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Verfahren und Einrichtung zur Berücksichtigung von durch verschiedenen
Standort einer Meßstelle und einer die gemessenen Werte empfangenden Stelle bedingten
Parallaxen oder durch andere Ursachen bedingten Treffpunktsverlegungen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für die Verbesserung von Meßwerten unter
Berücksichtigung des verschiedenen Standortes einer Meßstelle und einer die Meßwerte
empfangenden Stelle sowie die sonstigen beim Schießen auftretenden Ursachen (eigene
und Gegnerfahrt, Wind, Drall usw.) einer Treffpunktsverlegung. Das Verfahren sowie
die Einrichtung. sind anwendbar sowohl beim Schießen auf Ziele, die in der Höhe
der Meßstelle und des Geschützes als auch solche, die in anderen Höhen darunter
oder darüber liegen.
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Die bekannten Methoden zur Bestimmung der Zielrichtung und der Zielentfernung,
die beim Richten eines Geschützes oder anderen Gerätes, z. B. Scheinwerfer, Fernrohr
u. dgl., zu berücksichtigen sind, bestehen darin, daß an einer meist örtlich getrennten
Beobachtungsstelle Zielrichtung und Zielentfernung in bezug auf die Beobachtungsstelle
gemessen und diese Werte unter Berücksichtigung von Größe und Richtung der Verbindungslinie
von der Beobachtungsstelle nach dem Geschütz mit Hilfe mathematisch-trigonometrischer
Gleichungen umgerechnet oder durch Machbildung der Größenverhältnisse die benötigten
Werte ermittelt werden. Hierdurch werden im ersten Falle umfangreiche und deshalb
teure Rechengetriebe, im zweiten Falle dagegen große Lineale und somit viel Raum
benötigt.
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Durch die Erfindung werden die Nachteile dieser bekannten Methoden
und Einrichtungen zur Bestimmung der Richtwerte vermieden, und zwar dadurch, daß
eine von Hand zu bedienende oder selbsttätige Einrichtung zur Bildung eines Quotienten
aus der Entfernung Beobachtungsstelle-Ziel und dem Abstand Beobachtungsstelle-Geschütz
vorgesehen ist.
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Es wird dabei von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die absoluten
Größen der Entfernung zwischen Beobachtungsstelle und Ziel sowie des Abstandes zwischen
Beobachtungsstelle und Geschütz zur Bestimmung der Richtwinkel für das Geschütz
nicht erforderlich sind, sondern nur der Quotient dieser Größen. Dieses Verfahren
der Verwendung des Quotienten läßt sich sinngemäß außer bei der Berücksichtigung
der Parallaxe auch noch bei der Berücksichtigung anderer Ursachen, die Meßwertänderungen
zur Folge haben, benutzen. Ferner kann es mit gleichem Vorteil bei der Bestimmung
der Richtwerte für im dreidimensionalen System (im Raum) liegenden Zielen verwandt
werden.
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An Hand der Zeichnungen werden der Erfindungsgedanke und Ausführungsbeispiele
im folgenden beschrieben: Fig. z, q., 6 und 8 zeigen die geometrischen Grundlagen
des neuen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel
einer nach diesem Verfahren arbeitenden Einrichtung zur Berücksichtigung der Parallaxe.
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Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für den gleichen Zweck,
Fig.5 eine vollständige Einrichtung zur Ermittlung der Richtwerte unter Berücksichtigung
der Parallaxe sowie der sonstigen Einflüsse, wie Wind, Drall, Luftdichte, Rohrbeschaffenheit
usw.
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Fig. 7 zeigt eine weitere Einrichtung, und zwar zur Bestimmung der
Richtwerte für Luftziele.
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In Fig. i ist mit B die Beobachtungsstelle, mit G das Gerät, welches
die Richtwerte erhalten soll (also z. B. das Geschütz) und mit Z das Ziel bezeichnet.
Die Strecke B-Z ist die gemessene Zielentfernung E, die Strecke B-G - a der
ebenfalls durch Messung bekannte Abstand zwischen Beobachtungspunkt und Geschütz.
