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Vorrichtung zur Ermittlung des Zeitpunktes für den Geschoßabwurf aus
Luftfahrzeugen mit einer abwärts gerichteten Zielvorrichtung von veränderlicher
Neigung der Ziellinie. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung,
die mit_ einer abwärts gerichteten Zielvorrichtung von veränderlicher Neigung der
Ziellinie und mit einem durch ein gleichförmig laufendes Triebwerk (z. B. ein Uhrwerk)
bewegten, einstellbaren Getriebe (z. B. einem Kurvengetriebe) ausgestattet ist,
und die zur Ermittlung des Zeitpunktes für den -Geschoßabwurf aus Luftfahrzeugenldient,
d. i. desjenigen Zeitpunktes, in dem die Ziellinie diejenige Lage erreicht, bei
der der Winkel, den sie mit der Lotrechten einschließt, gleich dem Vorhaltewinkel
ist.
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Zur Einführung in den Gedankengang der Erfindung diene Abb. z der
Zeichnung. Darin ist A C die Flugbahn eines Luftfahrzeuges, das sich in der Höhe
H mit der Geschwindigkeit v fortbewegt und von dem aus ein`Ziel Z dauernd anvisiert
wird. Je nachdem sich das Luftfahrzeug in A oder B oder C befindet, ist die
Ziellinie unter einem Winkel c), bzw. a, bzw. Null, gegen die Lotrechte geneigt.
Der Winkel a sei der Vorhaltewinkel, d. h., wenn die Ziellinie die Neigung a gegen
die Lotrechte erreicht, sei der Zeitpunkt des Geschoßabwurfs gekommen. Damit die
Ziellinie dauernd auf das Ziel gerichtet bleibt, muß der Winkel cp fortwährend geändert
werden, und zwar gemäß der leicht abzuleitenden Gleichung
Der Vorhaltewinkel a ist durch die Gleichung bestimmt
worin j die Fallzeit bedeutet, die ein Geschoß braucht,um aus der Höhe H herabzufallen,
und R . die Rückdrift bezeichnet, die das Geschoß bei diesem Fall infolge des Luftwiderstandes
in
der Flugrichtung erfährt. Da die Fallzeit j eine Funktion der Höhe H ist, und da
ferner der Wert
für eine bestimmte Geschoßform und eine unveränderliche Eigengeschwindigkeit des
Luftfahrzeugs als konstant angenommen werden kann, so kann die Gleichung 2 ersetzt
werden durch
Aus den beiden Gleichungen i und 3 folgt, daß für einen bestimmten Wert des O_uotienten
H einerseits die Änderung des Winkels y nur von dem Winkel cp selbst abhängig ist,
und anderseits der Vorhaltewinkel u. sich nur mit der Flughöhe H ändert.
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Nach der Erfindung wird das durch das gleichförmig laufende Triebwerk
bewegte, einstellbare Getriebe der Vorrichtung einerseits mit einem ziellinienbestimmenden,
beweglichen Teil (z. B. einem verschwenkbaren Prisma) der Zielvorrichtung so verbunden,
daß die Ziellinie selbsttätig auf ein anvisiertes Ziel gerichtet bleibt. Dabei ist
das Getriebe so ausgebildet, daß jedem Wert des Quotienten
eine bestimmte Einstellung entspricht. Die dem jeweils vorliegenden Wert dieses
Quotienten entsprechende Einstellung des Getriebes wird zweckmäßig durch Probieren
ermittelt, indem die Einstellung so lange geändert wird. bis die Ziellinie auf das
ZieL gerichtet bleibt. In diesem Augenblick ist die Einstellung be> endet, und das
Getriebe erhält die Ziellinie auch weiterhin auf das Ziel gerichtet. Anderseits
wird das Getriebe mit einem zur Einstellung des Vorhaltewinkels dienenden Getriebe
so gekuppelt, daß diesem Getriebe von Hand nur eine Einstellung entsprechend der
Flughöhe H des Luftfahrzeuges erteilt zu werden braucht. Dabei mag, um den Abwurfzeitpunkt
kenntlich zu machen, irgendeine zweckdienliche Einrichtung getroffen sein. So können
z. B. in bekannter Weise die Bewegungen der Ziellinie (die Änderungen des Winkels
cp) durch einen Zeiger an einer nach Winkelwerten geteilten Skala angezeigt werden,
an der durch einen zweiten Zeiger der Vorhaltewinkel a angezeigt wird. Eine solche
Anzeigevorrichtung ist entbehrlich, wenn eine von dem Vorhaltewinkel und von der
Lage der Ziellinie abhängige, selbsttätige Auslösung des Geschosses vorgesehen ist.
