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Stabilisierte Zieleinrichtung für Geschütze auf dauernd bewegter Plattform.
Bekanntlich müssen an Geschützen bezüglich der Seiten- und Höhenrichtung Korrekturen
vorgenommen werden, wenn bei nicht horizontaler Lage der Schildzapfenachse geschossen
werden soll. Ist die Schildzapfenachse zwar zunächst horizontal, weicht aber der
Schwenkzapfen für die Seitenrichtung innerhalb der senkrechten Erhöhungsebene von
der Vertikalen ab, so wird bei der geringsten Seitenrichtung die Schildzapfenachse
aus der Horizontalen herausgedreht. Wenn im Falle des wagerechten Schildzapfens
nicht Seitenrichtung gegeben wird, so kann der etwaige Hang des Geschützes ohne
weiteres durch Richten des Geschützes in senkrechter Ebene ausgeglichen werden.
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Bei Erhöhungen unterhalb von 4.5° sind die durch Schieflage der Schildzapfenachse
entstehenden Abweichungen in der Höhenrichtung nur gering, die Fehler in der Seitenrichtung
sind aber auch bei kleinen Erhöhungen meist derartig groß, daß man sie berichtigen
muß. Einrichtungen zum Berichtigen sind beim Feldgeschütz seit langem bekannt und
im Gebrauch, man spricht hier von der Ausschaltung des schiefen Räderstandes und
der Ausschaltung des Hanges.
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Reiner Hang des Geschützes wird ausschaltet, indem man durch Bedienen
der Höhenrichtmaschine das Fernrohr auf das Ziel richtet bzw. (bei indirektem Zielen)
eine an der Zieleinrichtung in der Längsrichtung des Geschützes angeordnete Libelle
zum Einspielen bringt. Bei schiefem Radstand muß die Zieleinrichtung um eine zum
Geschützrohr parallele Achse, in den folgenden Ausführungen immer kurz als Parallelachse
bezeichnet, geschwenkt werden, bis eine an der Zieleinrichtung quer angebrachte
Radstandslibelle einspielt. Wird nun mit Hilfe der Seiten- und Höhenrichtmaschine
die Visierlinie, die beim Schwenken des Visiers um die Parallelachse vom Ziel weggerissen
wurde, wieder aufs Ziel gebracht, so wird die Horizontierung der Zieleinrichtung,
da das Richten um den nicht genau vertikalen Schwenkzapfen und die nicht genau wagerechte
Schildzapfenachse erfolgte, wieder gestört, so daß nunmehr die Zieleinrichtung wieder
um die Parallelachse (um einen sehr kleinen Betrag) geschwenkt werden muß usf. Praktisch
ist die Horizontallage jedoch sehr bald gewonnen, insbesondere dann, wenn Radstandstrieb,
Seiten- und Höhenrichtmaschine gleichzeitig bedient werden.
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So bekannt dieses Verfahren für Landgeschütze ist, so wenig hat man
hiervon an Bord von Schiffen Gebrauch gemacht. Ein Grund dafür dürfte darin zu finden
sein, daß die Schiffs- und Geschützlagen sich dauernd .ändern, es also nicht mit
einer einmaligen Einstellung, wie beim Feldgeschütz, getan ist. Vielfach hat man
sich damit begnügt, daß man Kreisel als die brauchbarsten künstlichen Horizonte
benutzte und mit Hilfe dieser feststellte, wann das Schiff die Horizontallage einnahm.
Man schoß dann in dem Augenblick ab, in welchem das Schiff durch die Horizontallage
lief.
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Die vollständige Horizontallage des Schiffes
wird
aber wegen der Verschiedenartigkeit der Schlinger- und Stampfbewegungen verhältnismäßig
selten durchlaufen. Bei regelmäßigen Schwingungen kann das periodisch vielleicht
alle z bis 3 Minuten eintreten. Der Regel nach werden die Zeitspannen aber wesentlich
größer ausfallen. Man hat nun in erster Linie darauf geachtet, daß das Schiff in
der Schußrichtung horizontal lag, während man innerhalb gewisser Grenzen die Schiefstellang
der Schildzapfenachse und die dadurch entstehenden Fehler in Kauf nahm, außerhalb
dieser Grenzen aber das Schießen einfach unterließ, die Möglichkeit dazu sogar selbsttätig
ausschloß. Bei schweren Geschützen. hat das auch keine große Bedeutung, weil das
Laden des Geschützes eine b:eträchtlichä Zeit erfordert. Bei kleineren Geschützen
aber, die bis zu 3o Schuß in der Minute abgeben sollen, würde auch dann, wenn man
die Horizontallage in der Hauptsache nur in bezug auf die Schußrichtung forderte,
die volle Ausnutzung des Geschützes unmöglich sein. Wartete man aber, wie es vielfach
geschah, die Horizontallage des Schiffes nicht ab, so wurde das Ziel nicht getroffen.
