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Einrichtung zur Ermittlung der Einstelldaten eines Geschützes o. dgl.
für Höhe und Seite aus den von einer entfernten iV'Ieß- -oder Rechenstelle ermittelten
Werten Es sind Einrichtungen bekannt, welche mittels elektrischer oder mechanischer
Getriebe auf Grund von mathematisch-trigonometrischen Formeln oder sphärisch-geometrischer
Nachbildung die Richtwerte eines auf einem schwankenden oder unebenen Fundament
angeordneten Körpers, bezogen auf das Richtachsensystem des einzustellenden Körpers,
aus auf den Raum (Erde) bezogenen Werten herleiten. Ferner sind mechanische oder
elektrische Einrichtungen bekannt, welche die von einer Meßstelle beobachteten bzw.
von Beobachtungsgrößen abgeleiteten Richtgrößen mit Rücksicht auf die zwischen der
Meßstelle und dem einzustellenden Gegenstand vorhandene Entfernung umformen.
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Will man sowohl die Verkantung als auch die Parallaxe berücksichtigen,
so sind zwei hintereinandergeschaltete Geräte der erwähnten Art erforderlich. Dies
führt indessen leicht zu Unzuträglichkeiten, z. B. Verzögerung der Ermittlung der
gesuchten Werte, Verminderung der Genauigkeit, Mehrkosten, gesteigerter Raumbedarf
usw.
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Die Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß die erwähnten Störgrößen,
nämlich ständig gleichbleibende oder veränderliche Verkantung und Parallaxe eines
Geschützes o. dgl., in nur einem Gerät berücksichtigt werden, wodurch insbesondere
schnellere Ermittlung, Erhöhung der Genauigkeit, Verbilligung und geringerer Raumbedarf
erreicht werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung
für Anwendung bei Luftzielen und fester Meßstelle dargestellt. Fig. i ist ein Schaubild
zur Erläuterung der Erfindung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen
Teile einer im Sinne der Erfindung ausgebildeten Einrichtung, Fig. 2 a eine Einzelheit
der Fig. 2 und Fig. 3 eine Draufsicht auf einige Teile der Einrichtung nach Fig.
2, um das Prinzip der parallaktischen Korrektur zu erläutern. Das dargestellte Beispiel
erschöpft die Ausführungsmöglichkeit in keiner Weise, sondern stellt lediglich eine
besonders übersichtliche und einfache Bauart dar. An sich kann die Erfindung auf
alle Bauarten von Einrichtungen zur Umwandlung von Größen eines Systems in solche
eines anderen angewendet werden.
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In Fig. i ist angenommen, daß sich die Meßstelle in dem Punkte L und
ein Geschütz bei G befindet. Der Abstand beider Punkte ist die Basis a. Von
dem Meßstand L werden fortgesetzt die Werte für Höhen- und auf eine feste
Richtung, z. B. Nord-Süd-Richtung bezogenen Seitenwinkel sowie die Entfernung des
Zieles ermittelt. Auf der Zeichnung sind zwei verschiedene Lagen des Zieles bei
Z1 und Z= angenommen.
Die neue Einrichtung dient nun in noch zu
besprechender Weise dazu, um aus den auf der Meßstelle L gefundenen Werten die zur
Einstellung des Geschützes G benötigten Daten für Höhe und Seite unter Berücksichtigung
der parallaktischen Korrektur sowie der Verkantung des Geschützes zu ermitteln.
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Bei der Einrichtung nach Fig. 2 ist auf einem Bügel i die Achse 42
befestigt, um welche ein Hohlzylinder frei drehbar ist. Um an diesem Hohlzylinder
befestigte Zapfen 2 ist ein Arm 3 schwenkbar angeordnet. Der Teil 3 dient zur Nachbildung
des Geschützes, wobei die Achse 2 die Schildzapfenachse und der am Teil. 3 befestigte
Zapfen 4 das Geschützrohr verkörpern. Der Bügel i ist um eine Achse 5 drehbar angeordnet
und kann infolge Eingriffs seiner Füße 6 in die Schlitze 7 von Muttern 8, welche
auf einer Schraubenspindel g angeordnet sind, durch Verdrehen der Schraubenspindel
verschoben werden. In Verlängerung der Achse 5 liegen die Drehzapfen io für einen
Halbring ii, in welchen außerdem der Zapfen 4. lose eingreift, wie dies in Fig.
