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Vorrichtung zur Ermittelung des Einflusses der Schwankungen von Fahrzeugen
auf die Höhen- und Seitenrichtung von auf ihnen aufgestellten Gegenständen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Ermittelung des Einflusses der Schwankungen von Land-,
Wasser- oder Luftfahrzeugen auf beliebige Gegenstände, die auf solchen Fahrzeugen
in gegebener, gewünschtenfalls veränderlicher Lage aufgestellt sind, insbesondere
auf Scheinwerfer, Fernrohre, Geschütze usw. Die Einrichtung stellt einen Apparat
dar, der auf dem Fahrzeug, z. B. Schiff, in beliebiger Lage aufgestellt sein kann
und in welchem eine Einrichtung zur Herstellung einer Bezugsrichtung vorgesehen
ist, die im Apparat selbst das räumlich feste Koordinatensystem versinnbildlicht,
in welchem die Höhen- und Seitenrichtung des betreffenden Gegenstandes, z. B. Geschützes,
ermittelt werden soll. Die Bezugsrichtung wird durch eine freie Achse angegeben,
die durch Einstellung der Schwankungswinkel des Fahrzeuges, z. B. der Schlinger-
und Stampfwinkel eines Schiffes, an zwei mit ihr verbundenen und zueinander senkrechten
Achsen gegenüber einer das Bezugssystem tragenden Scheibe unter demselben Winkel
einstellbar ist, den die Lotrechte mit der Fahrzeugplattform einschließt. Von dieser
Achse wird ein nach der Höhe frei einstellbares Glied getragen, welches infolge
einer kardanischen Verbindung mit dem Apparatgehäus'e in diesem eine feste Seitenrichtung
hat und welchem ein anderes, um zwei zueinander 'senkrechte und mit dem Apparatgehäuse
verbundene Drehachsen verstellbares Glied nachstellbar zugeordnet ist, so daß die
Drehungen dieses Gliedes um seine Verstellachsen dann, wenn das Bezugssystem innerhalb
der Vorrichtung um den Seitenwinkel und das von der freien Achse getragene Glied-
um den -Höhenwinkel gedreht wird, der Seitenwinkelkorrektur und dem korrigierten
Höhenwinkel entsprechen.
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Um bei der Ermittlung der für die Einstellung von Schiffsgeschützen
erforderlichen Höhen- und Seitenrichtwerte den Seitenvorhaltwinkel berücksichtigen
zu können, kann in der kardanischen Verbindung zwischen dem von der Bezugsachse
getragenen Glied und dem Apparatgehäuse eine Einstellvorrichtung für diesen Vorhaltwinkel
vorgesehen sein. Dann entspricht die Drehung des Resultatgliedes um die eine der
beiden mit dem Apparatgehäuse verbundenen Achsen der Summe aus dem Seitenvorhaltwinkel
und der Seitenwinkelkorrektur. Um ferner ein einwandfreies mechanisches Arbeiten
des Apparates zu ermöglichen, empfiehlt es sich, die Nachstellung des zweiten Gliedes
um die beiden mit dem Apparatgehäuse verbundenen Achsen nicht unmittelbar durch
das von der Bezugsachse getragene Glied, sondern durch von diesen beiden Gliedern
gesteuerte Nachlaufmotoren vorzunehmen.
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Ein Schema der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Die Vorrichtung ist mit einem Gehäuse umgeben zu denken, von welchem
lediglich ein Teil bei 34 angedeutet ist. Der ganze Apparat ist
irgendwo
im Schift in beliebiger Lage, also ohne Orientierung zu den Achsen des Schiffes
oder des zu richtenden Gegenstandes, z. B. Geschützes, aufgestellt; er ist z.B.
geeignet, aus der mittels eines Fernrohres etwa in bezug auf die Schiffslängsachse
gemessenen Seitenrichtung eines Zieles, z. B. eines Schiffes, aus dem schußtafelmäßigen
Erhöhungswinkel, den ein Geschütz zum Treffen des Zieles haben muß, sowie aus dem
Seitenvorhalte inkel und aus den Schwankungswinkeln des Schiffes, z. B. Schlinger-
und Stampfwinkel, fortlaufend die Höhen- und Seiteneinstellung zu ermitteln, die
das Geschütz erhalten muß, um das Ziel von dem schwankenden und fahrenden Schiff
aus zu treffen. Hierfür ist die Vorrichtung nachstehend beschrieben.