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Aus diesen Gründen ist man neuerdings bestrebt, auch an Bord von Schiffen
horizontierbare Zieleinrichtungen, wie sie das Feldgeschütz schon hat, anzuwenden.
Statt der Libellen bringt man solche Anzeigevorrichtungen an, die die Horizontallage
erkennbar machen, ohne daß diese Angabe durch Beschleunigungskräfte fehlerhaft wird.
Das sind z. B. die auf die Kimm gerichteten Achsen zweier winklig gegeneinander
stehender Fernrohre oder die durch einen störungsfrei gelagerten Kreisel dargestellte
Horizontalebene. Die Horizontiertriebe müssen dabei laufend von Hand bedient werden.
Um aber die Zieleinrichtung dauernd und selbsttätig horizontal zu halten, ist schon
vorgeschlagen worden, die äußere Achse eines kardanisch frei schwingbar gelagerten
Kreisels, dessen Gehäuse das Zielmittel trägt, so mit dem Schildzapfen in Verbindung
zu bringen, daß diese Kardanachse immer parallel zur Seelenachse des Rohres verbleibt.
Solchen Einrichtungen haftet .aber der Nachteil an, daß selbst -bei verhältnismäßig
kräftigen Kreiseln die Horizontallage des Kreisels andauernd gestört wird durch
Impulse, denen das Kreiselsystem beim Bedienen der Zieleinrichtung unterliegt.
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Die Erfindung bezweckt, diesem übelstand abzuhelfen und erreicht das
dadurch, daß sie die beiden Achsen der kardanischen Lagerung der Zieleinrichtung
mit selbsthemmenden, von Servomotoren bewegten Horizontiergetrieben versieht und
diese Motoren mit Hilfe der Relativbewegung zwischen dem Schiff und einer durch
Einrichtungen bekannter Weise horizontal gehaltene Ebene steuert. Die Steuerung
der selbsthemmenden Getriebe erfolgt mit Hilfe von Servomotoren, damit von dem künstlichen
Horizont, also z. B. vom Kreisel, nur sehr geringe Kräfte abgenommen zu werden brauchen.
Auf diese Weise erhält man eine selbsthemmend wirkende stabilisierte Zieleinrichtung,
an welcher Manipulationen, wie das Einstellen der Seiten- und Höhenvorhalte, keine
Störungen des Kreisels hervorrufen können. Die Art der Steuerung der Horizontiermotoren
ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung, weshalb die Steuerung selbst nachstehend
auch nicht näher behandelt ist.
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Eiü .erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der
Abb. i an Hand einer Zeigerzieleinrichtung dargestellt. a ist die Lafette,
b das in der Wiege c gelagerte Rohr. Um den Schildzapfend läßt sich der Bügel
e mittels Motor t und Schnecke g drehen. An dem Bügele ist der Motorh mit dem Schneckentrieb
i gelagert, durch den der Ring k gegen den Bügel e um die Zapfen L gedreht werden
kann. Um die Schildzapfenachse ist ferner drehbar die Gabel m, die einen
um Zapfen n drehbaren Bügel o trägt. In dem Ring k ist der Bügel g mit dem
Zapfen p gelagert. Die Bügel o und g sind miteinander verbunden, können aber mit
Hilfe des Aufsatztriebes t^ oder des Zielwinkeltriebes s gegeneinander verdreht
werden. Während durch Bedienen des Aufsatztriebes r nur der Bügel o und die Gabel
m und der mit dieser Gabel verbundene Visierz.eiger t bewegt werden, verstellt
sich beim Bedienen des Zielwinkeltriebes s außerdem noch das Zielfernrohr u. Der
mit dem Trieb Y eingestellte Aufsatzwinkel kann an der Skala v abgelesen. werden.
