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Verfahren zur Bestimmung ballistischer Anfangsgeschwindigkeiten. Es
ist bekannt, ballistischeAnfangsgeschwindigkeiten durch Unterbrechung elektrischer
Stromkreise zu messen, deren vom Geschoß zu zerreißende Leitungsdrähte in Rahmen,
den scrgenan.nten Gittern, ausgespannt sind. Diese Stromkreise betätigen dann Chronographen
(Le Boulenge-Breger). Diese Methoden haben gewisse Nachteile. Verschiedene Voraussetzungen
sind mehr oder weniger erapiri.sch, z. B. wird der Abstand -zwischen den beiden
Gittern gleich 1,11" der erst zu messenden Anfangsgeschwindigkeit gewählt. Ferner
ist zti rler Messung stets der Aufbau und die Justierung dieser Gitter erforderlich.
Aber selbst wenn mit Hilfe dieser Gitter die Anfangsgeschwindigkeit genau bestimmt
ist, so kann doch die tatsächliche Anfangsgeschwindigkeit im Gefecht eine ganz andere
sein, weil die jeweilige Anfangsgeschwindigkeit von dem Alter des Pulvers der jeweiligen
Ladung, der sogenannten Rohrabnutzung, der Pulver- und Rohrtemperatur und anderen
Faktoren abhängt. Bei den großen modernen Anfangsgeschwindigkeiten und den großen
Erhöhungswinkeln wird außerdem der Abstand zwischen den Gittern unerwünscht groß,
sind die Anbringung des zweiten Gitters seiner großen Höhe wegen schwierig. Endlich
ist wegen der umfangreichen zu dieser Methode benötigten Hilfsmittel ihre Anwendung
im Gefecht äußerst schwierig oder ausgeschlossen.
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Man hat weitere Systeme versucht, die auf optischer, photographischer
oder elektromagnetischer Grundlage beruhen. Aber auch diese Grundlagen haben nur
zu Versuchs- und Laboratoriumsapparaten, die sehr kostspielig und vorsichtig zu
behandeln «-aren, geführt. Ihre Verwendung im Gefecht war ausgeschlossen.
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Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren ztt schaffen, das auf einfacher
Grundlage beruht und keiner teuren Apparate bedarf. Die angewandten Mittel müssen
leicht transportierbar sein, sich leicht am Geschützrohr anbringen lassen, die jeweilige
Anfangsgeschwindigkeit jedes beliebigen Geschützes für eine bestimmte Geschoßart,
unbekümmert um die Rohrabnutzung, ergeben und endlich alle für den Schuß wichtigen
Angaben ermitteln.
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Die Erfindung benutzt dazu das Prinzip des sog. Kondensatorchronographen
(C r a n z , Lehrbuch der Ballistik, Bd. 111, \Tr. t36).
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Das von verschiedenen Autoren, wie bei C r a n z angegeben, benutzte
Verfahren zur Feststellung der- Zeit t. die (-las Geschoß gebraucht, um die beiden
Drähte nacheinander zu zerreißen, ist folgende: Ein zunächst entladener Kondensator
von der Kapazität C
kann mit Hilfe einer konstanten elektromotorischen Kraft
E einer Batterie B über einen Widerstand f- aufgeladen werden, wenn der erste Draht
vom Geschoß zerrissen wird, während der Aufladestromkreis nach Ablauf der zu messenden
Zeit t durch das Zerreißen des zweiten Drahtes wieder geöffnet wird. Die Aufladung
des Kondensators während dieser Zeit t habe den Wert q. Dann wird
der Kondensator ohne Vorschaltwiderstand auf seine volle Ladung qo, die größer als
q ist, aufgeladen, und nach Vergleich der beiden an einem Galvanometer abgelesenen
Ladungen bestimmt man die Zeit t nach der Gleichung:
Gemäß derErfindung, die diesesPrinzip benutzt, wird zur Bestimmung der ballistischen
Anfangsgeschwindigkeit ein einziger Draht aus geeignetem ':Metall vorgesehen, der
gleichzeitig als Gesamt- oder Teilwiderstand im Kondensatorstromkreise liegt.
