-
Für Luftfahrzeuge bestimmte Zielvorrichtung. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine für Luftfahrzeu ge bestimmteZielvorrichtung mit einer Ziellinie,
deren Neigung gegen die Lotrechte in der die Flugrichtung enthaltenden Lotebene
gemäß dem durch die Gleichung
bestimmten Vorhaltewinkel einstellbar ist. In dieser Gleichung bedeutet vdie aus
der Eigengeschwindigkeit des Luftfahrzeugs und aus der Windgeschwindigkeit resultierende
Geschwindigkeit, d. i. die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs über Grund; H ist die
Höhe des Luftfahrzeugs über der Erde, t die Fallzeit -einer aus dieser Höhe abzuwerfenden
Bombe und R die Rückdrift der Bombe, d. i. diejenige Strecke, um die die Bombe gegenüber
dem Punkte, in dem sie, luftleeren Raum vorausgesetzt, die Erde erreichen würde,
zurückbleibt, unter der Annahme, daß dieser Luftwiderstand nur in der Flugebene
wirksam ist.
-
Zur Einführung in den Gedankengang der Erfindung diene Abb. i der
Zeichnung. Darin ist A der Ort eines in der Höhe H über einem Punkt A ° der Erde
befindlichen Luftfahrzeugs, das eine in seiner Längsrichtung wirkende, durch Motorkraft
erteilte Eigengeschwindigkeit v, besitzt und auf das eine Windgeschwindigkeit v"
einwirkt, so daß das Luftfahrzeug eine resultierende Geschwindigkeit %b über Grund
erfährt. Luftleeren Raum vorausgesetzt, würde eine von dem Luftfahrzeug abgeworfene
Bombe die Erde bei Annahme von Windstille in B, und unter Berücksichtigung der Windgeschwindigkeit
v", in C erreichen, wobei AOB parallel v, und, wenn t die Fallzeit der Bombe
ist, gleich v, t ist, und. wobei B C parallel vn, und gleich v,v t ist. Unter
dem Einfluß des Luftwiderstands erreicht jedoch die Bombe nicht den Punkt C, sondern
erfährt eine Rückdrift R. Der Konstruktion der bisher bekannten Zielvorrichtungen
mit Berücksichtigung der Rückdrift liegt die Annahme zugrunde; daß der Luftwiderstand
nur in der durch die Flugrichtung bestimmten Lotebene wirksam ist, und daß somit
diese Rückdrift R parallel vö gerichtet ist und die Bombe die Erde in D trifft.
Dieser Annahme entspricht ein Vorhaltewinkel u in dieser Lotebene, der durch die
aus der Abbildung zu entnehmenden Gleichung bestimmt
Tatsächlich ist aber die Rückdrift parallel v, gerichtet, so daß die Bombe in Z
aufschlägt, wobei Z um so weiter von D entfernt ist, je größer der Winkel ß ist,
den die. Eigengeschwindigkeit v, mit der Geschwindigkeit v. über Grund einschließt.
Für den Fall ß - o, d. h., wenn das Luftfahrzeug mit dem Wind oder gegen den Wind
fliegt, fallen Z und D zusammen. In diesem Fall allein bestand also jene Annahme
zu Recht. Für jeden anderen Fall hat eine Korrektur der Ziellinienneigung stattzufinden.
Diese
Korrektur wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht, daß eine besondere Einrichtung
vorgesehen wird, durch die der Ziellinie einerseits eine in die durch die Flugrichtung
bestimmte Lotebene fallende und anderseits eine senkrecht zu dieser Lotebene gerichtete
Neigungsänderung erteilt werden kann. Fällt man in Abb. x von Z das Lot auf A° C,
das diese Strecke in E schneidet, so wird die in diese Lotebene fallende Neigungsänderung
- die Änderung der Vorhaltung -durch den Winkel D A E = e und die zu dieser
Lotebene senkrechte Neigungsänderung -die Änderung der Seitenrichtung - durch den
Winkel E A Z= ö dargestellt, wobei diese Winkel, wie aus der Abbildung leicht
abgeleitet werden kann, durch die folgenden Gleichungen bestimmt sind
Denkt man sich unterhalb von A, im Abstande l von A, (s. Abb. z) eine
zur Erde - .diese dabei innerhalb des Zielbereichs als eben angenommen - parallele
Ebene gelegt, so schneidet diese die Strahlen A E, A D und A Z in Ei bzw.
