstellt, während
der am unteren Ende der Stange 24. angebrachte Richtungspfeil 31 und damit der Stab
2 in die Flugzeugrichtung gebracht wird. Der Pfeil und der Stab 2 sind so miteinander
gekuppelt,, daß sie immer parallel zueinander stehen. Der Stab 2 steht bei Lorizontal
fliegendem Flugzeug senkrecht zur Welle 24. und wird durch Drehen der Welle um 24
als Achse geschwenkt. Durch das Gelenk 26 kann er aber auch geneigt oder gehoben
werden und so auch beim Fallen oder Steigen eines Flugzeuges in dessen Flugrichtung
gebracht werden. ' Je nachdem das Geschwindigkeitspolygoa Fig. 3 oder Fig. q zur
Verwendung kommt, ist der Stab 2 in die Flugzeugrichtung, d. h. seine Längsachse,
oder der Stab- 5 in die ent
sprechende Flugrichtung, d. h. die Flugbahn
des Flugzeuges, zu bringen.
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Die mit der Längsachse des Flugzeuges zusammenfallende Flugrichtung
kann dadurch ermittelt werden, daß der Pfeil 31 bei horizontal fliegendem Flugzeug
durch Darüberblicken mit der Flugzeugachse parallel gestellt wird. Da der Pfeil
mit dem Stab--- so gekuppelt ist, daß er alle Bewegungen desselben mitmacht, wird
auf Stab z der materialisierte Geschwindigkeitsvektor in die Flugzeugrichtung gebracht,
was verlangt wurde.
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Wird das Geschwindigkeitspolygon nach Fig. 4 benutzt, so ist der Pfeil
31 in die Flugrichtung des Flugzeuges relativ zur Erde zu bringen. Dies erfolgt
dadurch, daß durch Darübervisieren der Pfeil so gerichtet wird, daß das auswandernde
Flugzeug immer auf dem Pfeil bleibt. Dann steht der Pfeil parallel zur Flugrichtung,
solange das Flugzeug horizontal fliegt. Wird angenommen, daß es nicht horizontal
fliegt, so ist der Pfeil um den geschätzten Fallwinkel zu neigen und dann darüber
hinweg wieder das Flugzeug anzuvisieren. Da bei größeren Entfernungen die Längsachse
des Flugzeuges nicht mehr mit unbewaffnetem Auge festgestellt werden kann, ist eine
der Wirkungsweise des Pfeiles ähnliche Vorrichtung in einem Fernrohr angebracht.
Der Pfeil ist hier durch drehbare Strichplatten mit einem Fadenkreuz ersetzt.
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Die beiden .Ausführungsformen entweder nach Fig. 3 oder nach Fig.
4 sind dadurch wesentlich voneinander verschieden, daß im Falle der Fig. 3 die Flugrichtung
augenblicklich ermittelt werden kann, dafür aber eine größere Genauigkeit der Windrichtungseinstellung
erforderlich ist. Im Falle der Fig.4 muß -das Flugzeug eine Zeit lang beobachtet
werden; man muß es auswandern lassen. Diese Anordnung ist in der einfachen Form
für indirektes Schießen daher nicht verwendbar, sobald die Winkel hierfür ohne Unterbrechung
angezeigt werden sollen. -Die erste Anordnung läßt dies jedoch zu.
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Die Vorrichtung zum Drehen der Strichplatte steht mit der Vorrichtung
zum Drehen des Stabes 2 oder 5 in Verbindung. Da der Strich der Strichplatte aber,
um immer scharf zu erscheinen; nicht aus der Bildebene des Fernrohres heraustreten
darf, muß er in dieser Ebene gedreht werden. Die Bildebene -ist, aber in den meisten
Fällen nicht parallel der Flugebene. Es ist also eine Vorrichtung in der Bewegungsvorrichtung
der Strichplatte einzuschalten, die den Einfluß der verschiedenen Neigungen der
Bild- und der Flugebene ausgleicht. Mit anderen Worten, die Drehung des Fadenkreuzes,
die in der Bildebene stattfindet, wird mechanisch auf eine Horizontalebene projiziert.
