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Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Abwurfpunktes von Bomben,
Geschossen usw. aus Luftfahrzeugen. Wenn man von einem Luftfahrzeug aus vermittels
einer Bombe, eines Geschosses oder eines sonstigen Wurfkörpers (Depeschenkapsel
usw.) einen bestimmten Zielpunkt treffen will, dann muß man den Zeitpunkt des Abwurfes
in Abhängigkeit von der Höhe, in welcher sich das Luftfahrzeug über dem Ziel befindet,
und von der Geschwindigkeit, mit der sich das Luftfahrzeug bewegt, bestimmen. Hieraus
resultieren beträchtliche Schwierigkeiten, da man nur die Höhe mit einiger Zuverlässigkeit
bestimmen kann, nicht aber die im Augenblick des Abwurfes bestehende Geschwindigkeit.
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Vorliegende Erfindung bezweckt, die bei der Bestimmang des richtigen
Abwurfpunktes sich ergebenden Schwierigkeiten zu überwinden und erreicht diesen
Zweck in der Weise, daß man an einer Visiereinrichtung zunächst die Visierrichtung
auf einen bestimmten Winkel gegenüber einer Bezugsrichtung im Raum, welche vorzugsweise
die Vertikalrichtung oder eine nahezu mit dieser zusammenfallende Richtung ist,
einstellt und dann beobachtet, bis der Zielpunkt mit dieser Visierrichtung zusammenfällt,
und daß man e dann vom Moment des Zusammenfallens ab vermittels eines Triebwerkes
die Visierrichtung in bestimmter gesetzmäßiger Weise verschwenkt und beobachtet,
wann die in der Verschwenkung befindliche Visierrichtung erneut mit dem Ziel zusammenfällt.
Dieser Moment gibt dann, wenn das Gesetz, nach dem die Visierrichtung verschwenkt
wird, richtig bestimmt worden, den-richtigen Abwurfpunkt für die Bombe usw. an.
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Man hat hierbei also nur nötig, die Visierrichtung auf einen bestimmten,
von der Höhe über dem Ziel abhängigen Winkel gegenüber der Bezugsrichtung im Raum
(der Vertikalrichtung) einzustellen, dann ein Triebwerk auszulösen und schließlich
das erneute Zusammenfallen des Zieles mit der Visierrichtung zu beobachten.
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Die Möglichkeit dieser Art der Bestimmung des richtigen Abwurfzeitpunktes
beruht darauf, daß die Zielrichtung, welche von dem Luftfahrzeug nach dem Zielpunkt
führt, in dem Maße steiler wird, als sich das Luftfahrzeug dem Ziel nähert. Die
Änderung der Neigung der Zielrichtung steht in bestimmter Abhängigkeit von der Höhe,
in welcher sich
das Luftfahrzeug über dem Ziel befindet, von der
Geschwindigkeit, mit welcher sich das Fahrzeug bewegt und von der Entfernung des
Luftfahrzeuges vom Zielpunkt. In jedem Falle ist der Winkel, welchen die Zielrichtung
mit der Vertikalrichtung einschließt, kleiner als go° und wird 0 im Augenblick,
in welchem sich das Fahrzeug gerade über dem Ziel befindet.
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Das Gesetz für die erforderliche Verschwenkung der Visierrichtung
ergibt sich aus einer einfachen geometrischen Überlegung, welche weiter unten unter
Bezugnahme auf Abb. i der Zeichnung angestellt werden wird.
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Für die praktische Anwendung der Erfindung bedarf es nur einer einfachen
Visiereinrichtung mit gegenüber einer Bezugsrichtung im Raum einstellbarer Visierrichtung
und einer Antriebsvorrichtung zur Verschwenkung der Visierrichtung nach einem bestimmten
Gesetz. Eine solche Einrichtung ist wesentlich schematisch in zwei zueinander senkrechten
Schnitten in Abb. z und 3 der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
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Um das Gesetz der erforderlichen Verschwenkung der Visierrichtung
zu ermitteln, seien alle Bewegungen relativ zum Flugzeug betrachtet, d. h. das Flugzeug
sei im luftleeren Raum über dem Erdboden in Ruhe gedacht und der Erdboden mit dem
Ziel bewege sich mit der Geschwindigkeit des Flugzeuges unter dem letzteren fort.
