DE598006C

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Publication number: DE598006C
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DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 4. JUNI 1934

REiCHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 598 006 KLASSE 72 f GRUPPE 15 05

A 67375 XI172 f

Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 17. Mai 1934

Actiengesellschaft C. P. Goerz, Optische Anstalt Actiova spolecnost K. P. Goerz, opticky ustav in Preßburg, Tschechoslowakische Republik

Verfahren und Einrichtung zur Aufnahme der Orthogonalkoordinaten eines Punktes im Räume

und deren Umwandlung für räumlich entfernte Arbeitsorte zwecks Bestimmung

der orthogonalen Zielgeschwindigkeitskomponenten

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Oktober 1932 ab

In vielen Fällen, insbesondere bei der Verteidigung gegen FlugzeugangrifTe, ist es zweckmäßig, die von einem günstig gelegenen Peilungsorte in bezug auf eine horizontale Nullrichtung aufgenommenen Orthogonalkoordinaten eines akustisch oder optisch gepeilten Zielpunktes zu räumlich entfernten Arbeitsorten (Batteriestellungen, Scheinwerfern, Kommandoapparate) elektrisch zu

ίο übertragen und sie daselbst mit Rücksicht auf die räumliche Entfernung und den Höhenunterschied der beiden Standorte nach drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen selbsttätig zu berichten, so daß ein im Arbeitsort aufgestelltes Zielgerät sich nicht nur selbsttätig auf jenes Ziel einstellt, das im Peilungsort einvisiert wird, sondern gleichzeitig auch jede Horizontalbewegung des stetig gepeilten Zieles durch zwei zueinan-

ao der senkrechte Geschwindigkeitskomponenten längs der beiden gewählten Koordinatenrichtungen selbsttätig zu registrieren.

Dieser Zweck wird im Sinne der Erfindung dadurch erreicht, daß im Peilungsort durch je eine der beiden in die gewählten horizontalen, zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen eingestellten, die Ziellinie mindestens eines kardanisch gelagerten Fernrohres 12 steuernden Kardanachsen und durch dessen Ziellinie je eine Ebene gelegt wird, deren Neigungswinkel gegen den Horizont bei stetiger Zielpeilung mittels je eines auf den Kardanachsen angeordneten Winkelsenders elektrisch übertragen werden zum Arbeitsort auf je eine in der gewählten Koordinatenrichtung liegende, mit je einem Winkelempfänger versehene Welle, auf welcher je ein zu ihr senkrechter, die Hypothenuse je einer Zieldreiecksprojektion des Peilungsortes verkörpernder, mit je einem Führungsschlitz versehener Hebel festsitzt, der durch einen in seinen Schlitz eingreifenden, in einem der Zielhöhe im Peilungsorte entsprechenden Vertikalabstand von der Winkelempfängerwelle horizontal geführten Zapfen zwangsläufig verdreht wird, wenn je ein zweiter mit dem ersten Zapfen fest verbundener und von diesem in der Verschiebungsrichtung um den entsprechenden horizontalen Koordinatenunterschied zwischen Peilungs- und Arbeitsort abstehender Zapfen, der in den Führungsschlitz eines die im Arbeitsort auftretenden Hypothenuse der vertikalen Zieldreiecksprojektion verkörpernden Hebels eingreift, welcher Hebel gemäß der Anzeige des Winkelempfängers verstellt wird,

wodurch zunächst ein auf dieser Hebelachse und auf einer zweiten dazu senkrechten horizontalen Achse kardanisch gelagertes Fernrohr selbsttätig auf das in stetiger Peilung gehaltene Ziel gerichtet bleibt.

Um nun weiter die der horizontalen Zielgeschwindigkeit entsprechenden, in die beiden horizontalen Koordinatenrichtungen fallenden Geschwindigkeitskomponenten zu bestimmen, ίο werden die zur Einstellung jeder der beiden zueinander senkrechten Zieldreiecksprojektionen erforderlichen Horizontalverschiebungen der die Zielhöhen verkörpernden Dreiecksseiten verwendet zur Verschiebung je eines Zeichenstiftes längs je einer langsam rotierenden Zeichentrommel, so daß die Zielgeschwindigkeitskomponenten durch die Steigungswinkel der auf den beiden Schreibtrommeln von den Schreibstiften verzeich- zo neten Schraubenlinien gegeben sind.

