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Vorrichtung zur Ermittlung der Schußentfernung von solchen Luftfahrzeugen,
die sich in einer wagerechten Ebene gleichförmig und geradlinig bewegen. Den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Ermittlung der Schußentfernung
von solchen Luftfahrzeugen, von denen vorausgesetzt werden kann, daß sie sich in
einer wagerechten Ebene gleichförmig und geradlinig bewegen. Unter Schußentfernung
wird dabei die Entfernung verstanden, die das Fahrzeug in dem Augenblick von einem
Geschütz hat, in dem ein mit diesem Geschütz auf das Fahrzeug abgefeuertes Geschoß
das Fahrzeug trifft. Die Schußentfernung, die bereits zur Einstellung des Geschützes
und gegebenenfalls auch des Geschoßzünders bekannt sein muß, kann natürlich nicht
selbst gemessen werden, sondern muß aus einer Entfernung ermittelt werden, die das
Ziel einen gewissen Zeitraum vor dem Eintreffen des Geschosses am Ziel vom Standort
des Beobachters aus hat, und die im folgenden als Ausgangsentfernung bezeichnet
sei. Der Betrag, um den sich die gesuchte Größe von der Ausgangsentfernung unterscheidet,
hängt von drei Größen ab, und zwar einmal stets von der Größe der Ausgangsentfernung
selbst und außerdem z. B. von der Größe des Geländewinkels, unter dem das Ziel dem
Beobachter in dem Augenblick erscheint, in dem es von ihm die Ausgangsentfernung
hat und der Größe der Geländewinkelgeschwindigkeit, mit 'der sich das Ziel, vom
Standort des Beobachters aus gesehen, zur selben Zeit bewegt. Als Äquivalente für
die beiden letztgenannten Größen können dabei die Höhe, in der sich das Ziel über
dem Beobachter bewegt, bzw. die Geländewinkeländerung, die idhs Ziel während einer
gewissen Meßzeit erfährt, gelten. Die der Erfindung entsprechende Vorrichtung soll
nun zur Berechnung der gesuchten Entfernung aus drei zusammengehörigen, d'er genannten,
durch Messung zu ermittelnden Größen auf mechanischem Wege dienen, wobei die Vorrichtung
auch so ausgebildet sein kann, daß sie zugleich zur Messung einer oder mehrerer
der der Rechnung zugrunde zu legenden Größen dienen kann, etwa derart, daß die gemessenen
Größen oder ein Teil von ihnen bereits während der Messung auf die eigentliche Rechenvorrichtung
übertragen werden. Wie erwähnt, ist der Unterschied zwischen der gesuchten und der
Ausgangsentfernung von der jeweiligen Ausgangsentfernung selbst abhängig. Es ist
daher nicht möglich, aus der Stellung eines Zeigers, den man gegenüber einer Entfernungsskala,
die nach einem beliebigen Gesetz geteilt ist, von dem mit der Ausgangsentfernung
bezifferten Teilstrich aus gemäß der Flughöhe des Ziels und gemäß der erwähnten
Geländewinkeländerung - oder gemäß den Äquivalenten dieser beiden Größen - verstellt,
an der Entfernungsskala, wie es wünschenswert wäre, zu jeder beliebigen Ausgangsentfernung
die gesuchte zugehörige Schußentfernung abzulesen. Nach der Erfindung läßt sich
jedoch ein besonderes Teilungsgesetz ermitteln, durch das sich eine Skala mit der
gewünschten Eigenschaft ergibt, also eine Skala, bei der unter Zugrundelegung einer
bestimmten Schußwaffe und einer bestimmten Schußladung die Längen-#lifferenz zwischen
der einzustellenden Ausgangsentfernung und' -der gesuchten Sch.ußentfernung fast
vollständig unabhängig von der Entfernung selbst ist. Eine solche Skala läßt sich
auf empirischem Wege herstellen. Um dann dem Zeiger der mit einer solchen Skala
ausgestatteten Vorrichtung die gewünschte Verstellung geben zu können, wird die
Vorrichtung mit einem Sytem von zwei einander schneidenden Kurvenscharen au$gestattet,
deren eine aus derartigen Kurven gleicher Höhen und deren andere aus derartigen
Kurven gleicher Geländewinkeländerungen besteht, daß durch hinstellen eines mit
dem Zeiger verbundenen Gliedes auf den Schnittpunkt der beiden in Frage kommenden
Kurven der Zeiger jeweils um den gehörigen Betrag verstellt wird.
