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Vorrichtung zum Vorausbestimmen des Ortes, an-dem sich ein über einem
Beobachter bewegendes Ziel nach Verlauf einer gewissen Zeit befindet. Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung, die zum Vorausbestimmen des Ortes dienen soll, an dem
sich nach Verlauf einer gewissen Zeit ein sich über einem Beobachter bewegencles
Ziel befindet, und die mit einer Zielvorrichtung ausgestattet ist, die mit ihrer
Ausblickachse um eine wagerechte Achse, also der Höhe nach, und um eine lotrechte
Achse, also dein Azimut nach, drehbar. Die neue Vorrichtung enthält ferner eine
Zeichenebene
und einen Schreibstift, der mit der Zielvorrichtung
so gekuppelt ist, daß er sich bei einer der Höhe nach vor sich gehenden Drehbewegung
der Ausblickachse der Zielvorrichtung (kurz gesagt: bei einer Höhenbewegung der
Ausblickachse), die Zeichenebene durchlaufend, gegenüber einer auf dieser Zeichenebene
senkrecht stehenden Drehachse stets um denselben Winkel bewegt wie die Ausblickachse
gegenüber ihrer wagerechten Drehachse. Dieser Schreibstift ist in Hinsicht auf den
Abstand, den er von seiner Drehachse hat, verstellbar. Ferner ist die neue Vorrichtung
noch mit einer zweiten Zeichenebene und mit einem zweiten drehbaren Schreibstift
ausgestattet. Dieser zweite Schreibstift ist mit dem ersten so gekuppelt, daß er
von einer auf der zweiten Zeichenebene senkrecht stehenden und seine Drehachse enthaltenden
Ebene stets denselben Abstand hat wie der erste Schreibstift von derjenigen auf
der ersten Zeichenebene senkrecht stehenden und seine Drehachse enthaltenden Ebene,
in der er sich befindet, wenn die Ausblickachse des Fernrohrs lotrecht gerichtet
ist, und daß er sich bei einer Azimutbewegung der Ausblickachse, die zweite Zeichenebene
durchlaufend, gegenüber seiner Drehachse stets um denselben Winkel bewegt, wie die
Ausblickachse der Zielvorrichtung gegenüber ihrer lotrechten Drehachse.
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Aus der soeben angegebenen Ausbildung der neuen Vorrichtung folgt,
daß, wenn man mit der Vorrichtung ein Ziel dadurch verfolgt, daß man die Ausblickachse
auf das Ziel gerichtet hält und dabei fortlaufend den Abstand des ersten Schreibstiftes
von seiner Drehachse so verstellt, daß dieser Abstand stets einem bestimmten Bruchteil
der Entfernung des Ziels von der Vorrichtung gleich ist, der erste Schreibstift
auf der ersten Zeichenebene in verkleinertem Maßstabe dieselbe Bahn beschreibt,
die das Ziel in einer durch die Vorrichtung und das Ziel gehenden und sich mit dem
Ziel um eine lotrechte, durch die Vorrichtung gehende Achse drehenden Ebene beschreibt,
und der zweite Schreibstift auf der zweiten Zeichenebene in demselben Maßstabe die
Bahn des Ziels, projiziert auf eine wagerechte Ebene, beschreibt.
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Daß die neue Vorrichtung das soeben Angegebene leistet, wird besonders
deutlich, wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß gewisse Teile in besonders
einfache gegenseitige Beziehungen treten und besondere Lagen im Raum einnehmen.
So ergibt sich z. B. eine verhältnismäßig leicht übersichtliche (und ihrer verhältnismäßig
einfachen Bauart wegen häufig besonders zweckmäßige) Form der neuen Vorrichtung,
wenn man die, erste Zeichenebene so anordnet, daß sie sich bei einer Azimutbewegung
der Ausblickachse gemeinsam mit der Zielvorrichtung um die lotrechte Drehachse der
Ausblickachse dreht und dabei auf der wagerechten Drehachse der Ausblickachse senkrecht
steht (also stets lotrecht steht), und wenn man dabei ferner die zweite Zeichenebene
wagerecht anordnet und die Drehachse des zweiten Schreibstiftes mit der lotrechten
Drehachse der Ausblickachse der Zielvorrichtung (die ja nach dem soeben angegebenen
Zusammenhange auch die Drehachse der ersten, hier lotrechten, Zeichenebene ist)
zusammenfallen läßt.