Der Erfindungsgegenstand ist in beiliegender Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι Vermessungsgrundlage der Peilstation,

Fig. 2 Peil- und Arbeitsstation mit ihren Koordinatendifferenzen,

Fig- 3 Vermessungsgrundlage der Arbeitsstation mit schematisch dargestellter Zielfernrohrsteuerung und Zielgeschwindigkeitsmeßeinrichtung,

Fig. 4 Einrichtung der Peilstation.

In Fig. ι ist P der Peilungsort, Z das Ziel, Z₀ dessen Fußpunkt im Peilungshorizont, PY = x, YZ₀ = y, Z₀Z = Z die räumliche Orthogonalkoordinaten des Zieles und PZZ₀ das Zieldreieck mit seinen beiden zueinander senkrechten Projektionen XZZ₀ und FZZ₀.

Die konstruktive Einrichtung des Peilungsgerätes soll nun erfindungsgemäß derart beschaffen sein, daß sich bei optischer oder akustischer Zielpeilung die beiden Projektionen des Lagerwinkels ξ, also Winkel α und Winkel ß, selbsttätig einstellen.
Für einen vom Peilungsort P räumlich entfernten Arbeitsort P' hat laut Fig. 2 das gleiche Ziel die Koordinaten x' = χ + Ax. y' = y +Ay und z' = ζ + Az, je nachdem der Arbeitsort weiter oder näher bzw. unter oder über dem Peilungshorizont liegt. (In Fig. 2 erscheint zwecks Vermeidung unübersichtlicher Darstellung das Ziel dreieck des Arbeitsortes AZ₀P¹Z' mit seinen beiden Projektionen Z₀VZ' gegen das des Peilungsortes um den Höhenunterschied Az beider Orte gesenkt.) Die Einrichtung der Arbeitsstation soll nun erfindungsgemäß so eingerichtet sein, daß bei Übertragung der Lagewinkelprojektionen α und β des Zieles vom Peilungsort P bereits die beiden für den Arbeitsort berichtigten Projektionen des Lagewinkels ξ des Zieles, also Winkel α' und ß', mechanisch eingestellt und auf je zwei in die beiden horizontalen Koordinatenrichtungen fallenden Kardanachsenpaare C, C, K, K' eines kardanisch gelagerten Zielfernrohres .F₁, F₂ übertragen werden, so daß dadurch beide selbsttätig auf das Ziel gerichtet werden. Zu diesem Zwecke sind laut Fig. 3 in dem Gerät zwei horizontale, gegeneinander senkrechte, in die gewählten Koordinatenrichtungen eingestellte Schraubenspindeln S₁, S₂ drehbar gelagert, auf denen sich die Schraubenmuttern X' bzw. Y' drehungssicher verschieben können. In jeder dieser Schraubenmuttern sitzt verdrehbar gelagert je eine vertikale Schraubenspindel V₁, V₂, die die Dreieckshöhe X'Z₂' und Y¹Z₁ gleicher Größe verkörpern sollen. Die Einstellung der Schraubenmuttern Z₁' und Z₂' gemäß der Dreiecksseite z' erfolgt stetig mit Hilfe eines nicht gezeichneten Höhenmessers. Diese Schraubenmuttern Z₁', Z₂' sind mit je einem horizontalen Zapfen versehen, der in den Schlitz je eines die Hypothenuse der Zieldreiecksprojektion des Arbeitsortes verkörpernden, um die horizontale, zur Schraubenspindel .S₁ bzw. S₂ senkrechten Kardanachse K' bzw. C des Fernrohres F₁ bzw. F₂ drehbaren Hebels Zt₁' bzw. h₂' eingreift. Diese Hypothenusenhebel schließen gegen die Horizontalebene die Winkel α' bzw. ß' ein. Um dieselben jedoch gemäß den gewählten Koordinatendifferenzen Ax und Δ3/ durch Übertragen, vom Peilungsort der diesem entsprechenden Lagewinkelprojektionen α und β richtig einzustellen, wird an den vertikalen Schraubenspindeln V₁ und V₂ je eine weitere zur Schraubespindel S₁ bzw. S₂ parallele Schraubenspindel S₁ bzw. S₂ vorgesehen, auf denen je eine Schraubenmutter Z₁ bzw. Z₂ verdrehungssicher und verschiebbar angeordnet ist. Letztere besitzen ebenfalls je einen horizontalen Zapfen, der in den Schlitz je eines anderen, die Hypothenuse der Zieldreiecksprojektionen des Peilungsortes verkörpernden Hebels It₁ bzw. h₂ eingreift. Diese Hypothenusenhebel schließen gegen den Horizont die Lagewinkelprojektionen α bzw. β ein, wobei die horizontal gemessenen Zapfenentfernungen Z₁Z₁ = Ax und Z₂Z' = Ay und n_o der vertikal gemessene Abstand P₁P₁ = P₂P₂ = Az' der Kardanzentren P₁, P₂' von den Antriebswellen X₁Y₁ gemäß den gewählten Koordinatendifferenzen eingestellt werden. Um zu ermöglichen, daß das Ziel gleichzeitig in den beiden am Arbeitsgerät kardanisch gelagerten Fernrohren erscheint, wird jede Verdrehung des einen Fernrohres um die eine Kardanachse direkt (z. B. mittels Bandrollen und Stahlband) übertragen auf die zur ersten Kardanachse parallele Kardanachse des anderen Fernrohres.