2 a näher veranschaulicht ist.
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Die Drehung der Schraubenspindel g erfolgt über Kegelräder i2, Stirnräder
13 und Kegelräder 14. Diese Verstellung dient zur Berücksichtigung der parallaktischen
Korrektur, wie später noch näher erläutert wird. Mittels einer Welle 15 wird über
Kegelräder 16, Achse 17, Kegelräder 18, Stirnrad ig, Zahnsegment 2o die Achse 5
gedreht entsprechend dem Verkantungswinkel, bezogen auf die Richtung der Basis als
Verkantungsachse. Das Zahnsegment 2o ist fest auf die Achse 5 aufgekeilt. Die Schraubenspindel
g greift durch eine Aussparung 2i in den Träger des Zahnsegments 2o hindurch, so
daß sie eine Drehung des Zahnsegments 20 nicht mitmacht. Der Lagerbock 22 für die
Welle 5 und für die Schraubenspindel g ist auf einer Platte 23 montiert, die über
Hohlwelle 24 mit dem großen Stirnrad 25 fest verbunden ist. Stirnrad 25 steht über
Zahngetriebe 26 mit einer Welle 27 in Verbindung, deren Verstellung den korrigierten
Seitenwinkel des Geschützes ergibt. Auf einem der Zapfen io des Ringes ii ist ein
Zahnsegment 28 befestigt, welches über ein Stirnrad 29 eine Welle 3o entsprechend
dem für das Geschützsystem erforderlichen korrigierten Erhöhungswinkel dreht.
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Ein auf dem Teil 3 befestigter Zahnkranz 31 steht über die Zahnräder
32, 33 mit einer Welle in Verbindung, welche über zwei Kugelgelenke 35, 36 mit einer
Handkurbel 37 oder einem anderen Antrieb zur Einstellung des auf der Meßstelle
L, Fia. i, ermittelten Erhöhungswinkels verbunden ist. Diese Welle besteht aus einer
Hülse 38 mit Schlitz 39, in welchen ein mit der Vollwelle 4o verbundener
Stift 41 eingreift. Zwecks Schwenkung des Bügels i ist dieser auf einer Achse 4z
befestigt, welche über Stirnräder 43 und 44 mit einer Welle 45 verbunden ist, die
eine Handkurbel oder einen anderen Antrieb 46 zur Einstellung der auf der Meßstelle
L gefundenen Zielrichtung trägt. Die Welle 45 ist, ähnlich wie die Welle 35, in
zwei Kugelgelenken 47 und 48 gelagert. Sie enthält eine Hülse 49 mit Schlitz 50,
in welche ein Sift 51 eingreift.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2, bei, der alle Teile
in Nullstellung dargestellt sind, sei zunächst für den einfachen Teil geschildert,
daß sich nach Fig. i das Ziel im Punkte Z1 befindet.
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Fällt für diesen Fall die Richtung L-Z, zu-
sammen mit der Bezugsrichtung,
so ist der an der Einstellvorrichtung 46 einzudrehende Seitenwinkel gleich Null.
Vom Antrieb 37 wird über Welle 4o und 42 sowie über Zahnräder 33 und 32 der Höhenwinkel
eingedreht und dadurch Hebel 3 entsprechend dem auf die Meßstelle bezogenen Höhenwinkel
gehoben. Durch die Verbindung des Zapfens 4 mit dem Ring ii nimmt dieser an der
Bewegung teil, die über Segment 28 und Stirnrad 29 auf die Resultatwelle
30 übertragen wird. In der Resultatwelle 3o erscheint somit der gleiche Winkel,
der an der Antriebsvorrichtung 37 in das Gerät gegeben wurde.