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Der Zeiger kann dabei die Gestalt eines wirklichen Zeigergliedes erhalten.
Er kann aber auch durch eine Reihe von Marken dargestellt werden, die dann das Zeigerglied
in verschiedenen Stellungen andeuten. Wählt män die letztere Ausbildung, de bei
der Handhabung der Vorrichtung besondere Vorteile bietet, so bildet man die Markenreihe
als eine Skala aus, die nach dem gleichen Gesetz geteilt und ebenso beziffert ist
wie die Entfernungsskala. Gibt man alsdann beiden Skalen gegeneinander eine solche
Stellung, daß dann, wenn das gegenüber dem Kurvensystem zu verstellende Glied die
Geländewinkeländerung Null anzeigt, gleich bezifferte Teilstriche einander gegeniber
oder je einer
von zwei fest miteinander verbundenen Marken gegenüberstehen,
so ist es nicht mehr wie bei der Anordnung eines wirklichen Zeigerglieds nötig,
den Zeiger vor jeder neuen Ermittlung auf denjenigen Skalenwert einzustellen, der
der Ausgangsentfernung entspricht. Ferner bietet sich bei Ausbildung des Zeigers
als Skala die Möglichkeit, aus einer einzigen Messung der Geländewinkelgeschwindigkeit
oder aus einer Messung der Geländewinkelärnderung, die das Ziel während einer gewissen
Zeit erfährt, in kurzem Zeitabstand nach der Ermittlung der zu einer ersten Ausgangsentfernung
gehörenden Schußentfernung noch eine solche zu einer zweiten Ausgangsenfernung gehörende
angenähert zu ermitteln, sofern man nur beide Ermittlungen in so kurzem Zeitabstand
nacheinander ausführt, daß währenddessen keine erhebliche Änderung der Geländewinkelgeschwindigkeit
stattgefunden hat. Will man diese letztere Möglichkeit ausnutzen, so ist es notwendig,
daß die in dem-Kurvensystem, nach dem die gegenseitige Verstellung der Entfernungsskala
und des Zeigers vorzunehmen ist, aufgetragenen Kurven außer den Kurven gleicher
Geländewinkeländerungen Kurven gleicher Flughöhen sind.
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Die Länge jenes Zeitraumes, für den die Änderung der Entfernung des
Ziels vom Beobachter zu ermitteln ist, ist nicht beliebig. Sie hängt ab von der
Flugzeit des Geschosses und muß natürlich mindestens gleich dieser Flugzeit gewählt
werden. Meist wählt man sie jedoch in Rücksicht auf den Verzug, der durch das Geben
der Kommandos, durch das Einstellen der Visiervorrichtung an der Schußwaffe usw.
vor dem Lösen eines Schusses entsteht, größer. Die Größe der Verzugszeit ist dabei
aber von vornherein festzulegen, und zwar nimmt man gewöhnlich den auf das Geben
der Kommandos und auf das Einstellen der Visiervorrichtung sowie bei Verwendung
eines Zeitzünders den auf das Einstellen dieses Zünders entfallenden Betrag als
konstant an. Verwendet man zur Ermittlung der Schußentfernung die Änderung des Geländewinkels,
die das Ziel während einer gewissen MeBzeit erfährt, so kann auch die Länge dieser
Meßzeit nicht mehr beliebig gewählt werden, sondern muß in einem bestimmten Verhältnis
zu derjenigen Zeit stehen, die das Geschoß brauchen würde, um von der Schußwaffe
aus. an denjenigen Ort des Ziels zu gelangen, an dem es sich zu Beginn des Zeitraumes,
für den die Entfernungsänderung ermittelt werden soll, befindet, und zwar wählt
man die Meßzeit entweder gleich dieser Zeit selbst oder gleich einem bestimmten
Bruchteil davon. Dabei wird man entweder den Anfang oder das Ende der Meßzeit mit
dem Beginn jenes Zeitraumes, für den die Entfernungsänderung zu ermitteln ist, zusammenfallen
lassen.
