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Anordnung zur Ermittlung des Ortes einer Schallquelle. Mit dem seither
üblichen Verfahren zur Ermittlung des Ortes einer Schallquelle erfolgt rlie Aufnahme
der Schallwellen durch mehrere Mikrophone auf einer Basis von 8 bis 15 km. Die Mikrophone
sind durch Drahtleitungen mit einer gemeinsamen Auswertestelle verbunden. Die von
den einzelner( Mikrophonen aufgenommenen Schallwellen werden als Stromstöße weitergeleitet
und durch einen Schwingungsschreiber an der Auswertestelle aufgenommen. Aus den
hierbei festgestellten Zeitunterschieden wird die örtliche Lage der Schallquelle
bestimmt.
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Dieses Verfahren führt zu ausreichenden Erfolgen, solange keine allzu
große Häufigkeit der Schallwellen auftritt. Treffen jedoch die Schallwellen aus
allen Richtungen in ununterbrochener Folge bei den Mikrophonstellen ein, dann zeigt
der gemeinsame Schwingungsschreiber eine derartige Menge von Schwingungsbildern,
daß eine Auswahl der zusammengehörigen Bilder nicht mehr möglich ist und die Messung
aufgegeben werden muß.
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Ein anderer Grund für die seitherige Unmöglichkeit der Schallwellenmessungen
bei lebhaftem Gefecht besteht in der Abhängigkeit von Drahtfernleitungen, die erfahrungsgemäß
im feindlichen Feuerbereich in kurzer Zeit nach Gefechtsbeginn zerstört sind. Im
Bewegungskrieg konnte man seither an den Einsatz einer Schallmeßabteilung nur denken,
wenn ein längerer Kampf in Aussicht stand, der die Aufbauzeit gerechtfertigt erscheinen
ließ. Schneller Einsatz und schnelle Verlegung sind mit Drahtverbindungen nicht
durchführbar.
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Diese der Schallmessung seither entgegenstehenden großen Hindernisse
im Bewegungskrieg und im Großkampf sollen durch die vorliegenden Erfindungen beseitigt
werden. Diese umfassen r. Den Ersatz der Fernleitungen durch ein besonderes, den
Eigenarten der Schallwellenmessung angepaßtes drahtloses Meldesystem; a. Sperrvorrichtungen
oder Kennzeichnungen für alle den gewünschten Meßvorgang störenden Schallwellen;
3. selbsttätige Ein- und Ausschaltung des Schwingungsschreibers unter dem Einfluß
der zu erkundenden Schallwellen, so daß der seither übliche persönliche Vorwarner
mit Vorteil durch mechanische Mittel ersetzt oder unterstützt werden.;kann.
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Durch die Zusammenwirkung dieser Erfindungen wird das erstrebte Endziel,
Schallwellenmessung im Bewegungskrieg und Großkampf, erreicht.
T.
Die drahtlose Fernübertragung der Knallschwingung. Zur Übertragung wird die elektromagnetische
Schwingstrahlung angewandt. Die am Ort der Meßstelle eintreffende Knallwelle beeinflußt
ein Mikrophon oder einen anderen Schallaufnehmer, von dem alsdann die entstehende
Stromschwingung der elektromagnetischen Schwingstrahlung überlagert wird. Etwa 6
bis 8 Sendestellen (Meßstellen a1 bis aJ sind auf einer Basis von 8 bis
15 km verteilt und senden nach einer Auswertestelle (Abb. z). Bei dem hier
vorliegenden neuartigen Ausbau der Meßtechnik sind auf diesen 6 bis 8 Sendestellen
18 bis 32 Einzelmeldungen abzugeben und an der Auswertestelle auseinanderzuhalten.
In den praktischen Frontverhältnissen ist es unmöglich, auf einem Raum von 5 bis
7 km Breite für einen einzigen Truppenteil soviel einzelne Sender und Wellenlängen
anzuordnen, die neben den übrigen Truppensendern gleichzeitig arbeiten sollen. Eine
Vereinfachung läßt sich dadurch erzielen, daß man Tonfrequenzen zur Unterscheidung
anwendet und zur Übertragung einschaltet. An der Auswertestelle, die auch mit aperiodischer
Empfangsantenne arbeiten kann, ordnet man Resonatoren an, die beim Eintreffen der
Tonfrequenzen in Schwingungen geraten und Schalt- oder Schreibvorgänge auslösen
können. Durch Anwendung solcher Übertragungssysteme im Schallmeßdienst erzielt man
eine wesentliche Vereinfachung des Meldesystems. Man benötigt an jeder Meßstelle
nur einen Sender. Die drei oder vier Sonder-Meldungen, die von der gleichen Meßstelle
nach dem später beschriebenen neuen Meßverfahren abzugeben sind, werden durch Zuteilung
von besonderen Tonfrequenzen auseinandergehalten. Alle Meßstellen arbeiten auf der
gleichen oder auf verschiedenen Wellen. An der Auswertestelle wird ein Empfänger
angeordnet mit aperiodischer Antenne oder verschiedene Empfänger mit Rahmenantennen.
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Um den Übertragungsvorgang möglichst zu verschleiern und störungsfrei
zu gestalten, werden von jeder Sondermeldung mehrere Tonfrequenzen gesteuert, wobei
auch hörbare und unhörbare Frequenzen gemischt sein können. Alle diese zugeteilten
Frequenzen werden vom Sender immer gleichzeitig weitergestrahlt. An der Auswertestelle
ist für jede zur Übertragung dienende Tonfrequenz ein Resonator vorhanden. Aus der
Gruppe von Resonatoren, die zu einer Sondermeldung gehören, wählt man sich eine
beliebige Zusammenstellung zur Aufnahme der Übertragung aus. Auf diese Weise ist
es für einen feindliehen Abhörer unmöglich, festzustellen, welche Kombination im
Augenblick zur Übertragung angewandt wird, denn wenn er auf die Trägerwelle abstimmt,
hört er ein ganzes Trommelfeuer von Tönen, aus denen er nichts entnehmen kann.