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Eine derartigeAusbildung des Unterbrecherstromkreises bietet noch
weitere sich in folrenclem ergebende Vorteile.
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Die Erfindung sieht zweiter eine Anordnung vor, bei der der Kondensator
eine bestimmte Vorladung qi erhält, die kleiner als q" ist, welch letzterer Wert
die Schlußladung darstellt, die der Kondensator erreicht durch Zusatz einer Ladüng
q, die er während der zii bestimmenden "Zeit t zwischen den beiden Durchtrennungen
des Drahtes erhält. Oder anders ausgedrückt: (j" = qi + q. Da man die Kondensatorvorladting
qi ein für allemal fest einregulieren kann, so läßt sich die gesuchte Zeit t mit
Hilfe einer geeigneten Formel durch eine einzige ("ralvaitometerablesung ermitteln.
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Gemäß weiterer Erfindung wird die Montierung des Unterbrecherstromkreises
auf Trägern oder Gestellen vorgesehen, die elektrisch isolierte Organe zur Befestigung
des Unterbrecherdralites tragen. Diese Träger oder Gestelle bilden ein einziges
Ganzes in Form einer ':Manschette, die tim die Rohrmündung gelegt werden kann, so
daß die erste Unterbrechungsstelle des Drahtes so nahe wie möglich an der Rohrmündung
liegt.
Weitere Merkmale der Erfindang werden sich aus der folgenden
Abbildungsbeschreibung noch ergeben.
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In den Zeichnungen bedeuten Abb. i eine schematische Darstellung der
zur Feststellung der Zeit t nach der obengenannten bekannten Gleichung benötigten
Mittel mit den Merkmalen der Erfindung, Abb.2 eine weitere schematische Darstellung.
Die Abb.3 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform des zu dem Verfahren benötigten
Apparates, und zwar die Trägeranordnung des Unterbrecherstromkreises auf dem Geschütz.
Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 3, der die erste Unterbrechungsstelle
des Drahtes zeigt, Abb. 5 ist eine Seitenansicht des Apparates mit teilweisem Schnitt.
Abb.6 zeigt eine Vorderansicht des Apparates mit der zweiten Unterbrechungsstelle
des Drahtes. Die Abb. 7 und 8 zeigen im vergrößerten Maßstab in Vorder- und Draufsicht
eines der Kontakt- und Befestigungsorgane des Unterbrecherdrahtes.
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In allen Abbildungen sind die gleichen Teile auch mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die schematische Darstellung der Abb. i erläutert das Verfahren zur Ermittlung
der Zeit t nach der bekannten obenerwähnten Formel.
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Hierbei werden zwei Ablesungen vorausgesetzt, nämlich die der Ladung
q während der Zeit t zwischen den; beiden Unterbrechungen und der späteren Vollaufladung
q, des Kondensators. Gemäß der Erfindung werden vier feste Punkte i, 2, 3 und 4
vorgesehen, die zur Befestigung eines einzigen Unterbrecherdrahtes dienen, der durch
die vier festen Punkte in die drei Abschnitte a, c und b geteilt wird. Wenn
sich das Geschoß in der Pfeilrichtung bewegt, stellen die Teile a und
b
die Unterbrechungs- oder Zerreißstellen dar. Sie dienen dazu, mittelbar
oder unmittelbar Kontaktvorrichtungen derart zu betätigen, daß der Ladestromkreis
des Kondensators C während der zu messenden Zeit t nacheinander geschlossen und
geöffnet wird. Hierzu ist der Unterbrecher.draht a, b in an sich bekannter Weise
in den Ladestromkreis wie folgt eingeschaltet: Erde, Draht a, c, b, Widerstand
r und negativer Pol einer Batterie B, deren positiver Pol an die Erde T gelegt ist.