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In den Abb. i bis 8 der Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele
der der Erfindung entsprechenden Vorrichtungen dargestellt. Von diesen Beispielen
sind die beiden ersten Rechenvorrichtungen, die nach Art eines stabförmigen Rechenschiebers
ausgebildet sind, und die die Schußentfernung aus den gemessenen Größen, also aus
der der Ausgangsentfernung, der Höhe, in der sich das Luftfahrzeug über dem Beobachter
bewegt, und der während einer gewissen Zeit stattfindenden Änderung @d'es Geländewinkels,
unter d'em das Ziel dem Beobachter erscheint, zu berechnen gestatten, wobei die
Rechenvorrichtungen vollständig getrennt von den zur Messung der genannten Größen
-dienenden Vorrichtungen bestehen. Das dritte der Beispiele dagegen ist eine zum
Messen der Größe des Geländewinkels, unter dem das Ziel dem Beobachtereinen gewissen
Zeitraum vor .dem Eintreffen des Geschosses im Ziel erscheint, und der Größe der
Geländewinkeländerung während eines gewissen Zeitraumes -dienende Zielvorrichtung,
mit der die eigentliche Rechenvorrichtung derart verbunden ist, daß die Größe des
Geländewinkels, unter dem- die Ziellinie der Meßvorridhtung eingestellt ist, sich
unmittelbar auf die Rechenvorrichtung überträgt.
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Von dem ersten Ausführungsbeispiel, das ebenso wie das zweite nur
zur Ermittlung von Schußentfernungen solcher Ziele bestimmt ist, die sich auf den
Beobachter zu bewegen (so-genannte kommende Ziele), stellt Abb. i eine Ansicht und!
Abb. z einen Querschnitt dar. Die Vorrichtung besteht aus einem Stab a', in dem
eine Zunge bl ihrer Längsrichtung nach verschiebbar angeordnet ist. Auf dem Stab
ist ein mit einem Zeiger cl ausgestatteter Schieber d angeordnet, und außerdem ist
mit ihm ein Lineal e" fest verbunden. Die Zunge bl ist mit einer Skala fl, ,die
nach Entfernungen beziffert und' nach dem der vorliegenden Erfindung entprechenden
Gesetz geteilt ist, sowie mit einem aus einer Schar von Linien gleicher Höhen und
einer Schar von Linien gleicher Geländewinkeländerungen bestehenden Kurvensystem
gi ausgestattet, wobei die Linien gleicher Höhen Gerade sind, die parallel der Verschiebungsrichtung
der Zunge bl verlaufen. Als Maßeinheiten sind in diesem und in den übrigen Beispielen
für die Bezifferung der Entfernungsskala und der Höhenlinien das hm, für die Linien
der Geländewinkeländerung eine Größe von gewählt.
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Die Handhabung der Vorrichtung gestaltet sich folgendermaßen. Vor
jeder Ermitt-
Jung ist zunächst die Zunge öl in ihre Nullstellung
zu bringen, d. h. in eine Stellung, in der sich die mit Null bezeichnete Linie der
Geländewinkeländerung des Kurvensystems g¹ mit der Ablesekante des Lineals e¹ deckt.
Sei dann z. B. die Ausgangsentfernung des Ziels zu 45 hm, die Höhe, in der sich
das Luftfahrzeug über der Erde bewegt, zu 3o hm und die Änderung des Geländewinkels,
die eine vom Standort des Beobachters nach dem Ziel gerichtete Ziellinie während
der vorgeschriebenen Meßzeit erfahren hat, zu 1,5 Winkeleinheiten gemessen, so gibt
man. weiterhin demn Schieber d eine solche Stellung, daß der Zeiger cl demn mit
45 hm bezeichneten Teilstrich der Entfernungsskala f¹ gegenüber- f¹ gegenübersteht.
Hierauf verschiebt man die Zunge b¹ so weit nach links, bis die Ablesekante des
Lineals e¹ durch den Schnittpunkt der mit 30 hm bezeichneten Höhenlinie und der
mit 15 bezeichneten Linie der Geländewinkeländerung geht. Alsdann gibt der Zeiger
c¹ an der Skala f¹ die gesuchte Schußentfernung zu 41,3 hm an.