Weiterhin ist der Winkel (p, den die Strecke E gegen eine feste Bezugsrichtung (z.
B. die Nord-Süd-Richtung oder die Längsschiffsachse) bildet, durch Messung bekannt.
Zu bestimmen wären also die Größe der Verbindungslinie G-Z-E' und der Winkel V,
den diese gegen die gleiche Bezugsrichtung einschließt. Nimmt man an, daß sich das
Ziel mit gleichbleibendem Abstand vom Punkt B bewegt, daß sich also nur der Wert
#p nicht aber die Werte a und E ändern, so sind die zugehörigen Werte y und E' nur
von der Größe des Verhältnisses
und der Größe des Winkels (p abhängig.
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Die Einrichtung zur Bestimmung von und E' besteht in der einfachsten
Form im wesentlichen aus vier Kurventafeln M, N, 0
und P, über denen sich
rechtwinklig kreuzende Lineale mittels Spindeln verstellbar sind. Die Spindel Z
dient zur Einstellung des Lineals 2 auf die gemessene Entfernung E, die mit Hilfe
einer gleichzeitig verstellten Skalenscheibe 3 und eines ortsfesten Zeigers q. ablesbar
ist. In gleicher Weise läßt sich mittels einer Spindel 5 ein Lineal 6 in eine dem
Wert a entsprechende Lage bringen, und dieser Wert ist auf einer Skalenscheibe 7
mittels eines ortsfesten Zeigers 8 ablesbar. Auf der Kurventafel 1f sind strahlenartig
vom Nullpunkt der Einstellungen der Lineale 2 und 6 ausgehende gerade Linien aufgebracht,
von denen jede einem bestimmten Quotienten
entspricht.
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Für die gleichen Werte von Q (in der Zeichnung bezeichnet mit Q1,
02 USW-) sind auf einer Tafel N Kurven aufgetragen, und zwar derart,
daß alle Punkte einer Kurve einem bestimmten Verhältniswert zugeordnet sind. In
ähnlicher Weise wie die Kurventafel !1I ist die Tafel N mit zwei Linealen g und
io ausgerüstet, die durch Spindeln il und i2 einstellbar sind, während die jeweiligen
Einstellungen an den über Schnecken 13 und 1q. angetriebenen Skalenscheiben
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und 16 mittels Zeigern 17 und 18 ablesbar sind. Wird jetzt die Spindel
il so lange verstellt, bis an der Skalenscheibe der gemessene Winkel rp angezeigt
wird, und wird hierauf die Spindel 12 derart eingestellt, daß das Lineal io über
den Kreuzungspunkt des Lineals 9 mit der an der Tafel M ermittelten 0-Kurv e hinwegläuft,
gibt die Einstellung der Skalenscheibe 16 den gesuchten Wert für y@ an.
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Das Lineal 9 kann derart verlängert sein, daß es gleichzeitig die
Tafel0 überdeckt, mit deren Hilfe der Wert E' bestimmt werden soll. Ein zweites
Lineal i9 dieser Kurventafel ist mit Hilfe einer Spindel 2o einstellbar, und die
jeweilige Stellung wird durch den Zeiger 21 einer über die Schnecke 22 angetriebenen
Skalenscheibe 23 angezeigt. Wie die Kurven der Tafel N, so sind auch die Kurven
der Tafel 0 bestimmten Ouotienten O -
zugeordnet. Es genügt also, das Lineal i9 auf den Schnittpunkt der an der Tafel
M ermittelten D-Kurve mit dem Lineal 9 einzustellen, um zunächst den Verhältniswert
an der Skalenscheibe 23 ablesen zu können. Der Verhältniswert ist nun noch mit dem
gemessenen Wert für E zu multiplizieren, um den Wert für E' zu erhalten. Das geschieht
am einfachsten in der Weise, daß die Lineale :2 der Kurventafel M und i9 der Kurventafel
0 so verlängert werden, daß die Verlängerungen über der Kurventafel P einen Kreuzungspunkt
ergeben. Die durch diesen Kreuzungspunkt laufende Kurve der Tafel P gibt dann die
Zielentfernung E' an.