Zur Festlegung der einer beliebigen horizontalen Zielbewegung entsprechenden Geschwindigkeitskomponente werden die Schraubenspindeln S₁, S₂ mit den Schraubenspindeln S₁', S₂' direkt verbunden, die in den Lagerschildern je einer Schreibtrommel verdrehbar und verschiebungssicher gelagert sind. Diese Schraubenspindeln S₁, S₂ tragen die verdrehungssicheren Muttern M₁, M₂, die mit

ίο Schreibstiften ausgestattet sind und sich gegen die mit Papier überzogenen, elektrisch angetriebenen, zylindrischen, gleichförmig rotierenden Schreibtrommeln T₁, T₂ anlegen. Je nach der Umfangsgeschwindigkeit dieser Trommeln haben die darauf gezeichneten Schraubenlinien größere und kleinere Steigungen, die als Maß der jeweiligen Geschwindigkeitskomponenten durch angelegte Neigungsmesser bestimmt werden können.

Das am Peilungsort zwecks mechanischer Ermittlung der beiden Lagenwinkelkomponenten α und β erforderliche Gerät ist in Fig. 4 ersichtlich.

In einem mit dem Horizontalkreis i_a versehenen Stativkopf 1 ist ein vertikaler Stirnzapfen i^ befestigt, auf welchem ein mit vier je unter 90 ° gegeneinander gerichteten Lagerkörpern 2_a, 2_b ausgestatteter, becherförmiger Lagerbock 2 azimutal verstellbar gelagert ist. Letzterer trägt an seiner vertikalen Nabe die mit einer Zeigermarke versehene Fußscheibe 2_C, die mittels einer nicht gezeichneten Klemmschraube auf dem vertikalen Stativzapfen festgeklemmt werden kann. Auf der vertikalen Nabe des Lagerkörpers ist ein mit zwei diametralen, horizontalachsigen Lagerkörpern 5₆ versehener Bügel 5 drehbar und festklemmbar gelagert, der am untersten Rand mit einer Horizontalkreisteilung 5_a ausgestattet ist. In den gleichachsigen Lagerbohrungen dieses Bügels sitzen, zwei kurze Wellen 6, auf denen je ein mit dem anderen gleichgerichteter Kurbeiarm 7 befestigt ist. Beide Kurbelarme sind durch eine in ihnen befestigte Hebelstange 8 miteinander starr verbunden. Letztere trägt in der Mitte einen auf ihr befestigten, im Schnittpunkt 0 sämtlicher Achsen abgeknickten Hebel 9-9-a, dessen abgeknickter, zapfenförmiger, abgedrehter Teil g_a durch die Schlitze zweier halbkreisförmiger Bügel 3_a und \_a, von denen jeder mittels eines Schildzapfenpaares 3-3 bzw. 4-4 in je zwei diametralen Zapfenlagern 2_α-2_α bzw. 2_b-2_b des Lagerkörpers 2 schwingend gelagert ist. Außerhalb der beiden Lager 5₆ ist auf jeder der beiden kurzen Wellen 6 je ein Handrad 14 bzw. 15 mit einem angeschlossenen Winkelfernrohr 12 bzw. 13 derartig befestigt, daß die Ziellinie der letzteren parallel zum abgeknickten Arm g_a des Hebels 9'9u liegen. Dadurch stellen sich die beiden geschlitzten, senkrecht zueinander gelagerten Bügel 3_a, 4_a derartig ein, daß ihre Neigungswinkel gegen den Horizont den beiden zueinander senkrechten Projektionen α und β des Lagewinkels ξ der Zielrichtung entsprechen, welche Winkelgrößen durch die beiden Winkelsender 10 und 11 elektrisch zum Arbeitsort übertragen werden. Ebenso ist zwischen der dem Lagerbügel 5 angehörigen Seitenwinkelteilscheibe ζ_α und der dem Lagerkörper 2 angehörigen Zeigermarkenscheibe 2_C ein (nicht sichtbarer) Winkelsender eingebaut, der den jeweiligen Seitenwinkel der Ziellinie zum Arbeitsort zu übertragen hat.