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Merkt man auf den durch die Schreibstifte verzeichneten Kurven (gleichgültig,
ob der soeben erläuterte besondere Fall der neuen Vorrichtung oder ein anderer Fall
vorliegt) iliej enigen Strecken an, die das Ziel in einem gewissen Zeitraum durchläuft,
so kann man, mit Unterstellung einer unveränderlichen Geschwindigkeit des Ziels,
durch sinngemäßes Verlängern der Kurven und durch Abtragen eines entsprechenden
Stückes je auf diesen Verlängerungen leicht feststellen, welcher Punkt in jeder
der beiden Projektionen nach einer gewissen Zeit dem Ziel zukommen wird, und ist
dadurch im Besitz der Kenntnis des Ortes, an dem sich das Ziel nach dieser Zeit
im Raum befinden wird.
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Zum Anmerken der Zeitabstände kann man zwei Markiervorrichtungen verwenden,
die durch ein Uhrwerk in gewissen Zeitabständen gleichzeitig betätigt werden. Verzichtet
man darauf, die Projektionen als fortlaufende Kurven zu erhalten, so kann man die
eigentlichen Zeichenstifte entbehren und sich mit den Markiervorrichtungen, als
absatzweise wirkenden Zeichenstiften, begnügen.
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Merkt man die zu dem Ziel gehörenden Paare von Projektionspunkten
in regelmäßigen Zeitabständen auf den beiden Zeichenebenen an, sei es durch von
einem Uhrwerk in der beschriebenen Art beeinflußte Markiervorrichtungen oder von
Hand, und wählt man als den Zeitraum, der zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Markiervorrichtungen
zum letzten Male ein Punktpaar angemerkt haben, und dem Zeitpunkt, auf den sich
die Vorausbestimmung des Ortes beziehen soll, einen Zeitraum, der zu dem Zeitabstand,
der je zwischen dem Anmerken eines Punktpaares und des ihm folgenden liegt, in einem
einfachen Verhältnis steht, z. B. indem er diesem Zeitabstand gleich ist, oder indem
er ein ganzzahliges Vielfaches dieses Zeitabstandes ist, so kann man sich zur Abtragung
des erwähnten Bahnstückes für jede der beiden Zeichenebenen einer einfachen Hilfsvorrichtung
bedienen, die aus einem über der betreffenden Zeichenebene einstellbaren System
von Fäden
besteht, die einander parallel sind und gleichen Abstand
voneinander haben, und die so gegeneinander verstellbar sind, . daß sich bei einer
Verstellung der gegenseitige Abstand j e zweier Fäden ändert, die Parallelität der
Fäden aber und die Gleicheit der Abstände erhalten bleiben. Bringt man nämlich dieses
System in eine solche Stellung, daß der eine der Fäden durch den zuletzt angemerkten
Punkt hindurchgeht, und verstellt den gegenseitigen Abstand der Fäden so, daß der
zunächst vorhergehende Faden durch den zunächst vorher angemerkten Punkt geht, so
schneidet der zunächst folgende Faden auf der (nach Schätzung verlängerten) Kurve
ein Stück ab, das dem Stück sehr angenähert gleich ist, das zwischen dem zuletzt
angemerkten Punkt und dein ihm zunächst - vorangegangenen Punkt liegt. Eine besonders
einfache Art, die Fäden in der erwähnten Weise verstellbar zu machen, besteht darin,
daß man bei jedem Fadensystem die Fäden zwischen zwei drehbaren Armen so ausspannt,
daß j e die einen Endpunkte der Fäden auf einer von zwei zueinander parallelen Geraden
liegen.