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Unten im Apparatgehäuse liegt die Drehscheibe 8, welche um die Achse
7, deren Richtung mit der bei 34 am Apparatgehäuse befestigten Achse 6 zusammenfällt,
verstellbar ist. Von der Drehscheibe 8 werden mittels Stützen g, 1o und i i, 12
die Lager 13 und 14 getragen, in welchen Ringe 15 und 16 mittels Zapfen gelagert
sind. Die Drehachsen 13-13 und 14-14 der Ringe 15, 16 sind stets zueinander senkrecht
und parallel zur Drehscheibe B. In weiter nicht dargestellter Weise wird der Ring
15 um die Achse 13-13 dauernd entsprechend dein Schlingerwinkel und der Ring 16
um die Achse 14-14 dauernd entsprechend dem Starnpfwinkel des Schiffes gedreht.
Diese Drehbewegungen werden durch zwei an zu dem Drehzapfen der Ringe 15 und 16
um go° versetzt angeordneten Stellen angreifende Bügel 18 und 2o auf die freie Achse
ig übertragen, indem diese Achse in Buchsen der Bügel 18 und 2o drehbar und verschiebbar
geführt ist. Um dabei Klemmungen zu vermeiden, müssen die Bügel i8 und 2o an Drehzapfen
17 und 21 der Ringe 15 und 16 angreifen. Durch die fortlaufende Einstellung der
Schlinger- und Stampfwinkel an den Achsen 13-13 und 14-14 nimmt die Achse ig gegenüber
der Drehscheibe 8 dieselbe Lage ein. wie die Lotrechte gegenüber der Schiffsplattform.
Nur in dem Sonderfalle, wenn die Scheibe 8 parallel zum Schiffsdeck und die Achsen
13-13 und 1q.-14 mit der Schiffslängs- und -querachse gleichgerichtet sind, wird
die Achse ig dauernd lotrecht, d. h. zum Erdmittelpunkt gerichtet sein.
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Die bisher beschriebenen Teile der Einrichtung bilden das Bezugssystem
und die Achse ig die raumfeste Bezugsrichtung innerhalb des Apparates. - Dieses
System und damit die Bezugsrichtung ig wird innerhalb des Apparates, z. B. relativ
zu der Ebene des an der Gehäuseachse befestigten Bügels 22, um den etwa mit Bezug
auf die Schiffslängsachse gemessenen Seitenwinkel des Ziels gedreht, und zwar vermittels
der Schnecke 3o, die in eine Randverzahnung der das ganze Bezugssystem tragenden
Scheibe 8 eingreift.
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Der im Apparat feststehende Bügel 22 trägt vermittels des Ringes 24
und der beiden Kardanachsen 23-23 und 35-35 den Bügel 25, der ebenfalls mittels
einer Buchse an der Bezugsachse ig geführt ist. Die Kardanverbindung zwischen den
Bügeln 22 und 25 ermöglicht jede beliebige Neigung der Achse ig um den Schnittpunkt
11,1 der Achse 6 mit sämtlichen anderen Achsen des Apparates, wobei jedoch die Ebenen
der Bügel 22 und 25 stets zueinander senkrecht bleiben. Der weiterhin an der Achse
ig mittels einer Buchse geführte Bügel 26 ist mit dem Bügel 25 auf irgendeine Weise
durch eine mechanische Einstellvorrichtung verbunden, so daß der Bügel 26 von dem
Bügel 25 getragen wird. Die weiter nicht dargestellte Einstellvorrichtung hat den
Zweck, den Bügel 26 gegenüber dem Bügel 25 so zu verdrehen, daß die von dem Bügel
26
getragene Achse 28 mit der Achse 35-35 einen Winkel einschließt, der von
go° um den Vorhaltwinkel abweicht. Die Einstellung kann beispielsweise durch den
Empfänger eines Fernübertragungssystems erfolgen, der an dem Bügel 25 angebracht
ist und über irgendeine bekannte mechanische Kupplung den Bügel26 entsprechend verstellt.