Der Vorteil einer derart ausgestalteten Vorrichtung gegenüber anderen bekannten
Vorrichtungen dieser Art mit einstellbaren, selbsttätig gleichförmig bewegten Kurvengetrieben
besteht darin, daß einerseits die Ziellinie selbsttätig auf ein anvisiertes Ziel
gerichtet erhalten wird, und anderseits - infolge der Kupplung der beiden Getriebe
miteinanderdie Ermittlung des Vorhaltewinkels besonders einfach wird.
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Dient als Zielvorrichtung ein Zielfernrohr, so empfiehlt es sich,
um möglichst große Neigungen der Ziellinie gegen. die Lotrechte erzielen zu können,
die Zielmarke des Fernrohrs unverstellbar anzuordnen, wobei die Einstellung der
Ziellinie dann zweckmäßig durch Verdrehen eines vor dem Objektiv des Fernrohrs *
angeordneten Spiegelsystems erfolgt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn jedes der beiden
Getriebe mit einem Kurvenkörper ausgestattet wird, und zwar das durch das Triebwerk
bewegte Getriebe mit einem Kurvenkörper, der durch das Triebwerk eine gleichförmige
Drehbewegung erfährt und in der Richtung seiner Drehachse - entsprechend dem Quotienten
- einstellbar angeordnet ist, und das zur Einstellung des Vorhaltewinkels dienende
Getriebe mit einem Kurvenkörper, der so angeordnet ist, daß er zwei Einstellbewegungen
erfahren kann, eine Drehung gemäß der Flughöhe und in der Richtung seiner Drehachse
eine Verschiebung gemäß dem Quotienten -
von welchen Bewegungen die eine, die Verschiebung, - zufolge der Kupplung der beiden
Getriebe miteinander - beim Einstellen des dem anderen Getriebe angehörenden Kurvenkörpers
selbsttätig erfolgt. Würde der Quotient durch eine Drehung und die Flughöhe durch
eine Verschiebung des Kurvenkörpers einstellbar sein, so hätte die Drehung des Kurvenkörpers
selbsttätig zu erfolgen.
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Um die Neigung der Ziellinie schnell innerhalb weiter Grenzen verändern
zu können, ohne daß dabei die der Ziellinie durch das Triebwerk erteilte kontinuierliche
Bewegung gestört wird (was z. B. erwünscht ist, falls dann, wenn der Antrieb der'
Ziellinie so geregelt ist, daß die Ziellinie auf ein anvisiertes Ziel gerichtet
bleibt, ein Zielwechsel vorgenommen werden soll, damit in diesem Falle eine nochmalige
Regelung dieses Antriebs erspart wird), wird der die Ziellinie einstellende Kurvenkörper
an einer verstellbaren Büchse gelagert, die das Triebwerk trägt. Diese Büchse ist
drehbar derart an dem Träger der Zielvorrichtung gelagert, daß ihre Drehachse mit
der des Kurvenkörpers zusammenfällt, so daß bei einer Drehung der Büchse der Kurvenkörper
unabhängig von der Drehung durch das Triebwerk eine weitere Drehung erfährt.
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In Abb. 2 und 3 der Zeichnung ist eine der
Erfindung
entsprechende Vorrichtung dargestellt, bei der als Zielvorrichtung ein Zielfernrohr
dient. Abb. a ist ein lotrechter Schnitt durch die Vorrichtung, der die optische
Achse des Zielfernrohrs enthält. Abb. 3 ist ein anderer lotrechter- Schnitt. Das
Zielfernrohr ist ein terrestrisches. Von seinen optischen Teilen sind nur das in
dem Fernrohrgehäuse a fest gelagerte Objektiv a1 und ein vor dieses Objektiv geschaltetes
Prismensystem sichtbar. Dieses Prismensystem besteht aus zwei gleichschenklig rechtwinkligen
Prismen; von denen das eine, a2, in dem Gehäuse a fest angeordnet ist, während das
andere, a3, das den Lichteintritt vermittelt, in einer im Gehäuse a drehbar gelagerten
Büchse b, deren Drehachse die optische Achse des Fernrohrs schneidet und dabei senkrecht
zu der die optische Achse enthaltenden Ebene gerichtet ist, so angeordnet ist, daß
seine Spiegelfläche diese Drehachse enthält. Das fest angeordnete Prisma a2 ist
mit einem anderen gleichschenklig rechtwinkligen Prisma a4 so verbunden, daß die
Hypotenusenflächen beider Prismen zusammenfallen, so daß gleichzeitig mit einem
durch Vermittlung des Prismas a3 sichtbaren Objekt eine auf einer Glasplatte c aufgetragene
Zielmarke cl beobachtet werden kann. Dabei ist diese Zielmarke kardanisch so gelagert,
daß der Mittelpunkt der Lagerung mit dem vorderen Hauptpunkt einer Sammellinse d
zusammenfällt und von der Zielmarke einen Abstand hat, der gleich der Brennweite
dieser Sammellinse ist, so daß die durch die Zielmarke bestimmte Ziellinie stets
lotrecht gerichtet ist.