Die Handhabung der vorbeschriebenen Einrichtung ist nun folgende:

Nachdem sowohl die Kardanachsen 3-3, 4-4 des Peilungsgerätes als auch die Schraubenspindeln S₁, S₂ des Arbeitsgerätes in die gewählten Ordinatem eingestellt worden sind, wird auf der horizontalen Schraubenspindel S₁ die Zapfenmutter Z₁ nach der Ordinatendifferenz A.v_t auf der dazu senkrechten Schraubenspindel S₂ die Zapfenmutter Z₂ nach der Ordinatendifferenz Δ3;, und auf den beiden vertikalen Schraubenspindeln S₃, S₃' werden die Abstände der Fernrohrkardanachsen K', C von den beiden EmpfängerwellenX₁, Y₁ nach der Höhendifferenz Az = P₁P₁ = P^P₂ eingestellt. Hierauf wird die metrische Zielhöhe z' über dem Arbeitsorte mittels eines Höhenmessers bestimmt und darnach die auf den vertikalen SchraubenspindelnV₁, V₂ sitzenden Zapfenmuttern Z₁', Z₂' eingestellt. Wird nun am Peilungsgerät das Ziel mittels eines der beiden Fernrohre 12, 13 durch Verdrehen des Handrades bei gleichzeitiger Horizontalverschwenkung einvisiert (das andere Fernrohr dient zweckmäßig zur Kontrolle der Visur), dann zeigen sich die beiden geschlitzten Bügel 2>w Aa zum Horizont unter den Winkeln α bzw. ß, die nun mittels der Winkelsender 10, 11 zum Arbeitsort übertragen werden, woselbst sich die Außenzeiger der Winkelempfänger Ea, Eß nach diesen Winkeln einstellen. Nun hat je ein Bedienungsmann durch Verdrehen des Handrades Ha die Schraubenmutter Y' auf der Schraubenspindel S₁ bzw. mittels des Handrades Hß die Schraubenmutter X' auf der Schraubenspindel S₂ so zu verstellen, daß durch die dadurch zwangsläufig verursachte Verdrehung der auf den Wellen X₁, Y₁ festsitzenden Hypothenusenhebel Zi₁ bzw. h₂ die mit ersteren verbundenen Innenzeiger der beiden Winkelempfänger Ea, Eß als Folgezeiger mit den äußeren, elektrisch, eingestellten Empfangszeigern zur Deckung gebracht werden. Gleichzeitig aber neigen sich die beiden zwangs- 12« läufig angetriebenen Hypothenusenhebel H₁ , Ii₂ um die Winkel aß' gegen den Horizont und

bewirken dadurch die gleiche Verdrehung der mit ihnen verbundenen paarweise zueinander parallelen Kardanwellen der beiden Fernrohre F₁, .F₂- Mit Hilfe der beschriebenen Stahlbandkupplung je zweier paralleler Fernrohrkardanwellen stellen sich die Visierlinien der beiden Fernrohre unter aß' gemeinsam auf das gepeilte Ziel ein. Da jedoch durch die Verdrehung der Schraubenspindeln 5\ und S₂