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An der Lafette a ist außerdem ein Kreiselapparat gelagert. Der eigentliche
KreiselA, dessen Antrieb in bekannter Weise erfolgt und der deshalb in der Zeichnung
nicht angedeutet ist, ist mit seiner senkrechten AchseB in dem RingC gelagert. C
wird unter Vermittlung der Zapfen D von dem Ring E, letzterer mit Hilfe der Zapfen
F von dem Ring G getragen. G selbst lagert mit seinen Zapfen H in einer Gabel
J, die um einen an der Lafette befindlichen Zapfen J:" der parallel zur Schildzapfenachse
verläuft, drehbar ist. Die Gabeln: J -und e stehen durch einen LenkerJ2 miteinander
in Verbindung, so daß die Achsen 1-L und H=H stets einander parallel sind.
Die Ringe C und F stehen miteinander in elektrischem Kontakt, derart, daß, wenn
die Ringe ihre normale Lage gegeneinander verlassen, der Motor h mit Hilfe des Kabels
1( entweder auf idie eine oder andere Drehrichtung eingeschaltet wird, je
nachdem
in welchem Sinne sich die Ringe C und E gegeneinander bewegt haben. Ähnlich wirkt
ein Zusammenhang zwischen den Ringen E und G in bezug auf den Motor/;
L ist das zum Motor/ führende Kabel. Einer der Zapfen H des Ringes G steht
durch das Kabel M mit dem Zapfen L des Ringes k (oder mit der
Welle des Motors h) derart in Verbindung, daß Verdrehungen des Ringes k um die Achse
seiner Zapfen L synchron auf den Zapfen H des Ringes G am Kreiselapparat übertragen
werden.
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In der gezeichneten Stellung ist das Zielfernrohr auf ein in der Geschützebene
befindliches Ziel gerichtet, der Aufsatz auf einen bestimmten Winkel eingestellt,
den auch das Rohr, da seine Marke il mit dem Zeiger t übereinstimmt, mit
der Horizontalen einschließt. Das Schiff befindet sich gerade in der horizontalen
Lage. Die Zapfen p des Ringes k stehen genau senkrecht, die Zapfen L genau wagerecht.
Die Ringe E und G des Kreiselapparates sind genau wagerecht, die Kreiselachse B
steht (stets) senkrecht und damit auch der Ring C. Schlingert nun das Schiff so,
daß das Geschütz um eine in seiner Längsrichtung liegende horizontale Achse verkantet
wird, so bleibt die Achse B des (reaktionsfrei aufgehängten) Kreisels A nach wie
vor senkrecht und damit behält auch der Ring C seine vertikale Lage bei. Die Kreiselringe
E und G haben dagegen die Schiffsneigung angenommen. Die relative Drehung zwischen
den Ringen C und E- schaltet den Motor !z ein, der den Ring k so lange um die Achse
seiner Zapfen 1 dreht, bis der synchron mit dem Ring k geschaltete Ring G und damit
auch der Ring E ihre horizontale Lage wieder erreicht haben, d. h. bis der Ring
E seine ursprüngliche Stellung zu dem (vertikal gebliebenen) Ringe C wieder einnimmt.
Dadurch wird der Motor k automatisch ausgeschaltet. Der Ring k ist nun wieder senkrecht
geworden und die Parallelachse n-n hat wieder die am Aufsatz eingestellte Erhöhung.
Wird dann die Marke l,. der Rohrwiege mit Hilfe der Höhenrichtmaschine mit dem Zeiger
t in Übereinstimmung gebracht, so hat auch das Rohr wieder seine richtige Erhöhung.
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Findet die Neigung des Geschützes nicht um eine in seiner Längsrichtung
liegende Achse, sondern um eine der Schildzapfenachse parallele Achse statt, so
ändern die Ringe E und G des Kreiselapparates ihre gegenseitige Lage, wodurch der
Motor/ eingeschaltet wird. Die Gabele und die an ihr sitzende Zieleinrichtung werden
um die Schildzapfenachse gedreht, ebenfalls die durch den Lenker J@ mit .der Gabele
verbundene Ga-be1J des Kreiselapparates. Die Drehung ist beendet, sobald
die Ringe E und G ihre ursprüngliche Stellung zueinander wieder einnehmen, d. h.
die Gabel J und damit die Gabele und mit dieser die Zieleinrichtung wieder horizontal
liegen. Neigt sich das Schiff und mit ihm das Geschütz um eine Achse, die schief
zu den Hauptachsen des Geschützes liegt, so wird mit Hilfe der beiden Motoren horizontiert.