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Wird jetzt über Kegelräder 15, 16, Welle 17, Zahurädar 18, ig und
Zahnsegment 2o die Achse 5 um den auf die Basis als Verkantungsachse bezogenen Verkantungswinkel
gedreht, so stellt sich der Büge11, der die Bettung des Geschützes versinnbildlicht,
entsprechend schräg ein. Unter der gemachten Annahme, daß der Seitenwinkel Null
ist. ist die durch die Zapfen 2-2 versinnbildlichte Schildzapfenachse mit der durch
die Achse 5 angegebenen Basisrichtung gleichgerichtet. Infolgedessen überlagert
sich der eingedrehte Verkantungswinkel dem Erhöhungswinkel, um welchen der Arm 2
von der Handkurbel 37 aus gehoben wurde. Eine Verkantung der Schildzapfenachse
2-2 findet nicht statt. Als Resultat wird an der Achse 3o die Summe aus dem eingedrehten
Erhöhungswinkel und dem Verkantungswinkel abgenommen.
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Wird nun außer einem Höhenwinkel an der Handkurbel 37 auch
ein Seitenwinkel an der Handkurbel 46 eingedreht, so ergibt sich folgende Einstellung:
Der Ring ii wird wiederum um seine Zapfen io entsprechend - dem Erhöhungswinkel
gehoben. Weil die Zapfen io an dem feststehenden Gehäuse 53 angeordnet sind, sind
seitliche Bewegungen des Ringes ii nicht möglich, deshalb kann auch das Geschützphantom
2, 3, 4 nicht um die Achse 42 gedreht werden. Vielmehr wird beim Eindrehen des Seitenwinkels
mittels Handkurbel 46 die Geschützbettung x mit der Achse 5 und sämtlichen damit
in Verbindung stehenden Teilen gegenüber
der Schildzapfenachse
2-2 um diese Seitenwinkel gedreht. Es ist ersichtlich, daß, sobald nunmehr wiederum
der Verkantungswinkel um die Achse 5 als Basisrichtung eingestellt wird, der Bügel
i auch eine Verkantung der Schildzapfenachse 2-2 bewirkt. Das Zustandekommen der
Korrekturbewegungen, welche die Resultatachsen 30 und 37 für den Höhen- und
Seitenwinkel nunmehr- erhalten, kann man sich ungefähr wie folgt erklären. Wird
nach der Einstellung des Höhen- und Seitenwinkels die Geschützbettung i entsprechend
dem auf die Basisrichtung bezogenen Verkantungswinkel geneigt, so wird dieser Verkantungswinkel
mit Bezug auf die Achsen des Geschützphantoms 2, 4 in einen Kipp- und Kantwinkel
zerlegt. Der Kippwinkel überlagert sich in voller Größe dem Erhöhungswinkel des
Rohrphantoms 4. Der Kantwinkel, also die Verkantung der Schildzapfenachse 2, verursacht
seinerseits, wie dies bekanntlich immer der Fall ist, eine Korrektur sowohl des
Höhen- als auch des Seitenwinkels. Diese Höhenkorrektur kann unmittelbar zusätzlich
auf den Ring ii übertragen werden. Die durch die Verkantung der Schildzapfenachse
bedingte Seitenkorrektur aber bewirkt eine Ausweichbewegung des Bügels i, an welchem
die Schildzapfenachse drehbar gelagert ist. Diese Ausweichbewegung überträgt sich
über die Teile 5 und 22 bis 26 auf die Resultatwelle 27. Die Korrekturen des Höhenwinkels
werden durch den Ring ii über Segment 28 und Stirnrad 29 auf die Resultatwelle
30 übertragen.
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Die Ermittlung der parallaktischen Korrektur geschieht auf folgende
Weise: Es wird über Zahnräder 12, 13, 14 die Schraubenspindel g gedreht. Infolgedessen
verschieben sich die auf ihr befindlichen Muttern 8 und nehmen den Bügel i dabei
mit, während der Zapfen .4 im Ring ii gegen seitliche Verschiebungen gesichert ist.