Angenommen, das Flugzeug befände sich im Punkt F (Abb. i der Zeichnung) und das
Ziel befände sich in dem Augenblick, in welchem die Bombe usw. aus dem Flugzeug
im Punkt F abgeworfen wird, im Punkt Z. Damit unter dieser Voraussetzung die Bombe
das .Ziel Z trifft, müßte das letztere während der Fallzeit der Bombe nach dem senkrecht
unter F liegenden Punkt B gelangt sein, da die Bombe unter dem Einfluß der Schwere
bei ihrem Fall im luftleeren Raum dauernd senkrecht unter dem Flugzeug bleibt. Wenn
sich das Ziel mit der Geschwindigkeit v unter dem Flugzeug fortbewegt und das Flugzeug
sich in der Höhe h über dem Ziel befindet, welcher Höhe eine Falldauer von T entspricht,
dann ist die Bedingung, daß Z während der Falldauer T nach B gelangt, erfüllt, wenn
die Strecke Z-B - v . T ist. Die Bombe muß also in dem Augenblick fallen
gelassen werden, wenn das Ziel, von F aus gesehen, unter dem Vorhaltwinkel cp erscheint.
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Um nun automatisch, ohne vorherige separate Bestimmung von v, den
richtigen Vorhaltwinkel cp zu erhalten, wird die Visierlinie zunächst auf einen
größeren Vorhaltwinkel cpo eingestellt und in dem Moment, in dem das Ziel im Punkt
Z" angelangt ist, dadurch in Bewegung gesetzt, daß sie von dem Schnittpunkt Po der
Linie F-Z" mit der durch P, gehenden Vertikalen so nach unten bewegt wird, daß sich
der Punkt Po mit gleichförmiger Geschwindigkeit vertikal nach unten bewegt. Nennt
man diese Geschwindigkeit k und wählt man die Anfangsstellung des Punktes P,, derart,
daß er die Strecke P'-Po mit der Konstanten k in der Fallzeit T der
Bombe durchlaufen müßte, also P'-Po - k T,
so läßt sich beweisen, daß der
Visierstrahl in der gleichen Zeit aus der Lage F-Z, in die Lage F-Z gelangt, in
der das Ziel von Z, nach Z gelangt. Während also die Visierlinie zu Beginn der Bewegung
von Po auf das Ziel gerichtet war, entfernt sie sich zunächst wieder davon, weil
beide Bewegungen nicht nach demselben Gesetz erfolgen, ist aber in dem Moment, wo
das Ziel sich in Z befindet, d. h. wo der richtige Vorhaltwinkel cp eingestellt
ist und der Abwurf erfolgen muß, wieder auf das Ziel gerichtet.
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Bezeichnet man nun noch die Zeit, welche verstreicht, bis der Punkt
Po nach P gelangt, mit r, und die Zeit bis zum Übergang des Zieles aus der Stellung
Z, in die Stellung Z mit t und endlich die Strecke F-P' mit c, dann hat man,
wie die geometrische Konstruktion zeigt,
Werden beide Gleichungen durcheinander dividiert, so erhält man
Es ergibt sich also in der Tat, daß unter den gemachten Voraussetzungen r
- t ist, d. h. daß nach Ablauf dieser Zeit die Zielrichtung von F nach Z
mit der durch die jeweilige Lage des Punktes P bedingten Visierrichtung F-P wieder
zusammenfällt, das Ziel also unter dem für das richtige Auftreffen der Bombe auf
das Ziel erforderlichen Vorhaltwinkel cp erscheint. Voraussetzung ist dabei, daß
der Visierwinkel cp o gemäß der obigen Bedingungsgleichung tg cpo -
eingestellt wurde. Da die Strecke c und die Geschwindigkeit k Konstanten des Apparates
sind, so ist der Vorvisurwinkel cpo nur von der Fallzeit T der Bombe abhängig. Diese
ist aber wieder eindeutig bestimmt durch die Höhe h des Flugzeuges, so daß man die
Teilung für die Einstellung der Visierrichtung auf die Vorvisur nicht nach Winkelmaß
auszuführen braucht, sondern gleich nach Höhe beziffern kann.