Hält man mit Hilfe der Seiten-und Höhenrichtmaschine das Fernrohr stets auf dem
Ziel und die Marke il. der Rohrwiege stets auf dem Visierzeigert, so hat das Rohr,
richtige Einstellung des Aufsatzes vorausgesetzt, andauernd seine richtige Stellung
zum Ziel, so daß der Schuß in jedem beliebigen Augenblick gelöst werden kann.
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Der Bügel g ist deshalb nicht fest mit dem Ring k verbunden, damit
bei erhöhtem Rohr das Querhorizontieren sowohl um die horizontale Achse 1-L als
gleichzeitig auch um die Parallelachse n-n erfolgen kann. Damit beide Drehungen
ungehindert voreinander stattfinden können, ist noch die senkrechte Achse p,-p vorgesehen,
die den Ausgleich übernimmt.
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Ist der Kreiselapparat nicht, wie in Abb. i dargestellt, an der Lafette
angebracht, sondern ganz unabhängig vom Geschütz an beliebiger Stelle des Schiffes,
so sind außer den bereits behandelten Bewegungen auch die Seitenrichtbewegungendes
Geschützes auf den Kreiselapparat zu übertragen.
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Eine Vereinfachung im Aufbau des Systems der Zieleinrichtung nach
Abb. i ergibt sich, wenn man den Kreiselapparat unter Weglassung .der Gabel J und
des Ringes G mit den Zapfen F direkt an dem Ring k lagert, wie es in Abb._2 gezeigt
wird. Eine besondere Rückübertragung der Drehungen des Ringes k um die Zapfen
t und der Gabel e um die Schildzapfenachse nach dem Kreiselapparat ist damit überflüssig
geworden, weil durch den Ring k, an welchem der Kreiselapparat sitzt, beide Drehungen
unmittelbar auf den Kreiselring P (Abb.2) rückwirken. Die Wirkungsweise der Einrichtung
nach Abb. z ist im übrigen genau dieselbe wie bei der bereits beschriebenen Einrichtung;
auch tragen die entsprechenden Teile im allgemeinen die gleichen Bezeichnungen.
Nur für den Kreiselapparat sind mit Rücksicht darauf, daß aus konstruktiven Gründen
der Apparat gegen die Anordnung nach Abb. i um 9o° verdreht wurde, teilweise andere
Bezugszeichen einsgeführt. Der stets senkrecht bleibende Kreisellagerring ist mit
N bezeichnet. N ist mit dem horizontalen Ring P durch die Zapfen 0
verbunden, während der Ring P mit Zapfen Q in Ansätzen R des Ringes k ruht. Durch
die relative Verdrehung zwischen den Ringen N und P wird der Motor/ eingeschaltet,
die
Verdrehung zwischen dem Ring P und den Ansätzen .R beeinfiußt den Motor h.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Abb.3. Die
Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. z grundsätzlich dadurch, daß
der Motor zum Antrieb der Querhorizontierung nicht an einem ständig horizontal gehaltenen
Teil angebracht ist, sondern an der Gabel, die die Parallelachse trägt; dieser Motor
macht also die Rohrerhöhung mit.
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In der Abb.3 ist a der Kreisel, b: seins Drehachse, die in dem Rin,
-c gelagert ist. Der Ring c wiederum kann sich um die Zapfend in den Ringe
drehen. Die Ringe e und f sind gegeneinander um die Zapfen g drehbar; der die Visierlinie
h tragende Ring i kann sich innerhalb der Ringe e und f ;ebenfalls um die
Zapfen g drehen. Das ganze bis jetzt beschriebene System hängt mittels der Zapfen
h, die an dem Ring/ befestigt sind, in der Gabell, die an ihrer Nabe m einen
Zeigern trägt, der mit einer Marke o an der Wiege p des Geschützrohres g zusammenspielt.
Die Drehung der Ringe j und i
gegeneinander geschieht durch den Aufsatztrieb
Y, wobei man die relative Verdrehung der Ringe, d. h: den eingestellten Aufsatzwinkel,
an der Skalas ablesen kann. An dem Ring i ist eine durch den Zielwinkeltrieb
t verstellbare Marke u angebracht, zu der der am Ringe befindliche Zeigerv
gehört, während zu einem Zeiger iv des Ringes e die am Ring c befindliche Marke
x gehört. Die Verdrehung der Gabel l gegenüber der Lafette y geschieht durch den
Motor z." während der Motor z2 den Ring/ gegen die Gabel l verdrehen kann.
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In der Zeichnung ist die Zieleinrichtung auf Zielwinkel= o und Aufsatzwinkel=
o, d. h. zum Beschießen sehr nahe gelegener Ziele an der Rohrebene eingestellt.
Erfährt nun das Schiff und damit das Geschütz eine Schiefstellung in irgendeiner
Richtung, so bleibt trotzdem der Kreisel mit seiner Achse senkrecht, indem sich
die Ringe/ und e um die Zapfend, die Ringe e und i urn die Zapfen g gegeneinander
verdrehen. Infolge dieser ;Verdrehungen verläßt der Zeiger v seine Marke u, und
dadurch wird in bekannter Weise der Motor z, eingeschaltet, ferner verläßt der Zeiger
-w seine Marke x und schaltet dadurch den Motorz, ein. Die Motoren drehen nun die
Gabel l bzw. den Ring/ so lange, bis die Zeiger wieder auf ihren Marken stehen,
d. h. der Zwischenring f, der unter Vermittlung des selbsthemmenden Getriebes r
mit der Visierlinie h starr verbunden ist, sowohl längs wie quer wieder genau horizontal
liegt.
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Durch Bedienen des Aufsatztriebes r wird eine relative Drehung zwischen
den Ringen! und f verursacht. Da der Ring f unter Vermittlung der Gabell und der
selbsthemmenden Schnecke des Motors zi vorlaufig starr mit der Lafette verbunden
ist, dreht sich der Ring i mit der Marke u, so daß letztere ihren Zeiger v verläßt.
Infolgedessen wird er Motorzi eingeschaltet und dreht die Gabell und die Ringe
f und c so lange, bis die Marke u
wieder den (absolut senkrecht gebliebenen)
Zeiger v erreicht hat. Die Wirkung der Aufsatzstellung -ist also zum Schluß die,
daß die Gabel 1, die den Visierzeiger n trägt, um den Betrag des an der Skala
s eingestellten Aufsatzwinkels gegen die (stehengebliebene) Ziellinie h erhöht ist.
Wird nun das Geschützrohr so weit erhöht, bis die Marke o auf den Zeiger n trifft,
so hat das Rohr tatsächlich die an der Aufsatzskala s eingestellte Erhöhung gegen
das (horizontale) Ziel.
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Liegt das Ziel nicht in der Rohrmündungsebene, sondern höher (oder
tiefer), so wird der Triebt bedient und dadurch die Marke m
an dem
Ring i verstellt. Durch den dadurch wieder selbsttätig eingeschalteten Motor z1
werden mit der Gabel l auch die Ringe f und! so weit verdreht, -bis die Marke u
und Zeiger v wieder zusammentreffen. Der Trieb t wird nun so lange verstellt, bis
die stets nachfolgende Visierlinie h auf das Ziel gerichtet ist. Dann hat auch der
Zeigern eine um den Zielwinkel größere Erhöhung erhalten.
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Nach eingestelltem- Aufsatz- und Zielwinkel findet die-selbsttätige
Horizontierung ohne weiteres um die neue Visierlinie statt.
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Das Schema für die selbsttätige Schaltung der Horizontiermotoren ist
in der Abbildung nicht näher angedeutet, da es bekannt -ist und nicht Gegenstand
der Erfindung ist.
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Die Seitenverschiebungsmöglichkeit der Visierlinie ist in den Abbildungen
der Einfachheit halber vernachlässigt worden.
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An Stelle des Kreisels kann die Angabe der Horizontalen auch durch
Zielfernrohre erfolgen, die von Hand dauernd auf der Kimm gehalten werden.