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Die Neigung des auf ein Objekt gerichteten Zielstrahles kann durch
eine Drehung der Büchse b verändert werden. Eine solche Drehung wird durch Heben
und Senken eines Drahtes e herbeigeführt, der mit seinem unteren Ende an einem Bügel
e1 angreift, dessen beide Arme je mit einem von zwei an der Büchse b befestigten
Armen bi gelenkig verbunden sind. Dabei sucht eine an dem Gehäuse ra und- an der
Büchse b befestigte Feder b2 stets, die Büchse in diejenige Endlage überzuführen,
bei der die Stellung des Prismas a3 dem größten Vorhalten des Zielstraliles entspricht.
Das Heben und Senken jenes Drahtes e wird durch eine Drehung eines am oberen Ende
des Drahtes angreifenden Hebels f l bewirkt, der mit einer am Gehäuse a drehbar
gelagerten Welle f ° verkeilt ist. Diese Welle wird durch eine Drehung eines Winkelhebels
f 2, f 3 angetrieben, dessen Arm f 2 auf der Welle f ° befestigt ist
und dessen Arm f 3 mit einem Kurvenkörper g im Eingriff steht. Dieser ist in einem
Lagerkörper A, der zwischen zwei Führungsleisten a° am Gehäuse a so geführt ist,
daß er parallel der Hauptachse des Fernrohrs verschoben worden kann, drehbar so
gelagert, daß seine Drehachse der Verschiebungsrichtung des Lagerkörpers parallel
ist. Ein in einem Gehäuse i untergebrachtes Uhrwerk, von dem in der Zeichnung nur
die Welle il sichtbar ist, erteilt mittels einer Welle i2 dem Kurvenkörper g eine
gleichförmige Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wobei die Anordnun- so
getroffen ist, daß die Welle i2 bei einer Verschiebung des Lagerkörpers A mit einer
Nut i3 längs einer Feder g1 des Kurvenkörpers gleiten kann. Das Uhrwerksgehäuse
i ist an einer an dem Gehäuse a drehbar gelagerten Büchse k befestigt, deren Drehachse
mit der des Kurvenkörpers g zusammenfällt. . Diese Büchse bildet das Lager
für eine Welle 1, die durch einen Knopf h gedreht werden kann und auf der
ein Zahnräd 12 befestigt ist, das mit einer Verzahnung hl des Lagerkörpers A im
Eingriff steht, und infolgedessen bei einer Drehung der Welle 1 - eine Verschiebung
des Lagerkörpers la entlang seiner Führung a° - und damit eine Verschiebung des
Kurvenkörpers g parallel seiner Drehachse - erzeugt. Anderseits ist die Verzahnung
hl so beschaffen, daß bei einer Drehung der Büchse k um ihre (mit der Drehachse
des Kurvenkörpers g zusammenfallende) Drehachse (an welcher Drehung die Welle
1 mit dem Zahnrad 12 teilnimmt), der Eingriff der Verzahnung nicht
verloren geht. Dabei ist der Kurvenkörper g Fo ausgebildet, daß er in seiner höchsten
Stellung, die dem größten einstellbaren Wert des Quotienten aus der Geschwindigkeit
und der Flughöhe des Luftfahrzeugs
entspricht, bei einer vollen Umdrehung durch das Uhrwerk eine solche Drehung des
Prismas a3 bewirkt, daß sich der Neigungswinkel des Zielstrahles gegen die Lotrechte
(cp) von etwa 7o° bis o° ändert. In der tiefsten Stellung des Kurvenkörpers. die
dem kleinsten einstellbaren Wert jenes Quotienten
entspricht, kommt eine flnderung dieses Winkels q) von etwa q.0° bis o° zustande.