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Benutzt man als Zielvorrichtung einen Entfernungsmesser, und ist dieser
dabei ein soleher; bei dein zum Vollziehen der Messung eine Einstellvorrichtung
betätigt wird (also z. B. ein Koinzidenzentfernungsmesser), so kann man seine Einstellvorrichtung
so mit dem ersten Schreibstift kuppeln, daß der Abstand dieses Schreibstiftes von
seiner Drehachse stets proportional der Entfernung ist, die -ein Ziel von der Vorrichtung
hätte, für das bei der betretenden Stellung der Einstellvorrichtung die Messung
vollzogen wäre.
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Anstatt fortlaufend die Entfernung zu bestimmen, die das Ziel von
der Vorrichtung hat, kann man sich jedoch auch, im Falle sich das Ziel in einer
wagerechten Ebene bewegt (was bei einem Flugzeug als Ziel in der Regel der Fäll
ist), damit begnügen, nur einmal diese Entfernung zu ermitteln, den Abstand, den
der erste Schreibstift von seiner Drehachse hat, dementsprechend bei auf das Ziel
gerichteter Zielvorrichtung einzustellen und bei der weiteren -Verfolgung des Zieles
den ersten Schreibstift so zu führen, daß er auf der ersten Zeichenebene eine dem
Fluge in einer wagerechten Ebene entsprechende Gerade beschreibt. Hat man Besenken,
ob sich das Ziel auch nur mit einiger Annäherung in einer wagerechten Ebene bewegt,
so kann man ein mittleres Verfahren anwenden, indem man von Zeit zu Zeit die Entfernung
-ermittelt und, wenn nötig, die Lage des ersten Schreibstiftes entsprechend berichtigt.
Man unterstellt also bei diesem mittleren . Verfahren an Stelle- der wahren, stetigen
Bewegung des Ziels eine Bewegung, clie immer stufenweise insofern vor sich geht,
als das Ziel immer, der Berichtigung der Höhenlage entsprechend, aus einer wagerechten
Ebene in eine andere wagerechte Ebene übergehend angenommen wird. Um den ersten
Schreibstift bequem in gleichbleibendem Abstande von der wagerechten Zeichenebene
führen zu können, wird man die Vorrichtung, ini Falle sie in der weiter oben näher
erläuterten besonderen Form vorliegt, zweckmäßigerweise so ausbilden, daß sich der
erste Schreibstift bei einer Änderung des Abstandes, den er von der zweiten (also
hier wagerechten) Zeichenebene hat, längs einer lotrechten Führung bewegt, und wird
man den ersten Schreibstift mit einer Klemmvorrichtung ausstatten, die erlaubt,
ihn an dieser Führung festzuklemmen; ein selbstsperrender Antrieb dieses Schreibstiftes
längs seiner lotrechten Führung mag auch die Rolle einer Klemmvorrichtung spielen.
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Die Kenntnis des Ortes, an dem sich das Ziel in einem gewissen Zeitpunkt
befinden wird, genügt, um aus einer Schußtafel entnehmen zu können, welche Höhenrichtung
und welche Azimutrichtung der Seelenachse des Geschützes zu geben ist, damit das
Geschoß, sofern es um den Betrag der Flugzeit (also der Zeit, die es braucht, um
vom Geschütz bis zu dem ermittelten Ort zu gelangen) vor jenem Zeitpunkt das Geschütz
verläßt; das Ziel trifft. Die erforderliche Höhenrichtung der Seelenachse kann man
jedoch auch an der Vorrichtung selbst kenntlich werden lassen, indem man auf der
ersten Zeichenebene die Flugbahnen einträgt, die auf ihr dein betreffenden Geschoß
für verschiedene Höhenwinkel der Seelenachse des Geschützes zukommen. Man ersieht
dann unmittelbar, welcher der Flugbahnen der ermittelte Ort am nächsten liegt, und
kann danach den Höhenwinkel der Seelenachse bestimmen. Die Flugzeit des Geschosses,
deren Kenntnis, wie angedeutet, erforderlich ist, um das Abfeuern des Geschützes
rechtzeitig vornehmen zu können, und deren Kenntnis im Falle der Verwendung eines
Geschosses mit Zeitzünder auch einen Anhalt für die Einstellung des Zünders gibt,
kann man ebenfalls aus einer Schußtafel entnehmen. Ist die erste Zeichenebene jedoch
mit den erwähnten Flugbahnkurven ausgestattet, sokann man an einer Mehrzahl von
Punkten jeder dieser Kurven die Zeit auftragen, die das Geschoß bis zu dem betreffenden
Punkte braucht; man kann dann die Flugzeit an der Vorrichtung selbst ablesen.