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Die militärische Knallmessung verlangt jedoch nicht nur die Auslösung
einer einfachen Zeitmarke oder eines Schaltvorganges, sondern es muß gleichzeitig
die ganze Charakteristik der Knallfrequenz übertragen werden, um aus dem ersten
Einsatz die Zeitmarke zu gewinnen und aus dem Verlauf die Eigenart des Knallerzeugers
festzustellen. Die hierzu erfindungsgemäß durchgeführten Lösungen zeigen die folgenden
Abbildungen: Abb.2. Der Stromkreis des Aufnahmemikrophons a wirkt über einen
Verstärker b
auf einen Zungenkontakt K. Diese unter dem Einfluß der Schallfrequenz
schwingende Zunge K liegt im Stromkreis des Tonerzeu- . gers T. Die Tonfrequenz
T wird durch jeden Stromschluß bei K, der unter dem Einfluß eines jeden Wellenzuges
der Schallfrequenz zweimal erfolgt, ausgelöst und - durch das Sendemikrophon c des
Senders S der elektromagnetischen Schwingstrahlung überlagert. Solange demnach die
Knallwelle das Mikrophon a zum Schwingen bringt, solange sendet der Tonerzeuger
in einzelnen Intervallen, die den Schwingungen des Knalles entsprechen, seinen Ton
aus. Tonerzeuger und Sendemikrophon befinden sich dabei in einem für jede Schallwelle
schalldichten Kasten d. Durch diese Einrichtung kommen die Zeitabstände zur Weitermeldung
mit an sich gleichmäßigen Maximalamplituden der Tonschwingungen in den einzelnen
Intervallen.
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Abb.3. Der Tonerzeuger wird durch ein Relais gesteuert.
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Abb. d.. Die Tonfrequenz wird nicht nur in Intervallen ausgelöst,
sondern sie wird in einem besonderen Stromkreis dauernd erzeugt und der elektromagnetischen
Schwingstrahlung überlagert. Der Ton ist also dauernd hörbar. Die Steuerung durch
die Knallwelle erfolgt dadurch, daß der Stromkreis der Tonfrequenz induktiv gekoppelt
wird mit dem Stromkreis K---, dessen Zungenschalter durch das, Mikrophon gesteuert
wird. Die Wirkung ist derart,- daß bei einem durch K- verursachten Stromstoß Schwingungen
auftreten, die sich durch die Kopplung dem Tonkreis überlagern und hier Schwingungen
in der Stromstärke hervorrufen, wodurch wiederum Amplitudenschwankungen der Tonfrequenz
bewirkt werden. In dem kontinuierlichen Schwingungsbild der Tonfrequenz müssen demnach
periodische Schwankungen auftreten, deren Charakter in den einzelnen Intervallen
gleichartig ist, so daß durch die periodischere
Schwankungen die
Schwingungszahl der Knallwelle ausgedrückt ist.
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Abb.5 zeigt die gleiche Wirkung durch Relaissteuerung der Tonfrequenz.
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Abb.6 zeigt eine weitere Neuerung. Die vom Schallaufnahmemikrophon
gesteuerte Frequenzzunge K ^- schwingt in einem Magnietfeld und bewirkt hierbei
induktive Beeinflussungen d-es Magnetstromkreises e. Die hierbei erzielten Induktionsstromstöße
sind in ihrer Stärke abhängig von den Amplit»den der Schallwelle und wirken über
einen Verstärker h induktiv auf den Stromkreis T ein. In den Überlagerungen, die
der Sendewelle mitgeteilt werden, kommen nun nicht nur die Phasen der Schallfrequenz
in den einzelnen Schwankungen der Tonfrequenz zum Ausdruck, sondern in den Amplituden
dieser periodisch eintretenden Schwankungen charakterisiert sich auch die Ainplitudenänderung
der Schallfrequenz, so daß aus dem gesamten Schwingungsbild im Aufnahmefilm durch
konstruktive Überlagerung das Schwingungsbild der Schallwelle so erkennbar ist,
als wäre es unmittelbar vom Mikrophon übertragen worden (f).
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Abb. 7. Hier wird die gleiche Wirkung wie nach Abb.6 erreicht. Die
schwingende Zunge ist als Stromschleife ausgebildet. Durch die Schwingung -in einem
Magnetfeld «erden Stromstöße im Takte der Schallfrequenz erzeugt, die über einen
Verstärker die Tonfrequenz steuern können.
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Die schwingenden Zungen haben in allen Anordnungen die Aufgabe, den
zur Weiternieldung kommenden Bereich der Knallfrequenzen einzuschränken. Verzichtet
man hierauf, dann kann man natürlich eine unmittelbare Kopplung der Mikrophon- und
Tonkreise anwenden. In diesem Falle wirkt der Anodenstrom des Röhrenverstärkers
b (Abb. 6) induktiv auf den Tonkreis ein oder er steuert den Tonkreis unmittelbar.
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An Stelle einer schwingenden Zunge kann man vom Schallaufnehmerstromkreis
auch ein Drehfeld beeinflussen lassen, in dem ein Drehspiegel schwingt, der einen
Lichtstrahl über eine Reihe von lichtempfindlichen Körpern im Rhythmus der Knallschwingung
hinwegführt und bei der Belichtung eines jeden dieser Körper (z. B. Selenzellett)
einen Stromschluß in einem anderen Stromkreis hervorruft, der den Tonkreis mittelbar
oder unmittelbar steuert. Diese Steuerung kann so gestaltet werden (z. B. durch
Widerstandsänderung), daß mit wachsender Amplitude der Knallschwingung und somit
der Lichtstrahlschwingung auch eine stärkere Beeinflussung des Tonkreises erzielt
wird, so daß die Charakteristik der Knallwelle- dadurch wieder zum Ausdruck kotnnit.
Auf diesen Grundlagen gestaltet sich die Schaltung des Empfängers nach Abb. 9. Nach
der letzten Niederfrequenzverstärkung wird der niederfrequente Strom über ein Magnetsysteni
geleitet (i), vor dem die Resonatoren für die ausgesteuerten Tonfrequenzen schwingen.
Für jedes Meßmikrophon ist am Schwingungsschreiber eine Meßschleife angeordnet (l),
durch deren Drehfeld ein auf einen Drehspiegel fallender Lichtstrahl auf den Filtre
gesteuert wird und die Schwingungen aufzeichnet. Der Stromkreis der Meßschleife
ist induktiv gekoppelt mit dem Stromkreis in, in dessen Magnetfeld der Resonator
dauernd schwingt, solange der Sender die entsprechende Tonfrequenz durchgibt. Da
dies ohne Unterbrechung geschieht, so ist der Resonator auch in dauernden Schwingungen.