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An Stelle der Ablesevorrichtungen 16, 18 und 21, 23 kann auch ein
beliebiges Gerät mit der Einrichtung verbunden sein, an dem die Richtwerte einzustellen
sind.
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Bei dem verbesserten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine mechanische
Abhängigkeit zwischen den Getriebeteilen der Kurventafeln R, S und T geschaffen,
die eine bessere Bedienbarkeit zur Folge hat. Die Kurventafel R entspricht im wesentlichen
der Kurventafel M des ersten Ausführungsbeispieles. Mit Hilfe der Spindel 2q. läßt
sich das Lineal 25 auf den Wert a und mit Hilfe der Spindel 26 das Lineal 27 auf
den Wert E einstellen. Die Ablesung der Einstellungen erfolgt an Skalenscheiben
28 und 29 mittels Zeigern 30 und 31. Auf der Tafel R sind keine Linien für die Werte
O aufgetragen, sondern es ist
ein Lineal 32 vorgesehen, das um den
der Einstellung »@TLLL« der Lineale 25 und 27 entsprechenden Punkt schwenkbar gelagert
ist. Zu diesem Zweck befindet sich auf der Drehachse 33 des Lineals 32 noch ein
Schneckenrad 34, mit dem eine Schnecke 35 in Eingriff steht, deren Welle 36 mit
einer Kurbel 37 versehen ist. Die Welle 36 trägt eine Anzeigetrommel 38 und ein
Zahnrad 39, das mit einem weiteren Zahnrad 40 in Eingriff steht. Das Zahnrad 40
ist auf einer Welle 42 befestigt, die als Schraubenspindel ausgebildet ist und die
den Zeiger 41 für die Trommel 38 trägt. Dieser Zeiger verschiebt sich bei der Drehung
der Trommel parallel zu deren Achse. Diese an sich bekannte Anordnung erlaubt die
Skalenteilung auf eine möglichst große Länge zu verteilen. Auf der Welle 4z ist
noch ein weiteres Zahnrad 43 befestigt, das mit einem Zahnrad 44 in Eingriff steht.
Mit der Welle 45 des Zahnrades 44 sind zwei Kurvenscheiben 46 und 47 fest verbunden.
Die erstere dieser Kurvenscheiben bewegt in entsprechender Gesetzmäßigkeit ein Lineal
48 über der Kurventafel S, die zweite dagegen ein Lineal 49 über der Kurventafel
T. Ein beiden Kurventafeln S und T gemeinsames Lineal So ist mit Hilfe einer Spindel
51 entsprechend dem gemessenen Winkel einstellbar. Die jeweilige Einstellung läßt
sich an einer durch die Schnecke 52 bewegten Skalenscheibe 53 mit Hilfe eines Zeigers
54 ablesen. Die Ablesung des ermittelten Wertes für V erfolgt jetzt in der Weise,
daß die durch den Kreuzungspunkt der Lineale So und 48 laufende Kurve ermittelt
und die zugehörige Größe des Winkels p abgelesen wird.
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Die durch den Kreuzungspunkt der Lineale 49 und So der Tafel T laufende
Kurve stellt wieder den Verhältniswert
dar, der mit E multipliziert die Entfernung des Zieles vom Geschütz ergibt. Dieser
Multiplikation dient eine weitere nicht dargestellte Tafel, die der Tafel P (Fig.
2) entspricht und deren senkrecht verlaufendes Lineal die Verlängerung des Lineals
27 der Tafel R bildet, während das waagerechte Lineal auf den Kreuzungspunkt des
senkrechten Lineals mit einer Kurve eingestellt wird, die der Kurve zugeordnet ist,
welche durch den Kreuzungspunkt der Lineale 49 und So der Tafel T läuft. Die Einstellung
des waagerechten Lineals gibt dann die Zielentfernung E' an, die von einer diesem
Lineal zugeordneten Skalenscheibe angezeigt wird.