Falls dem zu richtenden Gegenstand kein Seitenvorhaltwinkel erteilt zu werden braucht,
sind die Bügel ?-5 und 26 fest miteinander gekuppelt, so daß die Achsen 28 und 35
senkrecht zueinander stehen.
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Der Zeiger i wird um die Achse 28 entsprechend dem Höhenwinkel des
einzustellenden Gegenstandes, im vorliegenden Falle um den aus den Schußtafeln ermittelten
Erhöhungswinkel des Geschützes gehoben. Die Achsen ig und 28 entsprechen dabei den
Schwenkachsen des Geschützsystems in dem durch die Achse 1g stabilisierten System,
so daß der Zeiger i relativ zur Drehscheibe dieselbe Stellung einnimmt, die das
Geschütz relativ zu seiner Bettung haben muß, um trotz der Schwankungen des Schiffes
auf den Treffpunkt im Raum gerichtet zu bleiben. Der Zeiger :2 wird mit dem Zeiger
i ständig in Deckung gehalten, indem beide Zeiger i und :2 zwei nicht dargestellte
Nachlaufmotoren steuern, von denen der eine den Bügel 3, an welchem der Zeiger 2
befestigt ist, um die Achse 5 neigt und der andere eine Schwenkung des Zeigers :2
durch Drehen des Bügels 4 um die feststehende Achse 6 bewirkt. Die Verstellbeträge
des Zeigers 2 können an Anzeigevorrichtungen 31 bzw. 32, 33 abgelesen werden. An
der Skala 31, welche an dem Bügel 4 befestigt ist und deren Zeiger der die
Skala
überstreichende Teil des Bügels 3 ist, wird der korrigierte Höhenwinkel abgelesen.
An der an der Achse 6 befestigten Skala 33 zeigt der am Bügel 4 befestigte Zeiger
32 den Seitenkorrekturwinkel und, falls in der Vorrichtung ein Seitenvorhaltwinkel
eingestellt wurde, auch diesen Seitenvorhaltwinkel an. Um den korrigierten Seitenwinkel
selbst zu erhalten, müßte man noch die Drehung der Scheibe 8 hinzufügen, was sowohl
im Apparat selbst als auch außerhalb geschehen kann. Sobald der Zeiger :2 mit dem
Zeiger i außer Deckung gelangt, werden die Einstellmotoren für den Bügel 3 und für
den Bügel 4 im einen oder anderen Sinne eingeschaltet. Zur Steuerung der Motoren
werden bekannte Mittel beliebiger Art verwendet, beispielsweise Kontaktstücke, die
an dem Zeiger i und an dem Zeiger :2 angeordnet sind. Der gleiche Zweck kann auch
dadurch erreicht Urerden, daß an dem Ende des Zeigers i ein durch Wechselstrom erregter
Elektromagnet angebracht ist, welcher in Spulen, die auf dem den Zeiger 2 tragenden
Bügel montiert sind, Spannungen induziert. Durch diese Spannungen können beispielsweise
über einen Verstärker die Hilfsphasen von zwei Zweiphasenmotoren so gesteuert werden,
daß sie die Bügel 3 und 4 so bewegen, daß die Zeiger i und 2 in Deckung bleiben.