Diese Projektion erfolgt durch die Zwischenschaltung eines Kreuz-oder Kardangelenks.
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Kann der Flieger in der gezeichneten Weise (s. Fig. 6) -mit den-Fäden
in. Deckung gebracht werden, so ist bei einem horizontal und geradeaus fliegenden
Flieger die Einstellung der Flugrichtung richtig.
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In. dem gezeichneten Falle werden. zwei Kreuzgelenke verwandt, je
eins für den Antrieb der Strichplatten 40 und 44 von denen die obere den Strich
mit Pfeil und .die untere den einfachen Strich trägt. Das Fernrohr hat einen um
go° geknickten Einblick. Es ist so finit dem Instrumente verbunden, daß die Achse
des Fernrohres immer parallel dem Visierstab 4 ist. Die Strichplatten sind in zwei
Stirnrädern gelagert, die in je ein Stirnrad, das auf den Wellen 38 und
39 sitzt, greifen. Die Wellen 38 und 39 sind am Fernrohr gelagert
und stehen senkrecht zu seiner Achse. Sie tragen an ihren unteren Enden die Kreuzgelenke
37 und 36, deren zweite Wellen immer horizontal liegen und im Rahmen 43, der im
Fall I auf dem Kranz --i befestigt ist, und im Fall II in geeigneter Weise
mit dem Gelenk 30 verbunden ist. Diese abgehenden Wellen der Kranzgelenke
sind durch ein beliebiges Getriebe so mit der Achse 24 gekuppelt, daß sie beim Drehen
der letzteren die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben. Die Wellen des Kreuzgelenkes
bilden also beim Höhenwinkel 0 des Fernrohrs einen rechten Winkel miteinander. In
dieser Stellung können die Kreuzgelenke keine Bewegung übertragen. Es entspricht
diese Stellung einem in der Mündungswagerechten fliegenden Flugzeug. Da aber so
tieffliegende Flugzeuge nicht beschossen werden, wird diese unmögliche Stellung
nicht gebraucht. Ein Flugzeug wird im allgemeinen erst bei einem Höhenwinkel von
8 bis io° beschossen. Die Kreuzgelenke bilden dann einen Winkel größer als go°,
nämlich 98 bis ioo° miteinander. Bei diesem Winkel ist eine Bewegungsübertragung
bereits möglich. Der rechte Winkel geht dann beim Heben des Fernrohres um go° in
einen gestreckten Winkel über, wie eben ausgeführt.
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Auf dem Ring 21: sind Gelenke 27 zur Lagerung des als Rahmen ausgestalteten
Stabes 4 (Fig.2a) oder i (Fig.2b) angebracht. Auf diesem Rahmen ist verschiebbar-
eine Traverse 28 mit einem Gradbogen g angeordnet (vgl. auch Fig. 8 bis io). In
der Traverse ist mittels eines geeigneten Gelenks 29 der verlängerbare und entsprechend
der Geschoßgeschwindigkeit einstellbare Stab i gelagert (vgl. Fig.2a) oder im anderen
Falle der Stab 4 frei verschieblich. In diesem Falle (vgl. Fig. 2b) wird der jetzt
als Rahmen ausgebildete Stab x durch Verschieben der Tra-
Verse
verändert und seine Länge gleich der GeschoBgeschwindigkeit gemacht. Der Stab i
(Fig. 2) oder 4 (Fig. 2 b) ist an dem unteren Ende durch ein Gelenk'3o mit dem Stab
2 verbunden. Das Gelenk 3o ist auf letzterem verschiebbar angeordnet, so daß die
Länge des Stabes 2 in ` bestimmten Grenzen entsprechend den verschiedenen Geschwindigkeiten
der einzelnen Luftziele verändert werden kann.
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D:e Lage des Stabes i zu dem Stabe 4 wird dargestellt durch zwei Winkel
in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen (vgl. besonders Fig. 2a und 2b).