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Ist der Zeitraum, der zwischen dem Augenblick liegt, an dem sich das
Ziel an dem dein vorausbestimmten Orte zunächst vorhergehenden
Merkpunkt
befand, und dem Augenblick, an dem es an dem vorausbestimmten Orte-einzulaufen hat,
um einen angemessenen Betrag größer als die Flugzeit des Geschosses, so kann nian
den Zeitpunkt, an dem das Geschütz abzufeuern ist, dadurch bestimmen, däß man von
jenem Zeitraum die (auf eine der oben angegebenen Weisen ermittelte) Flugzeit abzieht
und das Geschütz um den ermittelten Zeitunterschied nach dem Durchlaufenwerden des
letzten 'Merkpunktes abfeuern läßt. Man kann dabei eine Uhr entbehren, wenn man
mindestens eines der beiden Fadensysteme (in der früher erwähnten Weise) so ausbildet,
daß seine Fäden zwischen zwei drehbaren Armen so ausgespannt sind, daß je die einen
Endpunkte der Fäden auf einem von zwei einander parallelen Armen liegen, und dieses
Fadensystem mit einer gleichmäßig geteilten Zeitskala ausstattet, die parallel zu
den Endpunktreihen der Fäden liegt, und daß man ferner über diesem Fadensystem ein
zweites, mit derselben Verstellbarkeit begabtes Fadensystem anordnet, dessen Fäden
denen des ersten parallel sind. Man hat dann die Fäden des oberen Fadensystems so
zu verstellen, daß einer seiner Fäden durch denjenigen Punkt der Zeitskala geht,
der selbst um ein Stück der Zeitskala, das jenem Zeitunterschiede entspricht, vor
dem zu dem vorausbestimmten Orte gehörenden Faden des unteren Fadensystems liegt.
Das zu der anderen Zeichenebene gehörende Fadensystem kann man gleichfalls in der
beschriebenen Weise ausbilden, es mit einer Zeitskala versehen und ihm ein zweites
Fadensystem beigesellen, um als den geeignetsten Zeitpunkt des Abfeuerns den bestimmen
zu können, der mitten zwischen den beiden Zeitpunkten liegt, von denen sich der
eine aus der einen Zeichenebene und der andere aus der anderen Zeichenebene ergibt;
war die bei der Vorausbestimmung jenes Ortes vorgenommene Schätzung der Form der
Bahn des Ziels zutreffend, so fallen die erwähnten beiden Zeitpunkte in einen zusammen.
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Anstatt die Richtgrößen des Geschützes dem vorausbestimmten Orte anzupassen
und das so gerichtete Geschütz um die Flugzeit des Geschosses vor dem Zeitpunkt,
an dem das Ziel an jenem Orte einzutreffen hat, abzufeuern, kann man auch den Zeitpunkt
des Abfeuerns in den Zeitpunkt legen, in dem das Ziel an dem vorausbestimmten Ort
einzulaufen hat. Man hat dann zur Bestimmung der Richtgrößen in beiden Zeichenebenen
je den Punkt festzulegen (gegebenenfalls wieder je mit einem Doppelfadensystem der
.beschriebenen Art), an dem das Ziel nach Ablauf der Flugzeit einzutreffen hat;
dieser Punkt ist dann für die Richtgrößen maßgeblich. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt, und zwar sind Abb. i und z Aufrisse, während Abb.3 ein
Grundriß ist. Auf einem Dreifuß a ist um eine lotrechte Achse ein Körper b drehbar.