ίο auch deren Verlängerungen S₁ und S₂ verdreht werden, so verschieben sich auf den letzteren die Schraubenmuttern M₁ und M₂, so daß die auf ihnen sitzenden Schreibstifte auf den unter ihnen sich gleichförmig verdrehenden Papierbespannungen der beiden Trommeln T₁ und T₂ schraubenförmige Linien aufzeichnen, aus deren Neigungen gegen die Trommelzylindererzeugenden man durch passend ausgebildete Neigungsmesser die beiden längs der Koordinatenachsen gemessenen Geschwindigkeitskomponenten des Zieles bestimmen kann.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Aufnahme der Orthogonalkoordinaten eines Punktes im Räume und deren Umwandlung" für räumlich entfernte Arbeitsorte zwecks Bestimmung der orthogonalen Zielgeschwindigkeitskomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß im Peilungsort (F) durch je eine der beiden in die gewählten horizontalen, zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen (FX, PY) eingestellten, die Ziellinie (PZ) mindestens eines kardanisch gelagerten Fernrohres (12) steuernden Kardanachsen und durch dessen Ziellinie je eine Ebene gelegt wird, deren Neigungswinkel (α, β) gegen den Horizont bei stetiger Zielpeilung mittels je eines auf den Kardanachsen (3-3, 4-4) angeordneten Winkelsenders (10, ti) elektrisch übertragen werden zum Arbeitsort (F') auf je eine in der gewählten Koordinatenrichtung liegende, mit je einem Winkelempfänger (Ea, Eß) versehene Welle, auf welcher je ein zu ihr senkrechter, die Hypothenuse je einer Zieldreiecksprojektion des Peilungsortes verkörpernder, mit je einem Führungsschlitz versehener Hebel (Pi₁, Ji₂) festsitzt, der durch einen in seinen Schlitz eingreifenden, in einem der Zielhöhe im Peilungsorte entsprechenden Vertikalabstand (3) von der Winkelempfängerwelle (X₁, Y₁) horizontal geführten Zapfen (Z₁, Z₂) zwangsläufig verdreht wird, wenn je ein zweiter mit dem ersten Zapfen fest verbundener und von diesem in der Verschiebungsrichtung um den entsprechenden horizontalen Koordinatenunterschied (Ajtr,