Die Größe dieser Verstellung kann aus der auf dem Meßstand L gemessenen Zielentfernung,
der Länge der Basis a sowie dem Abstand des Schnittpunktes des Zapfens 4`mit Mittelring
ii bis Schnittpunkt der Achsen 42 und 2 ohne weiteres ermittelt werden, wie dies
aus Fig. 3 ersichtlich ist. In dieser ist der Ring ii gezeichnet, der in den ortsfesten
Lagern io drehbar ist. In den Ring ii greift der Zapfen 4 des Teiles 3 ein, der
in der Stellung 161A seine Nullstellung hat. Verschiebt man nun den Punkt M, der
in Fig. 3 dem Schnittpunkte der Zapfenachse 2 mit der Verlängerung des Zapfens 4.
entspricht, in Richtung senkrecht zu MA bis zum Punkte C, so entsteht ein bei M
rechtwinkliges Dreieck AINC, welches dem Dreieck GLZl der Fig. i dann ähnlich ist,
wenn die Beziehung besteht CM: MA= ra (=GL) : LZl oder Aus dieser
Beziehung ergibt sich,
daß man in Fig. 2 die V('elle des Zahnrades 12 für die angenommene Ziellage Z1 (Fig.i)
entsprechend dem Produkt aus Basis a und der Länge MA, die eine Apparatekonstante
ist, dividiert durch die in L gemessene Zielentfernung zu verstellen braucht, um
die erforderliche parallaktische Korrektur zu bewirken, durch welche die der Schußentfernung
Z, G entsprechende Strecke AC in der Einrichtung der Fig.3 nachgebildet wird.
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Die durch die Verschiebung auftretende Seitendrehung wird über Welle
42, Bügel i, Lagerböcke 22 über Teller 23, Hohlachse 24, Zahnräder 25 und Welle
26 auf die Resultatwelle 27 der Seite übertragen. Unter der zulässigen Annahme,
daß Z, G = Z, L ist, ist die Erhöhungskorrektur Null. Da AC aber größer ist als
AM, wird eine Bewegung des Zapfens 4 im Ring ii in der Weise stattfinden,
daß sich der Zapfen4 aus dem Ring ii etwas herauszieht (vgl. Fig. ?,a). Diese Bewegung
kann dazu benutzt werden, um die durch die größere Entfernung hervorgerufene Tempierungskorrektur
zu ermitteln.
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Als Gesamtergebnisse treten somit an der Welle 27 nach Einführung
des Verkantungswinkels und der parallaktischen Verschiebung der durch Antrieb 46
eingedrehte Seitenwinkel vermehrt um die Verkantungskorrektur und die Parallaxkorrektur
auf, während an der Welle 30 der um die gleichen Korrekturen vermehrte, durch Antrieb
37 eingedrehte Höhenwinkel abgenommen werden kann.
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Hat das Ziel nicht die bisher betrachtete Lage Z, (Fig. i), sondern
eine beliebige andere Lage, z. B. Z2 (Fig. i), so arbeitet trotzdem die Einrichtung
nach Fig.2 richtig, wie sich aus fölgenden Erwägungen ergibt: Für die Ziellage Z2
wird auf der Meßstelle L als Zielentfernung die Strecke Z2L und als Zielrichtung
z. B. der Winkel 7.1L Z2 gemessen, wenn man, wie zuvor, ZjL als Bezugsrichtung annimmt.
Denkt man sich von G, dem Geschützstand, das Lot GF auf die Linie ZZ, gefällt,
so entsteht ein rechtwinkliges Dreieck GFL, dessen Winkel LGF gleich dem Winkel
Z@L Z2 ist, d. h. gleich dem Zielrichtungswinkel für den Punkt Z2.
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Wenn man nun in Fig. 3 nicht, wie oben für die Ziellage Z1 beschrieben
ist, den Punkt M bis C verschiebt, sondern zugleich den Punkt C noch um den obengenannten
Winkel FGL (Fig. i) um M dreht, so gelangt der Punkt C nach D. Fällt man
nun von D auf AM das Lot DE, so entsteht ein rechtwinkliges
Dreieck D ME, dessen Winkel MDE gleich dem Winkel FGL ist und das infolgedessen
dem rechtwinkligen Dreieck FGL der Fig. i ähnlich ist. Auf Grund dieser Ähnlichkeit
kann man wiederum bei der Einrichtung nach Fig. 2 auch für diesen Fall der Ziellage
die sich ergebende parallaktische Korrektur nachbilden, wenn man die eben betrachteten
Beziehungen bei der Einstellung
der Einrichtung ausnützt. Wie durch
Vergleich zwischen den Fig. 3 und 2 ersichtlich ist, hat man in diesem Falle nur
nötig, den Mittelpunkt NI des Bügels i, der der Welle 42 (Fig. 2) entspricht, wiederum
um die StreckeMC zu verschieben und darauf den Punkt C durch Eindrehung des auf
die Meßstelle L bezogenen Seitenwinkels mittels Antrieb 46 über Welle 45, Zahnräder
44 und 43 nach D zu bringen. Außer der im ersten Falle auftretenden Seitenkorrektur
tritt in diesem Falle durch Verschiebung des Punktes C nach D eine Höhenkorrektur
durch die Verminderung der Schußentfemung Z2G gegenüber der Zielentfernung Z2L um
die Strecke LF auf. Die Tempierungskorrektur kann wieder, wie im ersten Falle, aus
der Verschiebung des Zapfens 4 ermittelt werden.