Er reagiert also auch sofort auf die geringsten Amplitudenschw.ankungen, ohne eine
Aufschatikelzeit aus dem Ruhezustand zu benötigen. Treten nun durch eine Knallwelle
Amplitudenänderungen der Tonfrequenz ein, dann teilen sich diese durch stärkere
Ausschläge des Resonators dem Magnetfeld mit und verursachen ein stärkeres Ausschwingen
des Drehspiegels und somit des Lichtstrahles, wodurch das Bild .der Knallfrequenz
nach "Zeiteinsatz und Stärke auf dem Film zur Darstellung kommt. Die gleiche Wirkung
wird erzielt nach Abb. 9 (ei). Die Resonatorzunge ist als Stromschleife ausgebildet,
schwingt in einem Dauermagnetfeld und ruft Induktionsstöße in der Schleife her=vor.
In der Zeichnung ist zur Darstellung dieser Vorgänge immer nur ein Resonator für
eine Frequenz vorhanden. Wie bereits erwähnt, wird aber jede Sondermeldung durch
verschiedene Tonfrequenzen übertragen. Die gleiche Anordnung ist also in mehreren
Ausführungen vorhanden, die alle nach Wahl auf die gleiche Meßschleife L arbeiten
können. Wenn man nur eine Tonfrequenz anwenden würde, brauchte man ja das elektrische
Zwischenglied L nicht und könnte den Lichtstrahl unmittelbar durch die schwingende
Resonatorenzunge steuern lassen. Wenn mehrere Zungen eine derartige Steuerung vornehmen
sollten, dann müßte inan schon eine Zerlegung des Lichtstrahles mit wahlweisen Abblendungen
vornehmen. Die Wirkung wäre aber bei allen Ausführungen gleich. Ein besonderer Schutz
gegen Störungen durch nachgeahmte Tonfrequenzen läßt sich durch die Schaltung nach
_1bb. 9 (g1, g2, g3) bewirken. Aus der Gruppe der von einer Sondermeldung übertragenen
Tonfrequenzen ist hier eine Frequenz g1 zur Steuerung der Meßschleife bestimmt.
Die beiden anderen Kontrollfrequenzen g2, gr haben die Aufgabe, am Schwingungsschreiber
zwei Blenden o1, 0z, die in den Weg des Lichtstrahles
eingelegt
sind, zu steuern. Bei normalen Schwingungen der Resonatoren bleibt der Lichtstrahl
vom Film abgeblendet. Sobald die durch eine Schallwelle verstärkten Amplituden der
Tonfrequenz auftreten, geben die von den Kontrollfrequenzen gesteuerten Resonatoren
g2, g3 in besonderen Stromkreisen Kontakt. Durch die hierbei auftretenden Stromstöße
werden zwei Magnete erregt und die Blenden aus der Bahn des Lichtstrahles abgezogen.
Damit diese Blenden nun nicht mit den Schwingungen der Schallwelle fortwährend geöffnet
und geschlossen werden, wird zu jedem Magneten eine abstimmbare Kapazität parallel
geschaltet, die in der öffnungszeit den Rückstrom für den Magneten liefert und damit
die Blende festhält, solange der Resonator durch seine Schwingungen Kontakte gibt.
Nur durch die absolute Gleichzeitigkeit der Tonfrequenzschwankungen g1, ;2, ä3
kann eine Übertragung bewirkt werden. Wenn keine Gegenstörung zu befürchten ist,
schaltet man die Blenden o1, o,, zurück und nimmt nur mit der Frequenz g1 bzw. mit
einer anderen aus der entsprechenden Sondergruppe auf.
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Il. Sperrvorrichtungen gegen störende Schallwellen.
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An Großkampffronten führt die drahtlose Übertragung der Knallschwingungen
allein noch nicht zu einem Erfolg der Messung, da hier die Menge der übertragenen
Knallbilder nach dem seitherigen Aufnahmeverfahren jede Auswertung unmöglich macht.
Es müssen somit noch Einrichtungen getroffen werden, um die Menge der aufgenommenen
Knallbilder zu beschränken und nur solche Wellen aufzunehmen, deren Messung tatsächlich
erwünscht ist und eine Zielbestimmung wahrscheinlich macht. Diese notwendige Absiebung
muß sich erstrecken auf Wellen unerwünschter Frequenzlage und aus unerwünschter
Richtung.
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Zur Einschränkung des zur Weitermeldung kommenden Schallfrequenzbereiches
kann man Frequenzzungen anwenden (K---, Abb. io), die als Frequenzdrossel angeordnet
sind. Der Aufnehmerstromkreis wirkt über einen Verstärker auf ein Magnetsystem,
vor dem eine Reihe derartiger, parallel geschalteter Zungen schwingen und bei ihren
Maxinialamplituden Stromschlüsse oder induktive Wirkungen auslösen können. Der das
Gerät bedienende Beobachter ist somit in der Lage, durch Einschaltung entsprechender
Gruppen einen bestimmten Frequenzbereich zur Weitermeldung kommen zu lassen.
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Zur Erzielung einer vollkommenen richtungsmäßigen Absperrung von Störwellen,
die neben der Frequenzdrosselung nötig ist, um möglichst störungsfreie Schallaufnahmen
zu erreichen, dIueuen,die folgenden Erfindungen.
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Das Aufnahmesystem muß geeignet sein, wie beim seitherigen Verfahren,
bei langsamen Knallfolgen alle aus beliebigen Richtungen ankommenden Knallwellen
aufzunehmen, d. h. den Zeitpunkt des Durchganges über mehrere trigonometrische Punkte
festzuhalten. Sobald sich nun bei stärker werdendem Feuerstoß die Knallwellen zu
sehr häufen und die Messung erschweren, muß die Möglichkeit bestehen, diejenigen
Knallwellen, die aus dem eigenen Gebiet stammen (eigene Abschüsse, feindliche Geschoßeinschläge),
deren Messung also wertlos ist und nur verwirrend wirkt, entweder von der Einwirkung
auf die Übertragung fernzuhalten oder durch die Übertragung auf dem Auswertefilm
deutlich erkennbar zu gestalten. Diese Aufgabe ist neu. Sie wurde seither weder
gestellt noch gelöst.