Eine wagerechte Zeichenplatte cl ist mit dem Dreifuß a fest verbunden. Sie ist von
einer Winkelteilung c2 (Abb. 3) umgeben; ein Arm c9 mit einer radial stehenden Kante
c4 ist gegen diese Teilung verstellbar. Ein oben offener Rahmen dl ist an dem Körper
b befestigt. Dieser Rahmen trägt an dem oberen Ende des einen seiner Schenkel eine
lotrechte Platte d2, an der eine Zeichenplatte d3 befestigt ist. Auf dieser Zeichenplatte
sind Kurven d4 aufgetragen, die die- Flugbahnen eines gewissen Geschosses für verschiedene
Höhenwinkel der Seelenachse darstellen. Diese Kurven werden geschnitten von Kurven
d5, durch die die Punkte gleicher Flugzeit desselben Geschosses miteinander verbunden
sind. An dem andern Rahmenschenkel ist an dessen unterem Ende ein Handrad e gelagert,
während am oberen Ende ein Fernrohr f, dessen Achse rechtwinklig gebrochen ist,
-an einer Welle g so gelagert ist, daß es um seine wagerecht liegende Einblickachse
drehbar ist. An demselben Rahmenschenkel ist ferner eine wagerechte Schiene 'h befestigt.
Auf dieser Schiene läuft auf Rollen hl ein Wagen 1z2, der an einem Arm h3 einen
Markierstift h4 trägt, zu dem ein Betätigungsmagnet h5 gehört. Ein Drahtseil e°,
das um die Nabe des Handrades e geschlungen und mit seinen beiden Enden an dem Wagen
h2 befestigt ist, kuppelt das Handrad und den `lägen miteinander. Die Länge des
Armes hq ist so bemessen, daß die Gerade, die der Stift h4 beschreibt, wenn sich
der Wagen h= längs der Schiene h bewegt, stets durch die (lotrechte) Drehachse
des Körpers b hindurchgeht. An einem auf dein Wagen 7z2 befestigten lotrechtenArmil
ist eine Schraubei2, die einen Antriebsknopf i3 trägt, drehbar gelagert. Die Schraube
i2 wird von einer Mutter i4 umschlossen, die längs des Armes il verschieblich ist
und eine um einen wagerechten Zapfen drehbare Führung i5 trägt. Die Mutter i4 trägt
ferner einen Markierstift i6, zu dem ein Betätigungsmagnet i7 gehört. Die Welle
g, die das Fernrohr f trägt, trägt außerdem noch einen Arni k, der parallel zu der
Ausblickachse des Fernrohrs ist und in der Führung i5 gleiten kann: Dieser Arm trägt
eine Entfernungsteilung 1, zu der ein auf der Führung i5 angebrachter Zeiger l°
gehört. Auf der oberen Kante der Platte d2 ist auf Rollen ml verfahrbär ein Wagen
srz@. An diesem Wagen hängt, um einen Zapfen m3 drehbar, ein an seinen Eckpunkten
gelenkiger, parallelogrammatischer Rahmen, der von vier Leisten m4, m5, mg und m7
gebildet wird. Parallel
zu den längeren Parallelogrammseiten m'
und -in' bind über diesen Rahmen drei Fäden in', in' und W° gespannt. Eine
Handhabe in'1 dient zum Verstellen dieses Rahmens. An einem Paar von Armen n', die
gemeinsam um die (lotrechte) Drehachse der wagerechten Zeichenplatte c' drehbar
sind, ist ebenfalls ein gelenkiger, parallelogrammatischer Rahmen an zwei Zapfen
n= befestigt; die ihn bildenden vier Leisten sind mit n3, n4, n6 und n6 bezeichnet,
die zum Verstellen dienende Handhabe mit iz'; auf der Leiste n' ist ein Zeitskala
n" aufgetragen. Dieser Rahmen enthält ebenfalls drei Fäden, die mit zz°, ;z'° und
n'1 bezeichnet sind. Noch ein solcher Rahmen ist auf diesem Rahmen an denselben
Zapfen n2 gelagert; er besteht aus den Leisten o', o2, o3 und o'; sein Handgriff
ist mit o5 bezeichnet; er weist drei Fäden o°, o' und og auf.
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Die Handhabung des in der Zeichnung dargestellten Beispiels ist folgende.