D1 bzw. Z1, wobei, wie leicht abgeleitet werden kann,
ist. Denkt man sich dann eine Zielvorrichtung (z. B. ein eine Kimme und ein Korn
enthaltendes Diopter), bei der durch zwei Glieder (durch die Kimme und das Korn)
zwei Punkte der Ziellinie bestimmt werden, so angeordnet, daß das eine Glied (die
Kimme) den Punkt A der Ziellinie und das andere Glied (das Korn) den in jener Ebene
liegenden Punkt der Ziellinie bestimmt, so ist, um jene Korrektur der Ziellinienneigung
herbeizuführen, dieses letztere Glied (das Korn) innerhalb der gedachten Ebene in
der Flugrichtung um den Betrag a - wobei es von D1 nach El gelangt - und in der
Richtung der zur Flugrichtung senkrechten Wind komponente um den Betrag b zu verschieben
- wobei es von El nach Z1 gelangt. Zu dieser Einstellung des Gliedes kann z. B.
ein Kreuzschlittensystem dienen. Da bei Annahme einer bestimmten Bombenform und
einer unveränderlichen Eigengeschwindigkeit v, des Luftfahrzeugs der Quotient -
und damit - bei unveränderlichem l - auch
der Wert
als konstant gelten kann, so sind dann die Einstellungen beider Schlitten des Kreuzschlittensystems
nur veränderlich mit dem Winkel,ß, den die Eigengeschwindigkeit v, mit der Geschwindigkeit
%b über Grund einschließt, und können je mit Hilfe einer entsprechend der Funktion
(z - cos ß) bzw. entsprechend der Funktion sin ß geteilten Skala leicht vorgenommen
werden.
-
Wie leicht ersichtlich, kann jenes Glied der Ziellinie anstatt durch
die zwei Verschiebungen a und b, auch durch eine in seiner Einstellebene
vorzunehmende Drehung um den Winkel ß von D' nach Z' übergeführt werden. Dabei muß
der Drehpunkt des Gliedes im Abstand
von Dl so angeordnet sein, daß er mit Di stets in der Flugrichtung liegt, und zwar
vor D', und es muß ferner der Sinn der Drehung dem Sinn derjenigen Drehung, den
die Flugrichtung unter der Wirkung des Windes gegenüber der Längsrichtung des Luftfahrzeugs
erfährt, entgegengesetzt sein.
-
Jene Ebene, in der das eine Glied der Zielvorrichtung einstellbar
angeordnet ist, könnte auch im Abstand l oberhalb A liegen. In diesem
Fall müßten die Verschiebungen a und b des Gliedes entgegengesetzt gerichtet sein,
verglichen mit dem oben besprochenen Fall, oder es müßte, im Fall der Einstellung
des Gliedes durch Drehung, der Drehpunkt des Gliedes im Abstand y hinter D1 angeordnet
sein.
-
Ein weiterer praktischer Fall ist z. B. der, in dem jene Ebene, anstatt
parallel zur Erde zu sein, immer senkrecht zu dem entsprechend dem Vorhaltewinkel
a, eingestellten Zielstrahl ist. Alsdann sind, wie leicht abgeleitet werden kann,
wenn wiederum der Abstand von Ebene A den Wert l hat, die jenen beiden Werten
a und b entsprechenden Werte a' und b' durch die Gleichungen
bestimmt
Es sind also, wenn wiederum ein konstanter Wert
vorausgesetzt wird, a' und b' nicht wie a und b nur
veränderlich mit dem Winkel ,3, sondern auch noch veränderlich mit dem Vorhaltewinkel
a, und zwar a' mit dem Quadrat des Kosinus und b' mit dem Kosinus von a. Soll in
diesem Fall jenes entsprechend der zusätzlichen Neigungsänderung einzustellende
Glied der Zielvorrichtung, wie oben besprochen, durch eine in seiner Einstellebene
vorzunehmende Drehung in seine neue Lage übergeführt werden, so muß für den jenem
Abstand y entsprechenden Abstand r' seines Drehpunkts ein mittlerer Näherungswert
angenommen und ein kleiner, unerheblicher Fehler der Einstellung in den Kauf genommen
werden. Um diesen Fehler im Mittel möglichst klein zu halten, empfiehlt es sich,
den Abstand s' ensprechend der Gleichung zu wählen
wobei amaX den größten, a .i" den kleinsten vorkommenden Vorhaltewinkel bedeutet.