Dem jeweils eingestellten Wert des Winkels q) entspricht eine bestimmte Stellung
des Armes ml eines Winkelhebels nal, ?n2, der um eine der Welle f ° parallele Achse
am Gehäuse a drehbar so angeordnet ist, daß das freie Ende des Armes ntl durch das
Okular des Zielfernrohrs sichtbar, ist. Der Winkelhebel wird durch einen auf der
Welle f ° befestigten Hebel f 4 eingestellt, mit dem sein Arm m2 mittels einer Schlitzführung
im Eingriff steht.
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Der Lagerkörper lt bildet noch die Lagerung für einen zweiten Kurvenkörper
n, der ebenso wie der Kurvenkörper g an den Verschiebungen
des
Lagerkörpers teilnimmt und dabei so angeordnet ist, daß er mit einer Nut 0 in eine
Feder o eingreift, die auf einer am Gehäuse a drehbar gelagerten Welle o1, deren
Drehachse mit der des Kurvenkörpers g zusammenfällt, befestigt ist, und längs deren
er bei Verschiebungen des Lagerkörpers h gleiten kann. Die Welle o1 kann mittels
eines Triebknopfes 0z gedreht werden, wobei ein Zeiger o3 an einer nach Flughöhen
geteilten Skala a5 den Wert der Drehung anzeigt. Mit dem Kurvenkörper n steht der
Arm p1 eines Winkelhebels 15l, p2 im Eingriff, dessen Arm auf einer der Welle
f ° parallelen, am Gehäuse a drehbar gelagerten Welle pü befestigt . ist. Dabei
ist der Kurvenkörper z2 so ausgebildet, daß, wenn er in eine solche Lage gebracht
ist, daß der Zeiger o3 an der Skala ab die jeweils vorliegende Flughöhe H anzeigt
und die Einstellung des Lagerkörpers lt dem jeweils vorliegenden Quotienten entspricht,
die Stellung der Welle P° dem
zum Abwerfen eines Geschosses bei dieser Geschwindigkeit v und dieser Höhe H des
Luftfahrzeugs erforderlichen Vorhaltewinkel u entspricht. Dem jeweils eingestellten
Wert des Vorhaltewinkels u entspricht eine bestimmte Stellung des Armes q1 eines
Winkelhebels q1, q2, der ähnlich dem Winkelhebel ml, m2 um eine der Welle P° parallele
Achse am Gehäuse a drehbar so angeordnet ist, daß das freie Ende des Armes q1 ebenfalls
durch das Okular des Zielfernrohrs sichtbar ist. Der Winkelhebel q1, q2 wird durch
einen auf der Welle P° befestigten Hebel p3 eingestellt, mit dem sein Arm q2 mittels
einer Schlitzführung im Eingriff steht. Die Armem' und q1 der beiden Winkelhebel
liegen dicht nebeneinander, so daß die gegenseitige Stellung ihrer freien Enden
beobachtet werden kann. In der Zeichnung nehmen die einzelnen Teile der Vorrichtung
eine Stellung ein, die einem mittleren Werte jenes Quotienten
einem Winkel cp des Zielstrahles gegen die Lotrechte von o° und einem Vorhaltewinkel
a von etwa 2o° entspricht.
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Zum Gebrauch ist die Vorrichtung an einem Luftfahrzeug -so zu befestigen,
daß ihre Hauptachse bei wagerechter Lage des Luftfahrzeugs lotrecht gerichtet ist.
Alsdann ist das Uhrwerk in Gang zu setzen, durch Drehen der Büchse k um ihre Drehachse
der Kurvenkörper g, und damit das Prisma a3, so einzustellen, daß das Bild der Zielmarke
cl mit dem Bild eines mit einer Bombe zu belegenden Zieles zusammenfällt, und der
Lagerkörper h durch Drehen am Triebknopf h so einzustellen, daß diese beiden Bilder
auch zusammenfallend bleiben. Stellt man dann mittels des Triebknopfes 02 den Kurvenkörper
n so ein, daß der Zeiger o3 an der Skala a5 die Flughöhe des Luftfahrzeugs anzeigt
und folglich der Arm q1 des Winkelhebels q1, q2 die dem erforderlichen Vorhaltewinkel
entsprechende Stellung einnimmt, so hat man nur noch nötig, zu beobachten, wann
das freie Ende des Armesml des Winkelhebels ml, m2 mit dem freien Ende des Armes
q1 zusammenfällt. Indem Augenblick, indem der Arm ml diese Stellung erreicht, ist
das Geschoß abzuwerfen.