Der gemäß der Erfindung aus einem Stück bestehende Draht a, c, b kann bereits
einen so hohen Widerstand darstellen, daß der Vorschaltwiderstand r fortfallen kann.
Der Kondensator C ist in bekannter Weise parallel zu diesem Widerstand enthaltenden
Stromkreise geschaltet. Er ist einerseits reit dem Punkt 2, anderseits mit dem-
positiven Pol der Batterie B verbunden. Zunächst ist also der Kondensator über Erde
entladen. Das ballistische Galvanometer G kann über eine Taste 1i, parallel zu ihm
geschaltet werden.
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Zur Bestimmung der ballistischen Anfangsgeschwindigkeit eines Geschosses
in der Pfeilrichtung bewirkt die Durchtrennung des Drahtteiles a die Aufladung des
Kondensators in folgendem Stromkreis: Batterie B, Vorschaltwiderstand r, Draht b,
c, Kondensator C, Batterie (Erde). Bei der Durchtrennung von b nach der zu messenden
Zeit wird dieser Ladestromkreis unterbrochen. Man mißt nun in bekannter Weise die
Ladung q des Kondensators durch Drücken der Taste IL mit dem Galvanometer G.
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Gemäß der Erfindung sind die vier Punkte r, 2, 3, 4 vollständig isoliert
und dienen nur zur Befestigung des aus einem Stück bestehenden Drahtes a.,
c, b. Die elektrischen Zuführungen bestehen aus geeigneten besonderen Kontaktvorrichtungen,
zweckmäßig Kontaktmessern 18, gegen die sich die Unterbrechungsstellen a und b des
Drahtes legen. Hierdurch wird eine besonders große Genauigkeit der Unterbrechungen
der Stromkreise erreicht, weil die Augenblicke der Schließung und öfnung des Kondensatorladestromkreises
nicht erst durch den Augenblick der Drahtzerreißung, sondern bereits durch. den
Augenblick festgelegt werden, in dein das Geschoß die Unterbrechungsstelle berührt.
Um nach der Unterbrechung des den Widerstand enthaltenden Stromkreises den Ladestrornkrei.s
wieder herstellen zu können, können die Kontakte 18 der Unterrrechungsstelle b :durch
den gestrichelt dargestellten 1Tebenscliluß 6 durch Drücken der Taste K, überbrückt
werden. Hierdurch wird der widerstandsfähige Ladestromkreis geschlossen: Minuspol
der' Batterie B, gedrückte Taste Ko, Draht c, Kondensator C, Erde T.
Man mißt
dann die End- oder volle Ladung q, durch Drücken der Taste K und errechnet dann
die Zeit t mit Hilfe der bekannten Gleichung:
Wie schon erwähnt, sind beim Gebrauch dieser Formel zwei Ablesungen am ballistischen
Galvanometer notwendig. Wie die Abb.2 zeigt, gestattet die Verwendung eines einzigen
Drahtes die gewünschten Resultate in einfachster Weise mit einer einzigen Ablesung
am ballistischen Galvanometer zu erhalten. In dieser Abbildung ist der Unterbrecherdraht
a, c, b gleichfalls um die festen Punkte i, 2, 3 und 4. gelegt, und die Unterbrechungsstellen
a- und b liegen gleichfalls gegen die' Kontaktmesser 18. Der die Widerstände und
Unterbrechungsstellen enthaltende Stromkreis ist folgender: Pluspol (Erde), Galvano=
meter G;, Vorschalt«-iderständ r, Unterbrecherdraht
a, c. b, regulierbarer
oder konstanter Widerstand r,., -Minuspol der Batterie B, deren Pluspol geerdet
ist. Ein Kondensator (.' ist parallel zu diesem Unterbrecherstromkreis mit der Leitung
7 an den Punkt 2 und finit der Leitung 8 an den Pluspol (Erde) der Batterie B gelegt.
Das ballistische. Galvanonieter G kann durch Drücken der Taste K parallel zum Kondensator
C:' geschaltet «-erden.
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Diese Vorrichtung wirkt wie folgt: Zunächst, wenn der Stromkreis über
den \7orschaltwiderstand r, Draht a, c, b und Widerstand r,, geschlossen
ist, läuft in ihm ein Strom von der konstanten Stärke i, der von dem in Reihe liegenden
Galvanometer G; angezeigt wird Der Kondensator (.' erhält also eine Lailtitig q;
entsprechend der Potentialdifferenz an den beiden Klemmen des Vorschaltwiderstandesr
in dein Stromkreis der elektromotorischen Kraft f: der Batterie R und der beiden
Widerstände r,, und r. Diese Potentialdifferenz ist Ilelch Exj-wobei rc die
Galvanonieterkonstante bedeutet. Sobald der Draht an der Unterbrechungsstelle a
zerrissen wird, wird die Kapazität tinmittelbar ohne 1-orschaltwiderst?nct aufgeladen,
und zwar während der Zeit .J t, die zwischen beiden I_interhreclittngen vergeht.
Dann unterbricht die Durchtrennung von h die weitere Aufladung.
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Die Aufladung erfolgt nach (lein folgenden Gesetz: Bezeichnet i die
Stromstärke ini Augenblick t und q die Aufladung der Kapazität in diesem
Augenblick, so ist
Hieraus folgt
v obei angenommen wird, daß
d. h. die den Ablesefehler bedingenden Größen klein sind.
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Die Größe l: durch r,. + r -f- r( stellt die Stromstärke
i in (lein Stromkreis vor dem Schi ß dar. Sie kann jeweilig auf einen bestimmten
einfachen Weit, z. B. io-11 einreguliert werden. Auch die Größe q; kann durch entsprechende
Wahl der Kapazität des Kondensators C auf einen bequemen Rechenwert gebracht
werden. Es genügt dann eine einzige Messung, und zwar die von q" auf einem vorher
geeichten _lpparat, der außerdem die Kontrolle voti q; vor und nach -dein Schoß
gestattet.
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Mit einer Tafel oder Abake läßt sich dann leicht sofort das Ergebnis
ermitteln, wobei a-12- den Abstand der beiden Unterbrechungsstellen des Drahtes
darstellt.
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Um genaue Angaben der sehr kurzen Zeitabschnitte bei der Bestimmung
der ballistischen Anfangsgesch-,cindigkeit mit diesen Mittelei zu erhalten, müssen
bestimmte Voraus-:etzungen erfüllt werden.
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Die @interlirechungsstellen des Drahtes iiiüssen unter anderem von
demselben Teil des Geschosses, 7.13. der Geschoßspitze, berührt «'erden.
Deswegen müssen die Vnterbrechungsteile des Drahtes geradlinig, fest und unverrückbar
über einen Durchmesser rler Manschette geführt werden. Wie die Abb.3 zeigt, sieht
die Erfindung ein Gestell io vor von manschettenähnlicher Form. das fest am vorderen
Teil des Geschützrohres i i mittels Klemmschrauben i2, 12' befestigt werden kann.
Die Manschette io trägt zwei seitliche Ansätze 13, 13' und zwei in der Richtung
der Rohrachse liegende Arme 1d, i4'. Die seitlichen Ansätze 13 tragen Auflagestücke
1.5 aus geeignetem Isolationsmaterial (Abb.4). Die Arme 1d. tragen an ihren äußeren
Enden Lager 25, auf denen gleiche isolierende Auflagestücke 15 angebracht
sein können (Abb. 6). Lin die Befestigung des Unterbrecherdrahtes ,in den Klemmen
i, 2, 3, d. der Auflagestücke 15 auf den seitlichen Ansätzen 13 zti erleichtern,
haben die Arme i-. eine seitliche Offnung. Zweckmäßig bildet daher das Profil der
Arme rd. die Form eines doppelten T. Uin den Apparat auf dein Rolir justieren zu
können, d. h. die erste Vnterbrechungsstelle des Drahtes so nahe wie niöglicli an
die -Mündung zu bringen, trägt die Manschette io einen hakenförmigen Anschlag 26.
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Damit die gesamte Anordnung möglichst geringe Abweichungen ergibt
und zur Sicherstellung, claß stets derselbe Teil des Geschosses die beiden Unterbrechungsstellen
berührt, macht die Erfindung den Abstand -zwischen den beiden Unterbrechungsstellen
unveränderlich für alle Schüsse mit allen Ladungen.
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Zweckmäßig wird dieser Abstand ungefähr zu o,5 Tausendstel der zu
messenden Anfangsgeschwindigkeit gewählt. Bei den gebräuchlichen Anfangsgeschwindigkeiten
l,5oo bis i ooo in) ist demnach die Länge der Arine so zu wählen, daß der Abstand
der beiden Unterbrechungsstellen 25 bis 5o ein beträgt.
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Die Abb. ; und 8 zeigen in vergrößertem Maßstab eins der isolierenden
Auflagestücke 15, z. B. (las des Punktes 3 der Unterbrechungsstelle b des
Drahtes. Das Auflagestück 15 trägt an seiner Hinterseite eine Anschlußklemme 17,
die durch das Auflagestück hindurchragt und sich nach vorn zu zu dem Messerkontakt
18 verjüngt. Die Befestigungsklemme 3 sitzt an der Vorderseite und ist mit
einer
Unterlegscheibe i9 mit dein Auflagestück durch eine Schraube 20 verbunden. Die Klemme
3 besitzt eine Nut 21 zur Führung des Drahtes, der mit einer besonderen Schraube
22 festgeklemmt werden kann.
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Um eine vollkommen gleichmäßige Spannung der Unterbrechungsstellen
zu erzielen, die gerade durch die Verwendung eines einzigen Drahtes a, c, b
ermöglich wird, ist die Form der Befestigungsklemme 3, 2 so gewählt, daß sie eine
genaue und viertelkreisförmige Führung darstellen, auf der der Draht in einer Nut
liegt. Zur Aufbringung des Drahtes befestigt man das eine Drahtende in der Klemme
i und das andere Ende in dem Ohr der Spindel 23, die mit leichter Reibung
in der Klemme 4 gleiten kann. Das andere Ende der Spindel 23 ist mit Gewinde versehen,
auf dem eine Schraubenmutter 24 drehbar ist, Nachdem der Draht unter leichtem Zug
in die Führungsnuten der Klemmen 2 und 3 derart eingelegt ist, daß er die Messerkontakte
18 gut berührt, dreht man die Schraubenmutter 24 an der Klemme 4, bis die gewünschte
Spannung erzielt ist. Wenn nötig, kann diese Spannung mit einem Dynamometer gemessen
werden. Ist die gewünschte Spannung erreicht, so wert3 die Klemmschrauben 22 an
den Befestigungsklemen 2, 3 und .4 angezogen. Die Befestigungsklemmen 2 und 3 sind
stets mit den Kontaktmessern 18 entsprechend leitend verbunden. Zur Herstellung
der nötigen elektrischen Schaltung verbindet man für das Schema der Abb. 2 die Klemme
17 des Punktes 2 mit der einen Belegung des Kondensators. Die Klemme 17 des Punktes
i wird mit dein Galvanometer Gi über den Vorschaltwiderstand S-und die Klemme 17
des Punktes 4 über den regulierbaren Widerstand r,, mit der Batterie R verbunden.
Für die Schaltung nach der Abb. i werden die Klemmen 17 der Punkte 3 und 4 untereinander
über die Taste K0 verbunden.
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In beiden Fällen kann die Erdung T für die beiden Leitungen c und
f durch Anlegen dieser Leitungen an das Geschütz .selbst erreicht werden.
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Die Ausbildungsform der Träger und der in <len Abb. 3 bis 8 gezeigten
Teile kann wesentlich verändert werden, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinträchtigen,
die weder durch die Form noch die besondere Ausbildung des in" den Abbildungen dargestellten
Beispiele.s beschränkt ist.