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Wenn der Feuerstoß zum Großkampftrommelfeuer anwächst, dann muß der
gesperrte Abschnitt auch auf das feindliche Gebiet ausdehnbar sein, und zwar links
und rechts einer gewollten, schwenkbaren Beobachtungsrichtung, so daß nur ein schmaler
Sektor frei bleibt, aus dem heraus Schallwellen zum Einfluß auf das Meßsystem gelangen
können. Auch diese Aufgabe ist neu und hat mit den nachstehend beschriebenen Lösungen
eine vollständige Umstellung der Schallerkundungstaktik zur Folge.
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Die Lösungen können in verschiedener Form durchgeführt werden. Beispiele
zeigen die folgenden Abbildungen.
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Abb. ii. An jeder Schallaufnahmestellea werden besondere Richtungssperrmikrophone
u., v, w oder andere Schallaufnehmer angeordnet. Der Abstand der äußeren
Sperrmikrophone vom Hauptschallmelder a beträgt etwa 30 m. Der - Zeitunterschied
beim seitlichen Durchgang einer Knallwelle beträgt somit etwa 1/1o Sekunde. Da die
Knallwellen auf den kleinen Raum zwischen Haupt- und Sperrmikrophonen keinen Formänderungen
unterliegen und auf beide in vollkommen gleicher Weise einwirken, so ist als kleinster
meßbarer Zeitunterschied zur Auslösung von normalen Schaltvorgängen mit l/loo Sekunde
zu rechnen. Nach Abb. i i wirken die in einem besonderen Stromkreis liegenden Sperrinikrophone
über einen Verstärker b auf einen Zeitunterbrecher x, der den Stromkreis des Hauptmikrophons
a auf etwa l/., Sekunde unterbrechen kann. Alle Schallwellen, die ein Mikrophon
der Sperrkette u, v, w früher treffen als das Hauptmikrophon a, lösen den
Zeitunterbrecher x aus und gleiten während der Unterbrechungszeit, die beliebig
eingestellt werden kann, wirkungslos über das
Hauptmikrophon "weiter.
Wird das Hauptmikrophon jedoch früher getroffen als ein Mikrophon der Sperrkette,
dann folgt bei geschlossenem Schalter x eine Stromschwankung in der Meßleitung.
Diese Wirkung kann nur durch solche Knalle ausgelöst werden, die aus dem Meßsektor
y kommen. Die Größe dieses Sektors ist abhängig von der Länge der Sperrbasis und
ihrem Abstand von a. Die Mittelrichtung des Meßsektors verläuft senkrecht zur Sperrbasis.
Bei 30 m Abstand zwischen Haupt- und Sperrmikrophonen (seitlich) und 1-1,oo
Sekunde Zeitunterschied (Üffnungszeit des Schalters) ergibt sich eine halbe Breite
des Meßsektors von ih,, der Entfernung, so daß die praktischen Gefechtsaufgaben
(Beschränkung der Schallaufnahme auf ein kleineres Gebiet) erreicht werden. Der
Zeitschalter x kann durch bekannte Einrichtungen so wirken, daß er beim Durchgang
einer Meldung (Stromschwankung) durch die Sperrkette nicht geöffnet werden kann.
In der praktischen Ausführung kann die Sperrkette auf einer zusammenschraubbaren
Rohrkonstruktion (Teleskopauszug) montiert werden, so daß auch Schwenkungen in Gebieten
mit Hindernissen (Bäume) leicht ausführbar sind. Da eine derartige Konstruktion
jedoch gewisse räumliche Grenzen nicht überschreiten kann, so kann in besonderen
Fällen, z. B. im Großkampf oder beim Einschießen auf ein kleines Ziel, zur Erreichung
eines kleineren Meßsektors eine feste Ringanordnung von Sperrmikrophonen (Abb. 14)
zu jedem Schallaufnehmer a angeordnet werden. DerDurchmesser dieses Sperringes ist
beliebig wählbar von 30 bis aoo m. Die einzelnen Sperrmikrophone werden dabei
mit besonderen Leitungen zu einem Umschalter z geführt und hier wahlweise zur Erzielung
der gewünschten ungesperrten Richtung eingeschaltet. Bei dieser Anordnung können
sämtliche Mikrophone auch eingegraben werden, um störende Einflüsse durch Rasselgeräusche
(Wagen, Wind, Regen) etwas abzudämpfen. Nach Abb. i i wirken sämtliche Sperrorgane
unmittelbar auf ein Schaltorgan, das den Haupttrießstrom schließt oder unterbricht.
Die praktische Anwendung dieser Art der Sperrung ist abhängig von der Art des an
der Auswertestelle zur Anwendung kommenden Aufnahmegerätes. Benutzt man zur Aufnahme
einen hochempfindlichen Schwingungsschreiber mit Drahtverbindungen zwischen Hauptmikrophon
und Auswertestelle, dann wird man Schaltvorgänge in der --#%Ießleitung besser unterlassen.
Hier wird man vorteilhafter die Lösungen nach Abb. 12 und 1,3 anwenden. Das Hauptmikrophon
a wirkt hier über eine Meßleitung.=i auf ein elektrisches Drehfeld B, das einen
Drehspiegel beeinflußt und' damit einen Lichtstrahl auf einen Film steuert. Zwei
Sperrmikrophone u, w werden (unter Umständen nach Umschaltung gemäß Abb.
i4.) mit besonderer Leitung ebenfalls mit dem Auswertegerät verbunden und beeinflussen
hier ein zweites Drehfeld C (Abb. 1a). In diesem Drehfeld schwingt an Stelle eines
Spiegels eine undurchsichtige Blende, die in den Weg des schreibenden Lichtstrahles
eingeschaltet ist und in der Ruhelage den Lichtstrahl frei hindurchläßt. Wenn in
diesem Zustand eine Knallwelle das Hauptmikrophon a trifft, dann kann der Lichtstrahl
die entstehende Hauptschwingung auf den Film aufzeichnen. Sobald die Knallwelle
jedoch ein Mikrophon der Sperrkette trifft, dann setzt sich die Blende unter der
Wirkung der Sperrschwingung in Drehung und unterbricht den Weg des Lichtstrahles.
Eine derartige Drehblende kann als selbständiges Zusatzgerät an jedem Schwingungsschreiber
angebracht werden, so daß je nach taktischen Bedürfnissen eine Messung mit oder
ohne Richtungssperrblende möglich ist. Nach Abb. 13 wird das Sperrsystem nicht auf
eine Blende geschaltet, sondern auf einen zweiten Drehspiegel, der ebenfalls einen
Lichtstrahl steuert und das Bild der Sperrschwingung neben das Bild der Meßschwingung
auf den Film zeichnet. Wenn die Meßschwingung früher einsetzt als die Sperrschwingung,
dann stammt die betreffende Welle aus dem Meßsektor, andernfalls aus dem Sperrgebiet.