-
Für die besprochenen Fälle, in denen die erforderliche Korrektur der
Neigung der Ziellinie durch eine Drehung eines Gliedes der Zielvorrichtung herbeigeführt
wird, ergibt sich, wenn als Zielvorrichtung ein Zielfernrohr dient, in dessen Bildebene
eine gegenüber dem Luftfahrzeug (für sich allein oder mit dem Fernrohr zusammen)
drehbare, in die Flugrichtung einstellbare Längsmarke angeordnet ist und bei dem
diese zusätzliche Neigungsänderung durch eine Einstelllung des Objektivs in einer
zu seiner Achse senkrechten Ebene bewirkt wird, eine besonders zweckmäßige Ausführungsform,
wenn das Objektiv um eine zu seiner Achse parallele Drehachse drehbar angeordnet
und derart mit dieser Längsmarke (oder, wenn diese Längsmarke mit dem Fernrohr zusammen
drehbar angeordnet ist, mit dem Fernrohr) gekuppelt wird, daß es bei einer Verdrehung
derselben eine Verdrehung um den gleichen Winkel im entgegengesetzten Sinne erfährt.
Dabei ist der Drehachse des Objektivs eine solche Lage zu geben, daß sie in der
Mittelstellung des Objektivs zusammen mit der Objektivachse in einer dieser Längsmarke
parallelen Lotebene liegt. Das Fernrohr ist dann derart an dem Luftfahrzeug anzuordnen,
daß diese Lotebene die Richtung der Eigengeschwindigkeit des Luftfahrzeugs enthält,
und zwar so, daß die Drehachse des Objektivs auf derjenigen Seite des Objektivs
liegt, die dem Ziele zugewandt ist. Dabei bezieht sich die Angabe über die gegenseitige
Lage der Objektivachse und der Drehachse des Objektivs auf ein solches Fernrohr,
bei dem das Objektiv das vorderste optische Glied ist. Im Fall der Verwendung eines
Spiegelsystems vor dem Objektiv gilt jene Lagenangabe sinngemäß für das von diesem
Spiegelsystem entfworfeneSpiegelbild der beiden Achsen. Der Abstand der Drehachse
des Objektivs von der Objektivachse ist, je nachdem die optische Achse des Fernrohrs
bei der Einstellung des Vorhaltewinkels a lotrecht bleibt (wenn die Einstellung
des Vorhaltewinkels durch Einstelleu der Zielmarke erfolgt) oder eine Neigungsänderung
um den Winkel a erfährt (wenn die Einstellung des Vorhaltewinkels durch Neigen des
ganzen Fernrohrs oder durch Drehen eines vor dem Objektiv angeordneten Spiegelsystems
erfolgt) gleich
oder gleich für L die Brennweite des Objektivs einzuzu wählen, wobei setzen ist.
-
In Abb. 2 und 3 ist ein der Erfindung entsprechendes Zielfernrohr
im Aufriß und Grundriß dargestellt. Das Fernrohr a ist um seine Längsachse X-X drehbar
in einem Ring b gelagert, der - wie die punktierten Linien es andeuten -
an seinem Träger kardanisch aufgehängt zu denken ist. Das Fernrohr enthält an optischen
Gliedern ein Objektiv a1, ein Kollektiv a2, eine Umkehrlinse a3, ein Okular a4 und
ein vor dem Objektiv angeordnetes Spiegelsystem, das aus zwei gleichschenklig rechtwinkligen
Spiegelprismen a6 und a6/\ besteht von denen das eine, a5, fest angeordnet ist,
während das andere, aß, das den Lichteintritt vermittelt, in einer im Fernrohrgehäuse
drehbar gelagerten Büchse c sitzt, deren Drehachse auf dem Hauptschnitt des Prismas
a5 senkrecht steht. In dieser drehbaren Büchse ist das Prisma a6 so angeordnet,
daß sein Hauptschnitt mit dem des Prismas a5 parallel ist, und daß seine Spiegelfläche
die Drehachse der Büchse c enthält. Mittels eines Knopfes cl und einer in der Zeichung
weggelassenen Winkelanzeigevorrichtung kann die Büchse c - und damit das Prisma
a6 - entsprechend dem (irgendwie ermittelten) Vorhaltewinkel a eingestellt werden.