Bei
der geometrischen Überlegung ist angenommen, daß die Bezugsrichtung h genau mit
der Senkrechten zusammenfällt. Diese Bedingung wird nicht immer voll erfüllt sein,
obwohl es nicht schwer ist, sie annähernd zu erfüllen. Eine annähernde Erfüllung
der genannten Bedingung, daß der für die Vorvisur einzustellende Winkel cpo auf
eine senkrechte Bezugsrichtung h bezogen wird, genügt aber für die Erzielung von
Resultaten von sehr weitgehender Genauigkeit, da eine etwaige Abweichung der Bezugsrichtung
h von der Vertikalen nicht nur die Größe des für die Vorvisur einzustellenden Winkels
cpo beeinflußt, sondern auch in gleicher Weise die Größe des Winkels cp für die
Endvisur. Es läßt sich auch auf dem Wege der Rechnung zeigen, daß der Einfluß einer
etwaigen Abweichung der Bezugsrichtung h von der Vertikalen auf das Resultat nicht
erheblich ist, sofern die Abweichung nicht bedeutende Werte erreicht.
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In der beispielsweisen Ausführung der Erfindung, wie sie in Abb. 2
und Abb. 3 dargestellt ist, bezeichnet i das Objektiv und 2 das Okular eines Fernrohres.
In dem Fernrohrgehäuse ist ein drehbarer Reflektor 3 angeordnet, welcher nur vor
einem Teil des Objektivs i liegt. Dieser Reflektor 3 befindet sich vor einem Fenster
q. im Instrumentgehäuse und ist um Schaft 5 drehbar. Die Drehachse des Spiegels
3 trägt ein Zahnrad 6, in welches ein Zahnrad 7 eingreift, das an einem Lenker 8
angeordnet ist. Der Lenker 8 wird durch eine Mutter 9 auf einer Schraube io gesteuert.
Die Einstellung des Lenkers 8 ist an einer Teilung i i ersichtlich. Die Teilung
i r gibt die für die verschiedenen Höhen des Luftfahrzeuges erforderlichen Einstellungen
des Reflektors 3 an. Die Schraube io steht unter dem Einfluß eines 'Uhrwerkes 1a
mit Auslöseknopf 13. Mit 14 ist eine planparallele Glasplatte bezeichnet, vor welcher
,eine Libelle 15 angeordnet ist, deren Einstellung durch die Glasplatte 14 gegen
das Okular hin reflektiert wird. In das Okular ist in bekannter Weise ein Dachkantenprisma
16 zur Bildaufrichtung eingeschaltet.
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Die Benutzung des Apparates ist wie folgt. Nachdem in bekannter Weise
die Höhe des Flugzeuges ermittelt worden, wird das Uhrwerk 12 so weit aufgezogen,
daß durch die dadurch veranlaßte Drehung der Spindel io der Lenker 8 gerade auf
den der Höhe entsprechenden Teilstrich der Skala i i einsteht. Hierauf beobachtet
man durch das Okular, indem man das Instrument so hält, daß entweder die Libelle
15 einsteht oder ein beliebiges fernes Objekt, die Horizontlinie o. dgl., in Visur
steht, und wartet so lange, bis der Zielpunkt in Visur kommt. In diesem Moment löst
man durch Druck auf den Knopf 13 das Uhrwerk 12 aus, so daß die Spindel io
sich zu drehen anfängt, und wartet so lange, bis der Zielpunkt wieder in Visur tritt,
wobei immer darauf geachtet wird, daß auch die Libelle 15 oder das ferne Objekt
gleichzeitig ebenfalls in Visur steht. In diesem Moment wird abgeworfen.