Linker 'und rechter Flügel der Sperrkette können dabei auch auf getrennte Meßschleifen
einwirken.
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Die vorstehend beschriebenen neuen Anordnungen einer Schallmeßstelle
mit drahtloser Fernübertragung zeigt Abb. r4.. Ein Hauptmeßtnikrophon ist umgeben
von einem Sperring. Beide Sperrhälften wirken über einen Umschalter und über Verstärker
b auf getrennte Knallfrequenzdrosseln K" K, ein. Von jedem dieser Stromkreise wird
eine besondere Tonfrequenzgruppe T2, T2 gesteuert. An Stelle dieser beiden Gruppen
ist auch die Gruppe T4 einschaltbar. Wenn die Tongruppen Ti, T2, T3 eingeschaltet
sind, dann werden die drei Drehspiegel Bi, B" B" beeinflußt. Bi zeichnet. die Meßschwingung
auf, die beiderseits begleitet wird durch die beiden Sperrschwingungen . B2, B3.
Anzuwenden ist diese Schaltung bei stoßweisen Feuerüberfällen, bei denen Meßergebnisse
normalerweise nur durch richtungsbetonte Aufnahmen zu erreichen sind, jedoch auch
einzelne Abschüsse beim Abflauen des Feuerstoßes vorkommen. Diese einzelnen Abschüsse
gehen dann für die Auswertung nicht verloren, auch wenn sie außerhalb cles richtungsbetonten
Meßgebietes entstanden sind, denn auf- dem Film erscheinen sie auf alle Fälle, entweder
gesperrt oder
umgesperrt (die hierzu nötigen Maßnahmen der Vorwarnung
werden später beschrieben). Werden am Sender die Frequenzgruppen Ti, T4 eingeschaltet,
dann wird der Drehspiegel B1 vom Hauptmikrophon gesteuert, und die Blende C wird
durch T4 vom Sperring im ganzen beeinflußt. Diese Schaltung ist mit Vorteil beim
Einschießen mit Schallbeobachtung während eines Großkampfes anwendbar, da durch
das völlige Absperren aller Störwellen vom Film eine schnelle Auswertung erzielt
wird. An Stelle der schwingenden Drehblende können auch Blenden in der sinngemäßen
Anordnung nach Abb. 9 zur Anwendung kommen.
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Wenn man die ganze Gruppe der Sperrmeldungen gleichzeitig weitermeldet,
indem jedes Mikrophon des Sperrsystems die zugehörige Tonfrequenz steuert, dann
muß man sich am Empfänger die betreffenden Resonatoren einschalten, mit denen man
arbeiten will.
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An gewissen Punkten des hier neu entwickelten Schallmeßsystems und
bei einer bestimmten Taktik des Aufnahmeverfahrens ist es nun erwünscht, den Meßsektor
so eng als nur möglich zu machen, so daß Knallwellen, die außerhalb dieses engsten
Sektors entstehen, keinerlei Einfluß auf den Sender gewinnen können, also überhaupt
nicht gemeldet werden. Diese Aufgabe liegt vor bei den beiden als Suchstationen
arbeitenden Vorwarnern, denen später auch die Auslösung des ganzen Systems zufällt.
Die für diese engste Einstellung des Meßsektors geeignete Schaltung und Aufnahmeanordnung
zeigt Abb. i 5. Auf einem Drehgestell ist eine Reihe von Aufnahmesystemen E,-, angeordnet.
Sämtliche Zungenfrequenzdrosseln sind hinter einandergeschaltet K- und liegen in
besonderen Stromkreisen, wobei .die Hintereinanderschaltung in gleichartigen Gruppen
durchgeführt ist. Von den Frequenzdrosseln wird der Stromkreis K, T, F, K
geschlossen. Diese Schließung kann nur dann eintreten, wenn eine Knallwelle senkrecht
zur Meßbasis einfällt und sämtliche Aufnahmekörper E,-4 von dem gleichen Phasenpunkt
des gleichen Wellenzuges zur gleichen Zeit und gleich stark erregt werden. Nur unter
dieser Vorbedingung kommen die hintereinanderliegenden Kontaktzungen einer der Knallwelle
entsprechenden Frequenzgruppe gleichzeitig zum Kontaktschluß. Die Gleichzeitigkeit
liegt hierbei innerhalb eines Zeitunterschiedes von %"n bis Sekunde. Die Kontaktzeit
kann durch Zuschaltung von abstimmbaren Kapazitäten und Selbstinduktionen auf den
gewünschten Betrag gebracht werden. Mit der Vergrößerung der Kontaktzeit tritt gleichzeitig
eine Vergrößerung des Meßsektors ein. 1
1'loa Sekünde Kontaktzeit entspricht
auf einer Meßbasis von So m einem umgesperrten Meßsek-.tor von etwa 3 bis q.°. Innerhalb.
dieses Meßwinkels können also Knallerzeuger Einfluß auf die Meßbasis gewinnen. Zur
Weitermeldung dient nur der Schallaufnehmer El (Hauptmikrophon). Wenn eine Schallwelle
aus dem Meßwinkel eintrifft, dann entsteht nach Schließung aller Kontakte K ---
in dem Stromkreis K, T, F ein Stromstoß, der den Magneten F erregt und die
Kapazität G auflädt. Durch den Magneten F wind der Schalter H angezogen und damit
der Meldestromkreis des Schallaufnehmers El geschlossen. Dieser Schluß bleibt bestehen,
solange die einzelnen Wellenzüge des Knalles die Mikrophonströme und damit die Zungen
K zum Schwingen bringen. Der Dauerschluß wird bewirkt durch den Kondensator G, der
in der Öffnungszeit der Zungen sich über den Magneten entlädt und das Kraftfeld
aufrechterhält, bis beim nächsten Stromschluß durch die Zungen ein neuer Stromstoß
und damit eine neue Aufladung erfolgt. Durch Abstimmung dieses Kondensators ist
eine weitere Möglichkeit gegeben, um den wirksamen Frequenzbereich nach unten abzugrenzen,
so daß der Magnet F seine Dauerhaltekraft v erliert und der Schalter H nur in Schwingungen
gerät ohne zum Dauerschluß zu kommen.