zwischen Peilungs- und Arbeitsort abstehender Zapfen (Z₁, Z₂'), der in den Führungsschlitz eines die im Arbeitsort auftretende Hypothenuse der vertikalen Zieldreiecksprojektion verkörpernden Hebels (Pi₁, Pt₂) eingreift, welcher Hebel gemäß der Anzeige des Winkelempfängers (Ea, Eß) verstellt wird, wodurch zunächst ein auf dieser Hebelachse und auf einer zweiten dazu senkrechten horizontalen Achse kardanisch gelagertes Fernrohr selbsttätig auf das in stetiger Peilung gehaltene Ziel gerichtet bleibt.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Peilungsgerät zwei horizontale, zueinander senkrechte, gegen eine horizontale Nullrichtung orientierbar und sich gemeinsam mit der vertikalen Geräteachse in einem Punkte sich schneidende Wellen (3-3, 4-4) besitzt, die zwischen ihren gleichachsigen Lagern (2_a-2_ß und 2,-,-2^) je einen halbkreisförmigen Führungsbügel (3_a, 3_&) aufweisen, die gemeinsam zur Führung eines durch den Achsenmittelpunkt (0) hindurchgehenden Hebelzapfens (g_a) dienen, der mit einer horizontalen Stange (8) starr verbunden ist, welche um ein zu ihr paralleles, in einem azimutal verdrehbaren Bügel (5) gelagertes Schildzapfenpaar (6-6) verschwenkbar angeordnet ist, auf dem mindestens ein Zielfernrohr (12) derartig befestigt ist, daß dessen Ziellinie parallel gerichtet ist zu dem erwähnten Hebelzapfen (g_a).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der beiden horizontalen, zueinander senkrechten Kardanwellen (3-3, 4-4) des Pcilungsgerätes ein mit elektrischen Kontakten ausgestatteter Winkelsender (10, 11) angeordnet ist, der mit je einem Winkelempfänger des am Arbeitsort (P') aufgestellten Gerätes derartig elektrisch verbunden ist, daß jede der beiden je einen Winkelempfänger (Ea, Eß) tragenden Wellen (X₁, Y₁) parallel orientiert ist zu je einer der beiden horizontalen Kardanwellen (3-3, 4-4) des Peilungsgerätes.
4. Einrichtung des am Arbeitsort aufgestellten Gerätes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander senkrecht gelagerte, die beiden mit Winkelempfängern (Ea, Eß) versehenen Wellen (X₁, Y₁) senkrecht kreuzende Schraubenspindeln (S₁, S₂) vorgesehen sind, von denen jede eine drehungssichere Schraubenmutter (X', Y') trägt, auf der je eine die vertikale Seite des Zieldreieckes verkörpernde vertikale Schraubenspindel (V₁, V₂) verdrehbar gelagert ist,

die ihrerseits wieder eine drehungssicher geführte, mit einem horizontalen Zapfen versehene Schraubenmutter (Z₁', Z₂') trägt, deren Zapfen in den Führungsschlitz je eines die Hypothenuse des Zieldreieckes für den Arbeitsort verkörpernden, auf je einer horizontalen, zu je einer Schraubenspindel (S₁, S₂) senkrecht gelagerten Kardanachse (K', C) des Fernrohres (F₁, F₂) befestigten Hebels (U₁ , h₂) eingreift, wobei jede der beiden Schraubenmuttern (Z₁', Z₂') einen zu der darunterliegenden horizontalen Schraubenspindel (S₁, S₂) parallelen Arm (^₁, S₂) trägt, dessen Länge nach der entsprechenden Koordinatendifferenz (Δι, Ay) einstellbar ist und dessen Endpunkt (Z₁, Z₂) einen horizontalen Zapfen trägt, der in einen Schlitz eines die Hypothenuse des Zieldreieckes für den Peilungsort verkörpernden, auf je einer der beiden Winkelempfängerwellen (X₁, F₁) befestigten Hebels (Zi₁, Zi₂) eingreift, wobei die vertikalen Abstände je einer der beiden horizontalen Fernrohrkardanzentren (F₁', P₂) von der ihr zugeordneten Winkelempfängenvelle (X₁, F₁) dem vertikalen Höhenunterschied (Az = P₁-P₁' = P₂P₂') zwischen Peilungsund Arbeitsort entsprechen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede durch Verdrehen des entsprechenden Hypothenusenhebels Qi₁', h₂) bewirkte Verdrehung des einen Fernrohres um die eine Kardanachse gleichzeitig auch auf die zu letzterer parallelen Kardanachse des zweiten Fernrohres übertragen wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehungen jeder der beiden horizontalen Schraubenspindeln (S₁, S₂) auf zwei weitere Schraubenspindel™ (S₁ , S₂) übertragen werden, von denen jede eine verdrehungssicher geführte, mit je einem Zeichenstift versehene Schraubenmutter ⁴^ (M₁, M₂) verschiebt, wodurch auf je einer gleichförmig rotierenden zylindrischen Trommel (T₁, T₂) mit einer zur Schraubenspindel parallelen Drehungsachse eine Linie verzeichnet wird, aus deren Steigung die jeweilige Geschwindigkeitskomponente des Zieles in der Richtung der antreibenden Schraubenspindel (.S₁, .S₂) ermittelt werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen