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Zieleinrichtung für Geschütze Die Erfindung bezieht sich auf Zieleinrichtungen
für Geschütze, die wie Schiffsgeschütze auf schwankender Bettung stehen, und zwar
insbesondere auf Zieleinrichtungen solcher Art, die mit einem Gestell, das in seitlicher
Richtung um eine zur Bettungsebene senkrechte Achse schwenkbar ist, und mit einem
Lagerkörper für den Zielmittelträger versehen sind, der in der Höhenrichtung gegenüber
dem seitlich schwenkbaren Gestell um eine zu dessen Schwenkachse senkrechte Achse
drehbar ist. Bei Zieleinrichtungen dieser Art war es, wenn die Bettungsebene eine
Schlingerbewegung ausführt, bisher erforderlich, das Gestell B der Zieleinrichtung
ständig von Hand um einen größeren Winkel hin und her zu schwenken, um die Ziellinie
im Ziel zu halten. Die Erfindung bezweckt, für das Gestell der Zieleinrichtung eine
selbsttätige Seitenrichtsteuerung vorzusehen, durch die die Ziellinie mindestens
angenähert im Ziel gehalten wird, .so daß höchstens nur noch eine geringe Regelung
der selbsttätig erfolgenden Seitenrichtbewegung erforderlich ist. Mit dieser Seitenrichtsteuerung
wird zweckmäßig zugleich eine Vorrichtung verbunden, durch die der Lagerkörper für
den Zielinittelträger unabhängig von den Schwankungen der Bettung selbsttätig der
Höhe nach im Raume festgehalten wird.
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Auf der Zeichnung sind in abgekürzter Darstellungsweise zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, die für Schiffsgeschütze bestimmt sind
und in bekannter Weise einen mit einem Kreisel versehenen Zielmittelträger aufweisen,
der an seinem Lagerkörper mittels eines Kardangelenkes frei schwingbar gelagert
ist. Im einzelnen zeigt Abb. i eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht
des ersten Ausführungsbei-Spieles, Abb. a eine zugehörige Oberansicht eines Einzelteiles
und ' Abb. 3 in einer Abb. i entsprechenden Darstellung einen Teil des zweiten Ausführungsbeispieles.
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Auf dem Schiffskörper A ist an dem zweckmäßig von den Geschützen entfernt
liegenden Leitstand der Sockel A1 der Zieleinrichtung starr befestigt. Auf diesem
ist mittels eines Stützzapfens b1 das in seitlicher Richtung schwenkbare Gestell
B der Zieleinrichtung gelagert, an dem der in der Höhenrichtung verstellbare Lagerkörper
C für den Zielmittelträger angeordnet ist. Zum Einstellen des Lagerkörpers C, der
in einer kreisförmig gekrümmten Führung des Gestelles B um eine zur Achse des Zapfens
b1 senkrechte Achse drehbar ist, dient ein Elektromotor D mit einem Getriebe dl
und zum Schwenken des Gestelles B der Zieleinrichtung ein Elektromotor E mit einem
Getriebe e1. Der nicht dargestellte Kreisel ist in einem Gehäuse F gelagert, an
dem in bekannter Weise ein Zielfernrohr F1 befestigt ist. Der durch das Kreiselgehäuse
F gebildete Zielmittelträger ist unter Vermittlung eines Kardanringes G am Lagerkörper
C frei schwingbar kardanisch
gelagert. Die Achse der äußeren Kardanzapfen
cl, durch die der Kardanring G mit dem Lagerkörper C verbunden ist, schneidet die
Drehachse des Lagerkörpers C unter einem rechten Winkel. An dem durch die inneren
Kardanzapfen f2 mit dem Kardanring G verbundenen Kreiselgehäuse F ist ein um die
innere Kardanachse f2 drehbarer Schaltarm H eines elektrischen Stromschließers angeordnet,
der unter Vermittlung eines am Kreiselgehäuse angeordneten Elektromotors f3 von
einer entfernten Stelle aus dem Aufsatzwinkel entsprechend einstellbar ist. Der
Schaltarm H greift zwischen zwei am Kardanring G drehbar gelagerte zweiarmige Schalthebel
J, die durch eine an ihrem einen Ende angreifende Zugfeder il mit dem Schaltarm
H stromleitend in kraftschlüssiger Berührung gehalten werden. Zu beiden Seiten des
Schaltarmes H und der beiden Schalthebel J sind am Kardanring G Stromschlußstücke
g1, g3 angeordnet, die zum Zusammenwirken mit den freien Enden der Schalthebel J
bestimmt sind. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die Schalthebel J außer
Berührung mit den Stromschlußstücken g1 stehen, wenn die Achse der Zapfen cl (äußere
Kardanachse) mit der Ziellinie des Fernrohres F1 einen Winkel bildet, der gleich
dem Winkel (Aufsatzwinkel) ist, auf den der Schaltarm H gegenüber dem Kreiselgehäuse
F eingestellt ist und, je nachdem die Achse der Zapfen cl in dem einen oder dem
anderen Sinne eine abweichende Winkelstellung einnimmt, entweder das eine oder das
andere Stromschlußstück g1 oder g3 mit dem zugehörigen Schalthebel J in Berührung
kommt und einen Stromschluß bewirkt. Der selbsttätige Stromschließer H, J,
g1 bildet in Verbindung mit einer weiter unten erwähnten Erregerwicklung d4 die
sogenannte Wegsteuerung einer in einem älteren Patent beschriebenen Steuerungseinrichtung
mit einer eine Erregerwicklung enthaltenden elektromagnetischen Regelungsvorrichtung,
welche eine der Geschwindigkeit des steuernden Teiles verhältnisgleiche Induktion
erzeugt, und mit einer durch einen Schalter ein-und ausschaltbaren Spannungsquelle,
die, wenn sie eingeschaltet ist, eine im Sinne der Wiederherstellung des v orgeschriebenenWegeverhältnisses
wirkende zusätzliche Induktion erzeugt. Diese Steuerungseinrichtung ist dazu bestimmt,
dem Lagerkörper C solche Relativbewegungen gegenüber dem Schiffskörper zu erteilen,
daß die Achse der äußeren Kardanzapfen cl ihre Höhenrichtung im Raum bei der Schlingerbewegung
des Schiffskörpers ungeändert beibehält. Die zu diesem Zweck auf den Lagerkörper
C zu übertragende Bewegung wird durch Um. Wandlung einer mit geringer Energieentwicklung
Prfolgenden Bewegung erzeugt, die ihrerseits durch einen (nicht dargestellten) in
einem Gehäuse K gelagerten Hilfskreisel erzeugt wird. Dieser. Kreisel ist zweckmäßig
,m Schiffsinnern in der Nähe des Schlingerinittelpunktes aufzustellen; er, kann
aber, ohne daß grundsätzlich an seiner Wirkung etwas geändert wird, auch an jedem
anderen Punkte des Schiffes, z. B. unmittelbar an dem Gestell B der Zieleinrichtung,
angeordnet werden. Der Hilfskreisel dient gleichzeitig auch zur Erzeugung der Bewegung,
die durch die selbsttätige Seitenrichtsteuerung auf die Zieleinrichtung zu übertragen
ist. Zur Lagerung des Gehäuses K des Hilfskreisels ist am Schiffskörper ein SockelA'
vorgesehen, an dem mittels eines Stützzapfens in' ein Lagergestell @11 schwenkbar
gelagert ist. An dem Gestell M ist mittels zweier äußerer Kardanzapfen yal ein Kardanring
N und an diesem mittels zweier innerer Kardanzapfen hl das Kreiselgehäuse K gelagert.
Von den beiden äußeren Kardanzapfen n1 (vgl. insbesondere Abb. z) trägt der eine
eine im Felde eines Magnetinduktors angeordnete Induktionsspule N2 und der andere
ein Gegengewicht N3. Anstatt des Gegengewichts N3 kann auch eine zweite Induktionsspule
N2 vorgesehen werden, deren Wirkung mit der erstgenannten Spule vereinigt wird.
Die Kardanzapfen NI liegen quer zur Schußrichtung und werden durch geeignete Schwenkvorrichtungen,
die weiter unten beschrieben sind, immer parallel zu den Schildzapfen der Geschütze
oder zur Drehachse des Lagerkörpers C gehalten. Von den beiden am Kreiselgehäuse
K angeordneten inneren. ständig horizontal in der Schußebene liegenden Kardanzapfen
k1 trägt der eine eine im Felde eines zweiten Magnetinduktors angeordnete Induktionsspule
K2 und der andere ein Gegengewicht K3. Auch hier kann anstatt des Gegengewichtes
K3 eine zweite Induktionsspule K2 vorgesehen werden, die mit der vorgenannten Spule.
zusamwirkt. Das Schwenken des Hilfskreiselgestelles 111 erfolgt selbsttätig unter
Vermittlung eines Getriebes m3 durch einen Motor 1L12, der sich in winkeltreuer
Übereinstimmung mit dem Schwenkmotor E des Gestelles B der Zieleinrichtung dreht.
Ist das Gestell 11,1 mit dem Gestell B unmittelbar auf ein und derselben Plattform
angeordnet, so fällt der Motor 11W nebst dem Getriebe m3 weg.
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' Der in dem Gehäuse K gelagerte Hilfskreisel mit den zugehörigen
Spulen N2 und K2 wirkt in folgender Weise: Die in der Spule N' induzierte elektromotorische
Kraft ist der in die Richtung der äußeren Kardanzapfen n1 oder der Drehachse des
Lagerkörperl
C fallenden Komponente der Winkelge.chwiiidigkeit
der Schlingerbewegung verhältnisgleich. In entsprechender `'eise ist die in der
Spule K'-' induzierte elektromotorische Kraft derjenigen Komponente der U' inkelgeschwindigkeit
der Schlingerbewegung verhältnisgleich, die in die Richtung der ständig in der Schußebene
horizontal liegenden inneren Kardanzapfen hl fällt. Diese Komponente ist daher gleich
der Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Schildzapfenachsen der in die Schußrichtung
eingestellten Geschütze in einer lotrechten Ebene drehen, d. h. gleich der Verkantungsgeschwindigkeit.
Die schwachen Ströme, die in den Spulen N= und K'-' induziert werden, werden in
Verstärkern P und P1, die beispielsweise als Verstärkerröhren ausgebildet sein mögen,
so verstärkt, daß sie zur Erregung der Generatoren von Leonardatltrieben dienen
können. O bezeichne den Antriebsmotor eines solchen Leonardantriebes, der zwei Generatoren
D2 und' E= mit gleichbleibender L indrehungszahl antreibt. Der Generator D= möge
zum Betrieb des Höhenriclitmotors D Verwendung finden, während der Generator E2
zum Betrieb des Schwenkmotors E dient. Die in der Spule N'= induzierten Ströme gelangen
über den Verstärker P in eine für die Grunderregung des Generators D2 vorgesehene
ErTegerwicklung d3 und bewirken, daß dein Antriebsmotor D eine Winkelgeschwindigkeit
erteilt wird, die der in die Richtung der Drehachse des Lagerkörpers C oder der
Schildzapfenachsen der Geschütze fallenden Komponente cler Winkelgeschwindigkeit
der Schlingerbewegung verhältnisgleich ist, wodurch errni3gliclit ist, daß der Lagerkörper
C mehr ader weniger angenähert der Höhenrichtung nach im Raume festgehalten wird.
Infolge dieser nur angenäherten Festlegung «-erden die Schalthebel J an den Stromschlußstücken
-l, g3 zeitweilig einseitig anliegen. Tritt dieser Fall ein, so wird durch den Stromschließer
H, J, g1, der wie bei der in dem älteren Patent beschriebenen Wegsteuerung die Stromzuführung
zu einer zweiten Erregerwicklung d4 des Generators D= regelt, diese Erregerwicklung
eingeschaltet und hierdurch die Geschwindigkeit des Motors D so geregelt, daß der
Lagerkörper C die richtige Bewegung gegenüber dem Gestell B der Zieleinrichtung
ausführt, d. 1i. daß die Achse der Kardanzapfen cl der Hölle nach im Raume ihre
Richtung beibehält. Durch die beiden Erregerwicklungen d3 und dl wird also mit Hilfe
einer vereinigten Geschwindigkeits- und Wegsteuerung nach dem erwähnten Patent eine
vollständig selbsttätige Höhenrichtsteuerung der äußeren Kardanachsi# der Zieleinrichtung
erreicht. Die Übertragung dieser Bewegung auä die Geschütze erfolgt zweckmäßig ebenfalls
nach diesem Patent.
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Die verstärkten induzierten Ströme der Spule KZ dienen zur Erregung
des mit einer Erregerwicklung e3 versehenen Generators E'=, der den Schwenkmotor
E speist. Wenn die den Schildzapfenachsen der Geschütze parallele Drehachse des
Lagerkörpers C unter einem Winkel y gegen eine Horizontalebene geneigt ist, d. h.
die Geschütze einen Verkantungswinkel -i haben, und die äußere Kardanachse der Zieleinrichtung
unter einem dem Aufsatzwinkel E gleichen Winkel gegen die Horizontalebene geneigt
ist, so weicht bekanntlich die Ziellinie in seitlicher Richtung von der Schußebene
um einen Winkel ö ab, der, solange die Winkel d und y, was praktisch stets
zulässig ist, als klein betrachtet werden können, durch die Beziehung
bestimmt ist. Dieser Winkel muß beim Schlingern des Schiffes durch eine entsprechende,
durch den Schwenkmotor E zu bewirkende seitliche Verdrehung des Gestells B der Zieleinrichtung
ausgeschaltet werden (Schlingerschwenken). Der Motor E muß also so angetrieben werden,
daß seine Winkelgeschwindigkeit der Größe
und daher auch der Verkantungsgeschwindigkeit verhältnisgleich ist. Dieser Forderung
ist bei dem beschriebenen Antrieb des Schwenkmotors E genügt, da seine Winkelgeschwindigkeit
der Erregung des Generators E= und mithin auch der in der Spule K= induzierten elektromotorischen
Kraft verhältnisgleich ist, diese aber, wie. oben fest-Uestellt, der Verkantungsgeschwindigkeit
verhältnisgleich ist. Da die Geschwindigkeit des Schlingerschwenkens außer von der
Verkantungsgeschwindigkeit auch noch, wie die letzte Gleichung zeigt, von dem Aufsatzwinkel
- abhängt, ist der Erregerwicklung e3 ein Regelwiderstand R vorgeschaltet, an dem
bei zunehmendem Aufsatzwinkel entsprechend viel Widerstand ausgeschaltet wird, so.
daß der Motor E entsprechend der Vergrößerung von
schneller läuft. Dann ergibt die Erregung .der Spule es die notwendigen Grundgeschwindigkeiten
zum Schlingerschwenken des Motors E. Der Bedienungsmann am Fernrohr F' beobachtet
nun im Fernrohr, ob die Ziellinie der Seite nach richtig auf das Ziel gehalten wird,
und regelt nach Bedarf
an einem an ein Leitungsnetz S angeschlossenen,
einer Hilfserregerwicklung e4 des Generators E2 vorgeschalteten Widerstand T die
Erregung des Generators E2 in der Weise, daß der Motor E ein genaues Schwenken des
Gestells B der Zieleinrichtung bewirkt, d. h. daß die Ziellinie ständig im Ziel
liegt. Der Regelwiderstand T und die Hilfserregerwicklung e4 bilden also-in entsprechender
Weise wie der selbsttätige Stromschließer H, I, g1 und die Erregerwicklung
d4 für den Höhenrichtmotor D - eine Wegsteuerung für den Schwenkmotor E. Wie man
sofort erkennt, können die zusätzlichen Höhenricht- und Schwenkbewegungen, die infolge
Änderung des Aufsatzwinkels oder zur Berücksichtigung der Zielbewegung usw. erforderlich
werden, durch die Wegsteuerungen H, J, g1, d4 oder T,. e4 ohne weiteres mitgeleistet
werden. Dem im Gehäuse K gelagerten Hilfskreisel werden hierbei praktisch keinerlei
Kraftleistungen zugemutet. Er wird daher vernachlässigbar langsame Präzessionsbeivegungen
machen, die für .die Induktion der Ströme in den Spulen N= und K2 belanglos sind.
Der Hilfskreisel kann somit .sich selbst überlassen bleiben. Es muß nur, wie oben
bereits gesagt, sein Schwenkmotor1112 mit dem MotorE, z. B. auf elektrischem Wege,
durch eine selbsttätige Steuerungseinrichtung so gekuppelt sein, daß eine winkeltreue
Bewegungsübertragung erfolgt. Eine Genauigkeit der Winkelübertragung von etwa rund
r°, bezogen auf die Drehung der Teile B und NI, dürfte hierbei ausreichend sein.
Auf die Geschütze hat die Übertragung der Schwenkbewegung von dem Motor E natürlich
.mit der erforderlichen wesentlichen, größeren Genauigkeit zu erfolgen, etwa dadurch,
daß die bereits an anderer Stelle erwähnte Wegsteuerungseinrichtung Verwendung findet.
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Statt vermittels der elektrischen Wegsteuerung T, e4 kann der Bedienungsmann
des FernrohresFl auch mechanisch die Wegsteuerung des Schwenkantriebes bewirken.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung ist in Abb. 3 dargestellt. Hier
ist zwischen das Getriebe e1 und den Schwenkmotor E noch ein Umlaufrädergetriebe
U eingeschaltet, das mittels eines mit einem Kurbelhandra-d versehenen Schneckenantriebes
u1 von Hand verstellt werden kann. Der Bedienungsmann kann nun durch Kurbeln an
dem Schneckenantrieb zcl erreichen, daß sich die erforderlichen, durch die Wegsteuerung
zu bewirkenden zusätzlichen Verstellungen der Zieleinrichtung den Schwenkbewegungen,
die ihr von dem jetzt lediglich als Geschwindigkeitssteuerung wirkenden Motor E
erteilt werden, in dem einen oder dem anderen Sinne überlagern. In diesem Falle
führt der Motor E nicht mehr genau eine der erforderlichen Schwenkbewegung der Zieleinrichtung
entsprechende Bewegung aus; infolgedessen können die Motorbewegungen nicht mehr
zum winkeltreuen Schwenken des Hilfskreiselgestells M und der Geschütze verwendet
werden, es muß vielmehr jetzt hierzu ein besonderer Zahnkranzantrieb h mit einer
zugehörigen Geberanordnung W vorgesehen werden. Diese überträgt nun die genauen
Schwenkwinkel auf das Hilfskreiselgestell M und die Geschütze, wozu ebenfalls die
bereits erwähnte Wegsteuerungseinrichtung benutzt werden kann.
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Der Vorteil der beschriebenen Steuerung besteht einmal darin, daß
der Bedienungsmann am Fernrohr F1 nur eine ganz geringe Schwenkarbeit zu leisten
hat, da der Schwenkmotor E infolge seiner der Verkantungsgeschwindigkeit entsprechenden
Geschwindigkeitsregelung bereits die Hauptschwenkarbeit selbsttätig leistet, die
Arbeit des Bedienungsmannes somit ganz erheblich vermindert worden ist. Ferner erfolgt
das Höhenrichten vollständig selbsttätig, derart, daß weder dem Haupt- noch dem
Hilfskreisel wesentliche Beanspruchungen zugemutet werden und infolgedessen beide
Kreisel besonders ruhig stehen.