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Die Knallwellen treffen aus allen Richtungen auf die Meßbasis. Wenn
eine Knallwelle seitlich oder schräg auftrifft, dann kann es vorkommen, daß ihre
Wellenlänge zufällig übereinstinnnt mit dem Mikrophonabstand in der Schalleinfallrichtung.
In diesem Falle würde das System ebenfalls zum Ansprechen kommen, und zwar in dem
Augenblick, in dem der erste Wellenzug des Knalles das letzte Mikrophon erreicht
hat. Dann. würden alle Mikrophone, wenn auch von verschiedenen Wellenzügen, so doch
gleichzeitig in gleicher Phasenlage erregt werden. Um die Wahrscheinlichkeit eines
derartigen Zufalles praktisch bedeutungslos zu machen, ordnet man die Aufnahmekörper
in ungleichmäßigen Abständen auf der Meßbasis an (Abb. i5).
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Eine wesentlich genauere Einstellung der Gleichzeitigkeit der Schwingungen
der einzelnen Mikrophone läßt sich nach Abb. 16 erzielen. Die Frequenzdrosselgruppen
wirken hier nicht unmittelbar als Stromschalter, sondern sind als Stromschleifen
ausgebildet und erzeugen Induktionsströme, die in Drehfelder zur Wirkung kommen
und Lichtstrahlen zum Schwingen bringen. Diese Induktionsströme könnten auch in
der nach Abb. 6 angegebenen Weise erzeugt werden. Verzichtet man auf die Frequenzdrosselung,
dann kann jedes Mikrophon die Drehspiegel ummittelbar steuern. Jeder Lichtstrahl
beein.flußt beim Ausschwingen
einen lichtempfindlichen Körper (z.
B. Selenzelle). Diese Selenzellen sind hintereinandergeschaltet und liegen in einem
Stromkreis L, der den Tonkreis 31 induktiv oder auf andere Weise steuern kann. Sobald
eine senkrecht zur Basis einfallende Knallwelle alle Schallaufnehmer gleichzeitig
erregt, werden die Lichtstrahlen zum Ausschwingen gebracht. Eine Tonsteuerung kann
erst dann eintreten, wenn sämtliche Lichtstrahlen die Selenzellen im gleichen Punkt
der gleichen Phasenzeit. also ewa innerhalb 1/10"o Sekunde, gleichzeitig erregen.
Eine Richtungsbeschränkung der Schallaufnahme ist bei solcher Anordnung außerordentlich
genau möglich, wobei die Größe des wirksamen Meßwinkels durch Breitenänderung des
Lichtstrahles, d.li. durch Verlängerung der Durchgangs- oder Kontaktzeit, beeinflußt
«-erden kann.
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Die Einstellung auf höchste Phasengleichheit bei Anwendung der schwingenden
Lichtstrahlen zur Kontaktgebung hat auch noch eine Begrenzung der Aufnahmefähigkeit
nach der Entfernung zur Folge. Läßt man die Phasenungleichheit zwischen den einzelnen
Mikrophonen etwa mit 1j1""" Sekunde zu, dann können bei geradliniger Anordnung der
Schallaufnehmer nur Knallwellen mit einer Bogenhöhe bis zu 3o cm noch gemessen werden.
Ihr Radius muß also größer als iooo in sein. Unter iooo in entsteht eine größere
Höhe des Wellenbogens (Sehne 5o ni), deswegen wird der Zeitunterschied der zur Wirkung
kommenden Phasenpunkte größer, und eine Messung kann nicht mehr erfolgen. Diese
Verhältnisse treffen theoretisch in gleicher Weise zu bei den von vorwärts oder
von rückwärts senkrecht zur Meßbagis einlaufenden Knallwellen. Eine Verschiebung
der Aufnahmefähigkeit zugunsten der von vorn einfallenden Knallwellen tritt ein,
wenn man die Schallaufnehmer in Bogenform Linordnet, und zwar so, daß die Höhe des
'.\leßbogens der Aufnahmegenauigkeit von 1/1"""Sekunde angepaßt wird, also etwa
3ocrn beträgt. jetzt können Knallwellen von vorn Einfluß gewinnen aus einer Entfernung
über 500 In. Die von rückwärts kommenden Knallwellen bleiben theoretisch
alle ohne Wirkung, (la ihr "Leitunterschied größer als 1/1""" Sekunde ausfällt.
Rechnet man in der Praxis noch niit 2o Prozent Genauigkeitsschwankungen in der Kontaktzeit,
dann ergibt sich immerhin, daß erst solche Knallwellen aus der rückwärtigen Richtung
gelegentlich Einfloß gewinnen können, wenn ihr Ausgangsort weiter als 5ooo in entfernt
liegt (Abb. 17). Damit sind aber die Knallwellen aus dem eigenen Hintergelände praktisch
von der Messung ausgeschaltet.
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Die Wahrscheinlichkeit, daß gelegentlich # lurchlaufende Geräuschwellen
die Lichtstrahlen zum gleichartigen Ausschwingen bringen werden, ist außerordentlich
gering. In den Geräuschwellen sind eine ganze Reihe verschiedenster Frequenzen enthalten,
so daß eine Pliasetigleichlieit auf der Meßbasis höchst selten eintreten kann. Eine
während des Geräuschdurchganges aus dein Meßwinkel einlaufende Knallwelle überlagert
durch die an allen Mikrophonen herrschende Phasengleichheit sofort jedes Geräusch.
Die Wahrscheinlichkeit spricht also dafür, daß Störgeräusche nur ein unregelmäßiges,
gelegentliches gleichzeitiges Antippen verursachen können, das in der Aufnahme ohne
weiteres von der regelrechten Übertragung einer Knallwelle zu unterscheiden ist.
Ein Störton macht sich im Filmbild durch seine längere Schwingungszeit und seine
gleichmäßigen Amplituden erkenntlich, wenn er aus dem Meßwinkel kommt und übertragen
werden sollte. Da die Meßbasis durch Beobachter bedient wird, so ist es jedoch stets
leicht möglich, durch geringe Schwenkung aus der Tonrichtung herauszukommen oder
die Resonanzlage der Aufnehmerentfernung zu verschieben oder die Schlußzeiten der
Schalter (Breite des Lichtstrahles) zu verändern, bis die Störung vorüber ist. Durch
das Abhören eines Prüftones N an der Meßstelle (Aufnahmestelle) ist der Beobachter
stets in der Lage, sich vor. der richtigen Funktion seines Gerätes, auch bei nicht
hörbaren Schallwellen, zu überzeugen. Das Gerät gibt nur darin eine Meldung weiter,
wenn dieser Ton N zu hören ist.