Bei diesem Beispiel braucht man zwei Spulenanordnungen, die um go° gegeneinander
versetzt sind und von denen die eine den an der Achse 5 angreifenden Motor und die
andere den zweiten Motor steuert, der den Bügel 4 um die feste Achse 6 dreht. Die
Steuerung. der Motoren könnte auch auf photoelektrischem Wege erfolgen, beispielsweise
derart, daß man auf den Zeiger i ein paralleles Lichtstrählenbündel wirft oder dieser
selbst ein solches Lichtstrahlenbündel ausstrahlt, welches mittels Photozellen oder
Selenzellen unter Verwendung von geeigneten Verstärkerschaltungen die beiden erwähnten
Antriebsmotoren steuert.
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Für die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist beachtlich,
daß die Verdrehung der Scheibe 8 um den Seitenwinkel nur auf das Bezugssystem, nicht
aber unmittelbar auf den die Rohrrichtung angebenden Zeiger i. übertragen wird.
Die Stellung des Zeigers i ist, abgesehen von den durch die Schwänktingen bedingten
Abweichungen, der Seite nach fest. Statt dessen wird das räumliche Bezugssystem,
also die Lage der Bezugsachse ig im Apparat, um den Seitenwinkel gedreht. Beim Seitenwinkel
Null ist die Achse 14-14, um welche der Stampfwinkel des Schiffes eingestellt wird,
mit der im Apparat stets festen Achse 23-23 gleichgerichtet, falls die Seitenrichtung
des Zieles in der üblichen Weise mit Bezug auf die Schiffs-Längsachse gemessen wird.
In dieser Stellung überträgt sich der um die Achse 14 eingestellte Stampfwinkel
derart- auf die Bezugsachse ig, daß diese den Zeiger i um die Achse 28 um den vollen
Stampfwinkel hebt, was ja auch sein muß, da die Richtung der Schildzapfenachse des
Geschützes beim Seitenwinkel Null senkrecht zur Schiffslängsachse liegt. Entsprechend
verursacht beim Seitenwinkel Null der um die Achse 13 eingeführte Schlingerwinkel
eine Verkantung der die Schildzapfenachse versinnbildlichenden Achse 28 um den vollen
Schlingerwinkel. Wird dann jedoch an dem Bezugssystem durch Drehen der Scheibe 8
ein Seitenwinkel eingestellt, so bedeutet dies eine Drehung der Achsen des räumlichen
Systems, in welche der Zeiger i eingestellt ist. Sowohl der Schlinger- als auch
der Stampfwinkel verursacht nunmehr eine Verkantung der die Schildzapfenachse des
Geschützes verkörpernden Achse 28. Erst wenn der Seitenwinkel go° beträgt, wird
der Schlingerwinkel sich dem Erhöhungswinkel des Zeigers i in voller Größe überlagern,
während der um die Achse 14 eingestellte Stampfwinkel allein die Verkantung der
Achse 28 bewirkt.
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Die Relativität der im Apparat stattfindenden Drehbewegungen erlaubt
noch verschiedene Abänderungen, von denen beispielsweise die folgenden erwähnt seien.
Es kann der Bügel 22 um die Achsen 6 entsprechend dem Seitenwinkel eingestellt werden
oder frei drehbar sein und gleichzeitig der Bügel 4 feststehend angeordnet sein;
im letzteren Falle ist an der Scheibe 8 dann der Seitenwinkel plus Seitenkorrekturwinkel
einzustellen.
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Ferner ist es möglich, die Schwankungen des Schiffes auf die Schwenkachsen
des Geschützes zu beziehen, indem man die Kipp-und Kantwinkel außerhalb des Apparates,
beispielsweise aus den Schlinger- und Stampfwinkeln, ermittelt. Eine Drehung des
Bezugssystems um den Seitenwinkel ist dann nicht mehr erforderlich, weil diese Drehung
bereits durch die Umrechnung der Schlinger-und Stampfwinkel in die entsprechenden
Kipp-und Kantwinkel berücksichtigt wurde. Die Scheibe 8 kann dann feststehen bzw.
ganz fortfallen, die Stützeng, so, zi und 12 stehen dann fest in dem Gehäuse 34.