Dicht vor dem Kollektiv a2 ist eine Strichplatte a7 angeordnet, auf der ein Strichkreuz
so aufgetragen ist, daß sein einer Strich parallel dem Hauptschnitt der Prismen
a° und a6 ist. Das Objektiv a1 des Fernrohrs wird von einem Ring d getragen, der
im Gehäuse des Fernrohrs drehbar so gelagert ist, daß seine Drehachse Y-Y der Drehachse
X-X des Fernrohrs parallel ist, daß ferner die beiden Achsen in einer zu dem Hauptschnitt
der Prismen a5 und as parallelen Ebene liegen, wobei die Drehachse Y-Y auf derjenigen
Seite des Objektivsliegt,diedemPrismaa6zugewandtist, und daß endlich der gegenseitige
Abstand der beiden . Achsen den Wert
hat,
wobei t die Brennweite des Objektivs, R die Rückdrift einer
aus der Höhe H abzuwerfenden Bombe und ü max den größten, - ü m1" den kleinsten
vorkommenden Vorhaltewinkel bedeutet. Mit dem Ring d ist einZahnradsektor e verschraubt,
dessen Teilkreis zur Drehachse Y- Y des Ringes d konzentrisch ist und der durch
eine Öffnung a$ des Fernrohrgehäuses hindurch in eine Verzahnung f 1 eines
Radkörpers f eingreift, der an einem an dem Fernrohr befestigten Lagerkörper
g1, g2 drehbar so gelagert ist, daß seine Drehachse der des Ringes d parallel ist,
und der eine zweite Verzahnung f 2 aufweist, die zur Verzahnung f 1 koachsial ist.
In diese zweite Verzahnung f 2 greift ein ebenfalls an dem Lagerkörper g1, g2 gelagertes
Zahnrad h ein, das mit einem an dem Ring b befestigten Zahnkranz i im Eingriff steht,
dessen Teilkreis zur Drehachse X-X des Fernrohrs konzentrisch ist. Es wälzt sich
somit das Zahnrad FZ auf dem ortsfesten Zahnbogen i ab, wenn das Fernrohr samt den
damit vereinigtenTeilen (Rädergetriebe undPrismensystem) um die Fernrohrachse X-X
gedreht wird, und infolge dieser Abwälzung wird hierbei das Objektiv a1 um seine
(exzentrische) Drehachse Y-Y verschwenkt. Dabei ist die Übersetzung der Verzahnungen
so gewählt, daß bei einer Verdrehung des Fernrohrs im Ring b der das Objektiv
a1 tragende Ring d
eine Verdrehung um denselben Winkel, im entgegengesetzten
Sinne, erfährt. Das Objektiv a1 ist derart in dem Ring d anzuordnen, daß seine Achse
in der (durch die Zeichnung dargestellten) Mittelstellung des Zahnrads h gegenüber.
dem Zahnkranz i, die auch die Mittelstellung des Zahradsektors e gegenüber der Verzahnung
f 1 ist, mit der Drehachse (X-X) des Fernrohrs zusammenfällt.
-
Zum Gebrauch des Zielfernrohrs a ist der Ring b an einem Luftfahrzeug
kardanisch derart aufzuhängen, daß die Drehachse X-X, um die das Fernrohr in dem
Ring b drehbar ist, lotrechtsteht, unddas bei derjenigenStellung des Fernrohrs gegenüber
dem Ring, in der die Objektivachse mit dieser Drehachse X-X zusammenfällt, der Hauptschnitt
d- r Prismen a5 und a6 der Längsachse des Luftfahrzeugs parallel liegt. Das Prisma
all muß dabei dem vorderen Ende des Luätfahrzeugs zugewandt sein. Bei der Benutzung
des Fernrohrs ist dann weiter nichts nötig, als das Prisma as mittels des Triebknopfes
cl entsprechend dem durch die Gleichung
bestimmten, irgendwieermittelten Vorhalt;winkel u einzustellen und das Fernrohr
gegenüber dem Ring b so zu verdrehen, daß die Bilder der wahrgenommenen Objekte
parallel dem Hauptschnitt derPrismen a5 undas parallelen Strich der Strichplatte
a' durch das Gesichtsfeld laufen, so daß dieser Strich in die Flugrichtung fällt.
Die Korrektur der Ziellinienneigung, die bei einer Abweichung der Flugrichtung von
der durch die Längsachse des Luftfahrzeugs bestimmten Richtung stattzufinden hat,
erfolgt dann bei der Fernrohrverdrehüng infolge der dadurch bewirkten Verschwenkung
des Objektivs a1 selbsttätig, so daß, wenn eine Bombe in dem Augenblick abgeworfen
wird, in dem die Ziellinie das zu bewerfende Ziel schneidet, dieses Ziel getroffen
wird.