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Das zweite Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 in einer Ansicht und
in Abb.4 in einem Schnitt dargestellt. Diese Vorrichtung, die ebenfalls die Form
eines stabförmigen Rechenschiebers aufweist, unterscheidet sich von der ersten in
der Hauptsache dadurch, daß die Entfernungsskala und das Kurvensystem nicht auf
der Zunge, sondern auf demn Stab und auf Teilen, die mit dem Stab fest verbunden
sind, aufgetragen sind, und daß der Zeiger durch eine auf der Zunge aufgetragene
zweite Entfernungsskala ersetzt ist. Der Stab des Rechenschiebers ist hier mit a2,
die Zunge desselben mit b2 und die Entfernungsteilung mit f2 bezeichnet. Das hier
mit g2 bezeichnete Kurvensystem ist auf einer durchsichtigen Tafel g aufgetragen,
die mit dem Stab fest verbunden ist. Die Zunge b2 trägt eine Skala c2, die in gleicher
Weise wie die Skala f2 geteilt und beziffert ist, und eine Strichmarke e². Die gegenseitige
Lage der Strichmarke und der Skala e2 ist dabei so, daß in einer solchen Stellung
der Zunge, in der sich die Strichmarke mit der mit Null bezeichneten Linie der Geländewinkeländerung
des Kurvensystems g2 deckt, gleich bezifferte Teilstriche der beiden Skalen c2 und'
f2 einander gegenüberstehen.
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Um mit dieser zweiten Vorrichtung eine Schußentfernung zu ermitteln,
ist es nicht mehr erforderlich, vor der Ermittlung die Zunge in ihre Nullage zu
bringen und danach einem Zeiger eine bestimmte Stellung zu geben. Sei z. B. wieder
eine Schußentfernung aus den gleichen Meßgrößen wie im ersten Beispiel zu ermitteln,
so stellt man nur die Strichmarke e2 auf den Schnittpunkt der mit 30 hm bezeichneten
Höhenlinie und der mit 15 bezeichneten Linie der Geländewinkeländerung ein und liest
aus der Stellung des mit 45 hm bezeichneten Teilstriches der Skala c² gegenüber
der Skala f² an letzterer die gesuchte Schußentfernung zu 41,3 hm ab.
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Diese Vorrichtung gestattet es auch, unter gewissen Bedingungen eine
zweite und vielleicht auch noch eine dritte Schußentfernung zu ermitteln, ohne daß
eine neue Einstellung dler Zunge nötig ist Sei z. B. eine zweite Ausgangsentfernung
zu 42 hm gemessen und kann angenommen werden, daß sich zwischen der Messung der
ersten und der zweiten Ausgangsentfernung die Geländewinkelgeschwindigkeit des Ziels
nicht wesentlich geändert hat, so gibt die Stellung des mit 42 hm bezeichneten Teilstriches
der Skala c2 gegenüber der Skala f2 die zweite Schoßentfernung zu 38,8 hm an.
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Von dem dritten der Ausführungsbeispiele ist in Abb. 5 eine" Ansicht
dargestellt, während die Abb. 6, 7 und 8 einige Querschnitte durch die Vorrichtung
-zeigen. Die Vorrichtung, die mittels eines federnden Zapfens lt auf ein Stativ
aufgesteckt werden kann, enthält ein mit dem Zapfen fest verbundenes Rohr i, in
dem ein Zielfernrohr mittels eines rohrförmigen Ansatzes h drehbar gelagert ist.
Das Fernrohr enthält außer einem Objektiv 1, einem die optische Achse
X -X des Fernrohrs um 9o° ablenkenden .Dachprisma in, und einem Okular n
in der vorderen Brennebene cles letzteren noch eine Strichplatte o, die mit einer
Reihe horizontaler Strichmarken aus-.gestattet ist. In dem Rohr i ist ein zweites
Rohr p drehbar gelagert, das mit dem Gehäuse des Fernrohrs so in Verbindung steht,
daß es sich bei einer Drehung des Fernrohrs tim :die Achse @6es Rohrs i ufn den
gleichen Winkel dreht, daß es aber außerdem in der Richtung der Rohrachse verschoben
werden kann. Däs Rohr i. ist mit zwei Fenstern ausgestattet. Die Umrahmung des einen
dieser Fenster trägt eine der Erfindung entsprechend geteilte, nach Entfernungen
bezifferte Skala q, während das zweite der Fenster mit einem Markenkreuz r1, r2
versehen ist. Auf fler Oberfläche des Rohrs p ist eine ihrer Teilung und Bezifferung
nach mit der Skala q übereinstimmende Skala s aufgetragen, deren einzelne Teilstriche
von Kreisbögen, die sich über einen größeren Teil des Rohrumfangs erstrecken, dargestellt
werden. Außerdem trägt die Oberfläche dieses Rohrs zwei voneinander unabhängige,
sich nicht schneidende Kurvenscharen t und u, deren jede aus Kurven
gleicher Geländewinkeländerungen be-#-teht, wobei flie Kurven der ersten dieser
Scharen für ein sich auf den Beobachter zu bewegendes (kämmendes) Ziel und die Kur-.
ven
der andern Schar für ein sich von dem Beobachter wegbewegendes (gehendes) Ziel gelten.