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Selbstverständlich ist der mit diesem Gerät erzielte objektive Richtungseffekt
nicht mir zur Knallwellenniessung geeignet. Er kann auch sonst zur objektiven Festlegung
von genauen Richtungen nach Tönen dienen, wenn die Frequenzsperre danach eingestellt
wird, z. B. Panzerwagenerktindung im Nebel oder bei Nacht, Schiffssteuerung ini
Nebel, nach Lautsignalen von festen Stationen. Die Senderanordnung würde dann wegfallen.
1Iit (lern Dauerton X würde die Richtung festgehalten. Die Frequenzgruppen
h gestatten mit fortschreitender Fahrt ein \v ahlweises Umschalten auf verschiedene
hintereinanderfolgende Peilstationen mit verschiedenen Tönen. Durch Anpeilung zweier
Stationen ist der genaue örtliche Standort fortlaufend zti überwachen. Das Beobachtungsverfahren.
Faßt man alle Meßwinkel nach Abb. i8 zusamineti, dann -zeigt sich ein von allen
Meßwinkeln gemeinsam umschlossener Rauin als allseits begrenztes Erkundungsgebiet.
Betrachtet man die auf dieser Grundlage aufgenointnenen Filmbilder, dann können
nur diejenigen
Meldungen aus diesem gemeinsamen Erkundungsgebiet
stammen, die in allen Sektoren ungesperrt gemeldet -werden und den zu erwartenden
Batteriefiguren aus diesem Raum (Zeitabstände in den Filmbildern) entsprechen. Wiederholte
Messungen mit gleichem Ergebnis bestätigen die sichere Feststellung der Erkundung.
Das Erkundungsgebiet kann durch Schwenkung der Meßrichtungen nach allen Seiten verschoben
werden, so daß eine abschnittsweise, willkürlich regelbare Durchmessung des ganzen
gegenüberliegenden Gefechtsstreifens auch im starken Feuer möglich ist.
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Dieses Beobachtungsverfahren ist jedoch nur dann in seinen letzten
Folgerungen zur schnellen Massenerkundung auswertbar, wenn eine dauernde, objektiv
gesteuerte Meßbereitschaft erzielt wird. Im seitherigen Schallmeßverfahren benutzte
man einen persönlichen Vorwarner, der dem Aufnahmesystem vorgeordnet war und dem
die Aufgabe zufiel, meßbare Knalle auszuwählen und die Abrollung des Filmstreifens
zu veranlassen. Diese subjektive Arbeit ist bei dem vorliegenden Großkampfmeßverfahren
nicht mehr allein durchführbar, da ein einzelner Beobachter nicht in der Lage ist,
auf Knallwellen aus einem bestimmten Meßgebiet zu reagieren. Er würde auf viel mehr
falsche Knalle einsetzen als auf richtige und das eingerichtete Meßsystem gar nicht
steuern können, weil er nur im seltensten Zufall eine auswertbare Aufnahme im Massenfeuer
erzielen würde. III. Die selbsttätige Auslösung.
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Die obenerwähnten Hindernisse werden durch die nachfolgend beschriebene
Erfindung beseitigt. Vor dem Hauptmeßsystem wird ein Vormeldesystem, aus zwei Stationen
bestehend, auf einer kleinen Basis von etwa 2 km Länge angeordnet (P, 0, Abb. i8).
Diese Vormelder dienen gleichzeitig als Suchstationen und werden mit dem Gerät nach
Abb. 15 ausgerüstet. Nehmen wir an, daß ein bestimmter Erkundungsbefehl nicht vorliegt.
Es soll dein Geschick des Abteilungsführers überlassen bleiben, in Anpassung an
die Gefechtsverhältnisse eines Feuerstoßes das Beste mit seiner Truppe zu leia,ten.
In diesem Falle, der eine richtungsbetorte Erkundung notwendig macht, um Auswertungen
zu erzielen, setzt der Führer der Erkundungsabteilung das Vormeldesystem auf kleiner
Basis zuerst an, läßt nach subjektivem Urteil eine allgemeine Beobachtungsrichtung
in dem Gefechtslärm wählen und in dieser Richtung alsdann durch eine Station P oder
O eine genaue Knallrichtung bestimmen. Durch Vergleich mit der Karte ergibt sich
bereits ein Urteil über die für den zweiten Vormelder notwendige erste Proberichtung.
Diese Richtung muß sich mit der Richtung des ersten Vormelders im feindlichen Gebiet
schneiden (Abb. ig). Es entsteht so ein längerer Beobachtungsstreifen, in dem wahrscheinlich
bereits mehrere der am Feuerstoß beteiligten Ziele feuern. hTun werden die Meldungen
der Vormelder drahtlos zum Schwingungsschreiber übertragen. Da es sich hierbei zunächst
nur um Vormeldungen handelt, so kann die Schaltung der Resonatoren so erfolgen,
daß der erste Vormelder den Filmstreifen auslöst, während der zweite Vormelder eine
Zeitmarke auf den Film schreibt. Man erhält so trotz der Anlaufperiode einen bereits
auf 1/6 Sekunde genauenZeitabstand, der durch wiederholte Messungen bestätigt wird.
Ist diese Vormeldung durchgeführt, dann ist im Großkampf anzunehmen, daß alle Ziele
in einem solchen Streifen innerhalb 5 bis io Minuten mehrmals gefeuert haben und
eingemessen wurden. Die Auswertung der Filmbilder hat inzwischen ungefähren Aufschluß
über die vermutliche engere Zielgegend. gegeben. Alsdann wird das Hauptmeßsystem
auf diese Ziele angesetzt, um eine genaue Einmessung als Grundlage für die Bekämpfung
zu erreichen. Selbstverständlich kann auch einbesonderes Suchsystem unabhängig von
dem Hauptmeßsystem laufend weiterarbeiten, umschnell einen allgemeinen überblick
über die ganze Zielverteilung zu gewinnen. Das Gesamtergebnis der genauen Einmessung
würde auf diese Weise nur noch schneller erzielt.