Diese Winkel bilden den Vorhaltewinkel der Höhe und der Seite nach und sind an den
Gradbogen 8 und g abzulesen. Desgleichen kann der Höhenwinkel des Stabes i und sein
Azimut angezeigt werden, die dann die Winkel für das indirekte Schießen ergeben.
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Die Kommandotafel besteht aus einer Tafel, auf der in einem beliebigen
Maßstab wie bisher auf einer Luftschußtafel die Kartenentfernungen und die Flughöhen
als Koordinaten aufgetragen sind.
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In dieses Koordinatensystem sind die Kurven gleicher Brennlängen oder
Flugzeiten, wenn diese mit den Brennlängen übereinstimmen, wie in jeder Luftschußtafel
eingetragen. Als Neuerung kommen hinzu die Kurven gleicher mittlerer Geschoßgeschwindgkeiten,
bezogen auf die Sehne der Geschoßbahn zum Treffpunkt. Auf der Tafel sind drei Lineale
il 14 und 15 angebracht. -Die Lineale 13 und 14 sind um den Koordinatenanfangspunkt
drehbar, 15 ist auf 13 verschiebbar und dre«bar angebracht. Die Tafel stellt die
Schußebene dar. Das Lineal 13 kann durch einen auf der Tafel angebrachten Gradbogen
auf den Erhöhungswinkel des Stabes 4, also den Erhöhungswinkel des Visierpunktes,
eingestellt werden. Auf dem Lineal ist eine Entfernungsteilung angebracht. Es kann
somit das Lineal 15 durch Einstellen auf die mit dem Entfernungsmesser gemessene
Entfernung auf den Visierpunkt eingestellt werden. Darauf wird das Lineal
15 in die Zielwegsprojektion gebracht, die bei einem horizontal fliegenden
Flugzeug parallel zu den Linien gleicher Höhe liegt. Wird das Lineal 14 auf den
Höhenwinkel des Treffpunktes yB, der vom Stabe i angegeben wird, eingestellt, so
gibt der Schnittpunkt des Lineals 14 mit dem Lineal 15 den angenäherten Treffpunkt
auf der Schußtafel an. Dieser ist nur angenähert richtig, weil bei der ersten Einstellung
des Flakrichters der Treffpunkt noch nicht bekannt war, es konnte auch nicht die
Länge des Stabes i, die gleich der für den Treffpunkt geltenden mittleren Geschoßgeschwindigkeit
sein mußte, richtig gewählt werden. Da aber , die Geschoßgeschwindigkeit für den
ZieIpunkt, d:e vorher von der Tafel in 18 abgelesen werden kann, nur wenig von derjenigen
des Treffpunktes abweicht, wird diese für die erste Einstellung gewählt und hiermit
der Treffpunkt auf der Kommandotafel angenähert bestimmt. Darauf wird die in dem
angenäherten Treffpunkt abgelesene Geschoßgeschwindigkeit zur Einstellung des Stabes
i benutzt, die nun nur noch wenig von dem richtigen Wert abweicht, und werden die
Winkel y.1 und yD berichtigt. Die Einstellung geschieht nun in der Praxis fortlaufend.
Somit ist durch neuartige Verbindung des Geschwindigkeitspolygons mit dem Wegedreieck
eine ständige genaue Bestimmung des Treffpunktes möglich. Dieses bildet den Hauptgedanken
der Erfindung. Statt den Winkel yB zur Einstellung des Lineals 14 zu benutzen, kann
auch der Winkel p hierzu benutzt werden, der aber nicht immer genaue Werte gibt.
Um die Einstellung zu ermöglichen, ist am Lineal 13 noch ein Gradbogen 17 befestigt.
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Ist der Treffpunkt genau ermittelt, so kann in ihm die Zünderstellung
und auf einer auf dem Lineal =4 angebrachten Entfernungseinstellung die Aufsatzeinstellung
abgelesen werden.
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Die Kommandotafel kann auch unmittelbar am Flakrichter angebracht
und die Lineale 13
und 14 so mit den Stäben mechanisch gekuppelt werden, daß
sie stets die gleichen Höhenwinkel y,1 oder yB anzeigen.