Die beiden Magnete las und i' sind in einem Stromkreis liegend zu denken,
der in regelmäßigen Zeitabständen, z. B. alle zehn Sekunden, durch ein Uhrwerk oder
von Hand geschlossen wird. Beim Auftreten eines zu beschießenden Zieles wird zunächst
durch Betätigen der Schraube i2 an der Skala l die (durch einen Entfernungsmesser
ermittelte) Entfernung des Ziels eingestellt. Glaubt man annehnieli zu können, daß
das Ziel sich in ein und derselben Höhe bewegt, so hat man die Schraube i= nicht
weiter zu betätigen. Ein Beobachter hält durch Drehen der Vorrichtung um die lotrechte
Drehachse und durch Verdrehen des Handrades das Fernrohr fortlaufend auf das Ziel
gerichtet. Die beiden Markierstifte merken dabei jedesmal, wenn der erwähnte Stromkreis
geschlossen wird, jeder auf der zu ihm gehörenden Zeichenplatte die betreffende
Projektion des Ziels an. Hat man Zweifel, ob sich das Ziel in unveränderter Höhe
bewegt, so wird man während des Verfolgens von Zeit zu Zeit die Entfernung prüfen
und gegebenenfalls durch Verstellen der Schraube i= die Stellung des Arms h, entsprechend
berichtigen. Nachdem eine Anzahl von Punkten aufgezeichnet sind, verbindet-man auf
jeder der Zeichenplatten die Punkte durch eine Bleistiftlinie und verlängert diese
nach Schätzung weiter. Dann 'Verschiebt man den an der Zeichenplatte d3 entlang
beweglichen Rahmen so weit, bis der Faden nz9 durch den zuletzt angemerkten Punkt
bindurchgelit, und verstellt mit Hilfe des Handgriffs -iiz@i den Rahmen so, daß
der auf der Seite des zuletzt vorher angemerkten Punktes benachbarte Faden (etwa
der Faden M8) durch diesen Punkt hindurchgeht und merkt auf -der Kurve den Punkt
an, in dem der auf der andern Seite dein Faden nz° benachbarte Faden (also, entsprechend
der vorigen Annahme, der Faden irzi°) die Kurve schneidet, und hat dadurch den Punkt
bestimmt, der auf der Zeichenplatte dg dem Ziel zehn Sekunden später zukommen wird.
Aus den Kurven d4 und d5 kann man dann unmittelbar den Höhenwinkel, den man der
Seelenachse des Geschützes zu geben hat, und die Flugzeit des Geschosses entnehmen.
Dann (oder auch gleichzeitig mit Hilfe eines zweiten Beobachters) ermittelt man
durch entsprechende Handhabung des unteren der beiden über der Zeichenplatte c'
liegenden Rahmen den Punkt, der auf dieser Zeichenplatte dem Ziel zehn Sekunden
später zukommen wird. Stejlt man den Arm c3 so ein, daß seine Kante c4 durch diesen
Punkt geht, so wird an der Winkelteilung c2 das Aziinut angezeigt, in dein sich
das Ziel dann befinden wird. Richtet man das Geschütz auf den so bestimmten Ort,
so trifft das Geschoß gleichseitig mit dem Ziel an diesem Ort ein, sofern man das
Geschütz um den Betrag der Flugzeit vor dem Ablauf jener zehn Sekunden abfeuert.
Zur Bestimmung dieses Abfeuerungszeitpunktes kann man sich des oberen der beiden
über der Zeichenplatte c' liegenden Rahmens bedienen. -Ist z. B. der Faden n1' derjenige
Faden des unteren Rahmens, der auf der Kurve den nach zehn Sekunden dem Ziel zukommenden
Punkt bezeichnet, so stellt man den oberen Rahmen mit Hilfe des Handgriffes o5 so
ein, daß der Faden o" durch denjenigen Punkt der Zeitskala n9 geht, der auf dieser
Skala um den Betrag der Flugzeit von dem zu dem Faden n11 gehörenden Punkt zurückliegt.
Man verfolgt dann das Ziel weiter mit dein Fernrohr und hat das Geschütz abzufeuern,
wenn der Markierstift h4 den Faden o8 erreicht hat.