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An Stelle der beschriebenen Anordnung, daß man durch die Antriebe
46 und 37 die auf die Meßstelle bezogenen Werte für Erhöhung und Seite in das Gerät
gibt und an den Wellen 27 und 3o die korrigierten, auf den Geschützstand bezogenen
Werte erhält, kann man auch bei Verwendung von Handkurbeln bei 27 und 30 die Anordnung
so treffen, daß man die Wellen, welche statt der Antriebe 46 und 37 vorzusehen sind,
mit je einem Folgezeiger verbindet, die gegenüber einem von dem entfernten Meßstand
aus eingestellten Hauptzeiger so verdreht werden müssen, daß sie in Deckung bleiben.
Die zu dieser Einstellung notwendige Drehung der Handkurbeln 27 und 3o ergibt in
diesem Falle die Geschützeinstelldaten, so daß die Handkurbeln ohne weiteres mit
dem Geschützrohr verbunden werden können.
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Die neue Einrichtung,, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist an den
einzelnen Geschützen aufgestellt. Sind mehrere Geschütze dieser Art vorhanden, so
muß an jedem Geschütz eine Einrichtung gemäß Fig. 2 vorgesehen sein.
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Ist keine Einrichtung zur Messung des Verkantungswinkels, bezogen
auf die Richtung der Basis als Achse, also zur Ermittlung des Einstellbetrages der
Welle 15 (Fig. 2) vorhanden, so kann man auch aus dem maximalen Verkantungswinkel
und dessen Lage unter Berücksichtigung der jeweiligen Zielrichtung mit Hilfe eines
Rechengetriebes den jeweils benötigten Verkantungswinkel ermitteln. Dabei kann dieses
Sinusgetriebe entweder getrennt von dem Gerät oder in dieses mit eingebaut sein.
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Die neue Einrichtung ist in erster Linie zur Bekämpfung beweglicher
Ziele, insbesondere Luftziele von einer unbeweglichen Plattform aus, bestimmt. Wegen
der sich dauernd ändernden Zielentfernung wird vorteilhaft für die Ermittlung der
Größe der Einstellung der Welle des Zahnrades i2 (Fig. 2) ein Multiplikationsgetriebe
vorgesehen werden, welches, wie oben näher gezeigt ist, den Quotienten aus der Basis
und der jeweils gemessenen Zielentfernung, multipliziert mit einer Apparatekonstante,
bildet. Selbstverständlich kann sowohl die Überlagerung der Parallaxwerte auch auf
andere Getriebeglieder erfolgen. Auch kann die neue Einrichtung außer für Geschütze
auch für beliebige andere Gegenstände, z. B. Scheinwerfer, Fernrohre usw., sinngemäß
Anwendung finden. Selbstverständlich können andere Konstruktionsteile verwendet
werden. Auch kann die Einrichtung besonderen Annahmen angepaßt werden, z. B. kann
statt einer festen Schußrichtung eine feste Basisrichtung oder eine feste Visierrichtung
zugrunde gelegt werden. Ferner kann an Stelle der bloßen Anzeige der Resultatwerte
eine denselben entsprechende Bewegung mittels elektrischem Geber, mechanischen Achsen
o. dgl. abgenommen werden, welche mittel- oder unmittelbar zur Einstellung anderer
Einrichtungen benutzt werden.