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Der in der Vormessung bereits festgestellte Zeitunterschied zwischen
den Suchstationen P, O dient bei der Hauptmessung zur Steuerung der Auslösung des
Filmstreifens. Ist eine Vormessung nicht erfolgt, dann werden diese Zeitunterschiede
für eine bestimmte Beobachtungsgegend aus der Karte entnommen. Die dauernde Meßbereitschaft
soll hierdurch in Abhängigkeit von denjenigen Knallwellen gebracht werden, die aus
der zur Beobachtung bestimmten Gegend stammen. Die Aufgabe wird in folgender Weise
gelöst (Abb. 2o). Der Stromkreis o führt zum Schwingungsschreiber und löst den Ablauf
des Filmstreifens aus. Er ist abhängig von zwei anderen Stromkreisen, die von den
beiden Vormeldern P, 0 ausgelöst werden und über zwei Zeitschalter" U, h geführt
sind, um den Zeitunterschied zwischen den beiden Vormeldungen auszugleichen bz-w.
innezuhalten. Wird von der Vormeldestelle P unter dem Einfluß einer Knallwelle die
Tonfrequenz - ausgesteuert, so kommt am Empfänger der Resonator KP aus seinen normalen
Schwingungen in maximale Schwingungen und stößt dabei an einen Gegenkontakt des
Stromkreises KP. Bei- diesem Stromschluß
rieht der Magnet
TV den Schalter X an, (ler unter der Wirkung des Festhaltemagneten I' vorläufig
geschlossen bleibt. Der hierdurch eingeschaltete Strom folgt dem Umschalter Z1 und
setzt den Zeitschalter U durch Auslösung eines Hemmwerkes in Bewegung. Mit (ler
Achse des Zeitschalters U ist auch der Zeitschalter V fest verbunden und setzt sich
gleichzeitig in Bewegung. Der Zeitschalter LT dient zur Einstellung der gesamten
Aufnahmezeit für die große Basis. Nach deren Ablauf wird das ganze System der Zeitschalter
durch den Leerkontakt bei L' stromlos und durch ein mechanisches Uhrwerk in seinen
Ausgangspunkt zurückgeführt. Der Zeitschalter V dient zur genauen Einstellung des
Vormeldezeitunterschiedes zwischen P und O. Nach diesem Zeitunterschied wird der
Wegabstand a eingestellt, der den Drehkontakt ß von dem festen Kontakt y trennt.
Wenn demnach die Zeitschalter L', V unter dem Einfluß einer ersten- Auslösung
in Drehung kommen, so schließt sich der Kontakt ß, nach Ablauf des Vormeldezeitunterschiedes
a. In diesem Augenblick muß jetzt die Meldung von dein zweiten Vorinelder einlaufen
und durch den Resonator K Q die Schalter d, c zum Stromschluß bringen. Unter der
Wirkung des Festhaltemagneten Z, bleiben diese Schalter geschlossen. Damit ist der
dritte Stromkreis o zur Auslösung des Filmstreifens in Tätigkeit. Da der Kontakt
ß finit fortschreitender Drehung über ), hinausgleitet, so wird diese Unterbrechung
durch den Festhaltemagneten ic überbrückt, wenn während der Kontaktzeit eine Meldung
von O einging und der Filmablauf ausgelöst wurde. Ging diese Meldung von O während
der Kontaktzeit nicht ein, dann hat P unter dem Einfluß einer falschen Knallwelle
ausgelöst, die also nicht zur Wirkung kommen konnte, da die Schalter 8, r offen
blieben. In diesem Falle läuft der Zeitschalter einige Sekunden weiter zum Leerkontakt
-und kehrt zum Ausgangspunkt zurück. Die Stellung der beiden Umschalter Z1, 7..=
richtet sich danach, in welcher Reihenfolge die beiden Vormelder ansprechen müssen
bei einer bestimmten Lage des zu erkundenden Zieles. Kommen alle Knallwellen zuerst
bei P an, dann wird der Umschalter Z1 nach dem Zeitschalter L' gelegt (wie in der
Zeichnung), und Z., wird nach dein Zeitschalter I' geschaltet. Im unigekehrten Falle
wird diese Stellung gewechselt. Kommen die Knallwellen aus mittlerer Richtung gleichzeitig
oder unregelmäßig, bald bei P, bald bei 0 zuerst, an, dann werden beide Unischalter
nach dem Zeitschalter (' gelegt. Am Zeitschalter y' wird in diesem Falle der Drehkontakt
ß in der Ruhestellung bereit znit 7 geschlossen. Ein kleiner wechselnder
Unterschied in der Auslösezeit zwischen P und O wird dabei durch die kleine Wartezeit
(Kontaktablaufzeit) bei y ausgeglichen. Trifft die zweite Vormeldung innerhalb dieser
Wartezeit ein, dann wird der Stromkreis o geschlossen und - der Filmablauf ausgelöst.
Eine später kommende Meldung der zweiten Station P oder 0 findet ß, y bereits unterbrochen,
so daß eine Auslösung nicht mehr erfolgen kann.
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Die persönlichen Beobachter haben nur die Aufgabe, die Suchrichtung
an den Apparaten ungefähr einzustellen oder (bei Anwendung einer Ringanordnung)
einzuschalten und die richtige `'Wirkung durch Beobachtung der optischen oder akustischen
-Prüfzeichen zu überwachen. Die Durchführung der Messungen erfolgt dann unter dem
selbststeuernden Einfluß der zu messenden Knallwellen in sehr rascher Folge. Zeigt
sich bei der Fortführung des Gefechtes ein plötzliches 'Absetzen des Feuerstoßes
mit einzelnen Abschüssen als Nachzügler, dann wird die richtungsbeschränkte Auslösung
sofort aufgegeben, und die Vorwarner treten persönlich in Tätigkeit. Zu diesem Zweck
wird ihnen besondere Tonfrequenz zugeteilt, finit deren Auslösung sie alsdann den
Schwingungsschreiber, unabhängig von den Zeitschaltern U, Tl, ebenfalls in Tätigkeit
setzen können. Wenn die Meßstellen nach Abb. 1d. geschaltet sind, was in der Praxis
die Regel bilden wird, dann ist dort, wie bereits ausgeführt, eine besondere Umstellung
nicht notwendig. Das Gesamtsystem kann also ohne besondere Umstände von der Beobachtung
des Einzelfeuers zur richtungsbeschränkten Aufnahme des Massenfeuers und umgekehrt
übergehen.