Der Abstand dieser Kurven von der Skalas ist so gewählt, daß die beiden Kurvenscharen
gemeinsame, mit Null bezifferte Linie sich mit der Strichmarke r2 deckt, wenn die
Teilstriche der Skala s gleich bezifferten Teilstrichen der Skala q gegenüberstehen.
Zu jeder dieser Kurvenscharen zugehörig ist eine weitere aus Linien gleicher Geländewinkel
bestehende Schar zu denken, wobei die Linien parallel zur Rohrachse verlaufenden
Gerade zu sein hätten. Diese Linien sind jedoch nichtdargestellt. Eine von ihnen
wird jeweils durch die Strichmarke r¹ gebildet, wobei die Marke als Geländewinkellinie
jeweils mit dem Wert desjenigen Winkels beziffert zu denken ist, den die Achse des
Fernrohrobjektivs l mit der Horizontalen einschließt.
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Die Ermittlung einer Schußentfernung mit dieser Vorrichtung geschieht
in folgender Weise. Man richtet zunächst das Zielfernrohr durch Drehen um den Stativzapfen
h und durch Drehen in dem Rohr i so auf das Ziel, daß sich der mit Null bezifferte
Teilstrich der auf der Platte o angeordneten Skala mit dem Ziel deckt, und hält
auch weiterhin diesen Nullstrich auf dem Ziel. In demjenigen Augenblick,.der als
der Beginn jenes Zeitrauanes zu gelten hat, an dessen Ende das auf das Ziel abzufeuernde
Geschoß am Ziel eintreffen soll, hört man mit der Drehung des Fernrohrs auf und
verfolgt alsdann bei stillstehendem Fernrohr das Ziel weiter im Okular des Fernrohrs.
Zu Beginn des erwähnten Zeitraumes hat außerdem ein zweiter Beobachter an einem
(der Vorrichtung nicht angehörenden) Entfernungsmesser die in diesem Augenblick
vorhandene Entfernung des Ziels, die Ausgangsentfernung, abgelesen und daraus die
Flugzeit angenähert ermittelt. Am Ende einer Meßzeit, die hier gleich einem Drittel
der Geschoßflugzeit zu sein hat, und deren Anfang mit dem Beginn des erwähnten Zeitraumes
zusammenfällt, liest man die Stellung des Ziels gegenüber der auf der Platte o aufgetragenen
Teilung ab. Die abgelesene Größe ist die Änderung, die der Geländewinkel während
der Meßzeit erfahren hat. Durch das Drehen des Fernrohrs in dem Rohr i ist zugleich
das Rohr p gedreht und damit den Kurvenscharen t und 2-t eine bestimmte Stellung
gegenüber der Marken erteilt worden, die dem Geländewinkel entspricht, unter dem
das Ziel dem Beobachter zu Beginn des Zeitraumes erschienen ist. Man erteilt nunmehr
.dem Rohr p noch eine achsiale Verschiebung, und zwar stellt man den Schnittpunkt
der Marken r1 und r2, wenn das Ziel ein kommendes ist, an der Kurvenschar t auf
denjenigen Wert der Geländewinkeländerung ein, der am Ende der Meßzeit an der Okularskala
des Fernrohrs abgelesen wurde. Dann gibt der mit der Ausgangsentfernung bezifferte
Teilstrich der Skala q.an der Skala s die Entfernung an, die zwischen dem Ziel und
dem Geschütz dann vorhanden ist, wenn dasjenige Geschoß am Ziel eintrifft, das um
den Betrag der Geschoßflugzeit nach der Messung der Ausgangsentfernung abgefeuert
wird. Ist das Ziel ein gehendes, so ist die achsiale Verschiebung des Rohrs p nicht
nach der Kurvenschar t, sondern nach der Kurvenschar ai, deren Kurven sich
in ihrer Form etwas von denen der Schar t unterscheiden, vorzunehmen.
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Um bei Verwendung einer Vorrichtung, die mit einer für beide Bewegungsrichtungen
des Ziels gemeinsamen Entfernungsskala ausgestattet ist, die Schußentfernung mit
genügender Genauigkeit zu erhalten, ist es natürlich erforderlich, die Länge der
Zeit, die zwischen der Messung der Ausgangsentfernung und dem Lösen des Schusses
zu liegen hat, möglichst zu beschränken.