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Eine Weiterentwicklung dieser Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt.
Durch diese Einrichtung können außer der durch den getrennten Aufstellungsort des
Beobachtungsgerätes und Geschützes sich ergebenden Parallaxe gleichzeitig noch beliebige
andere Einflüsse berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung dieser Einflüsse (z.
B. Wind, Drall, Eigen- und Gegnerfahrt usw.) kann entweder in der Weise erfolgen,
daß die als Resultierende dieser Einflüsse sich ergebende Komponente geometrisch
mit der Basis a zusammengesetzt und die sich ergebende Basis nach Größe und Richtung
der weiteren Richtwertbestimmung zugrunde gelegt wird, wobei bereits eine Einrichtung
nach der Fig.2 bzw. 3 genügen würde, oder es wird die Resultierende der zusätzlichen
Einflüsse als eine der Basis a entsprechende Größe betrachtet, und die sich hieraus
ergebenden Änderungen des Richtwinkels und der Zielentfernung geometrisch mit denen
vereinigt, die durch die Parallaxe begründet sind. In Fig. 4 bedeutet wieder B den
Standort eines Beobachtungsgerätes, G den eines Geschützes oder sonstigen Gerätes,
Z den Zielpunkt, y den Zielwinkel und E' die Zielentfernung. Unter dem Einfluß des
Dralles würde ein von G in der Richtung G'-Z abgeschossenes Geschoß nicht in Z,
sondern in Z1 einschlagen. Der Wind kann z. B. eine weitere Verlagerung des Treffpunktes
um die Strecke 1%fT zur Folge haben, so daß sich der neue Einschlagspunkt Z2 ergibt.
Durch die Zielfahrt möge der Einschlagpunkt um die Strecke Zf nach Z3 und durch
die Tageseinflüsse (Luftdichte usw.) nach Z4 verlagert werden. Es ergibt sich als
Summe dieser Verlagerungen die Resultierende Re. Soll also der Punkt Z getroffen
werden, so muß das Geschütz G auf einen Punkt gerichtet sein, der auf der Verlängerung
der Linie Z4 -Z im Abstand dieser Punkte liegt. Dieser Punkt ist in der Zeichnung
mit Z5 bezeichnet. Denkt man sich Parallelen zu den Strecken Z-Z5 und Z-G durch
die Punkte G bzw. Z.5 gezogen, so entsteht ein Dreieck G-Z5- B'. Unter Zugrundelegung
dieses Dreiecks kann die Berücksichtigung der vorgenannten Einflüsse in der gleichen
Weise erfolgen, wie die Berücksichtigung der Parallaxe. Die Dreieckseite B'-G
= d würde dabei der Dreieckseite a entsprechen. Werden die durch beide Korrekturen
erhaltenen Werte geometrisch vereinigt, so ergibt sich der zum Richten tatsächlich
erforderliche Winkel yi und die scheinbare Zielentfernung E", die der Bestimmung
der Geschoßflugzeit zugrunde zu legen ist. In Fig. 5 entsprechen die Kurventafeln
U und V den Tafeln R und S der Fig. 3. Die Tafel V ist in Form eines Viertelkreises
ausgebildet und besitzt abweichend von der Tafel S der Fig. 3 noch eine Folgezeigereinrichtung.
Diese besteht aus einem den Zeiger 55 tragenden endlosen Stahlband 56, das über
Rollen 57 und 57' gelegt ist und sich der kreisförmigen Begrenzung der Kurventafel
anschmiegt.
Die zweckmäßig als Zahnrad ausgebildete Rolle 57' ist auf einer Achse 58 befestigt,
die ein weiteres Zahnrad 59 trägt: In letzteres greift eine verschiebbar gelagerte
Zahnstange 6o ein, die mit einer Rolle 61 ausgestattet ist, welche sich unter dem
Einfluß einer auf die Zahnstange 6o wirkenden Feder 62 gegen eine auf der Achse
64 befestigte Kurvenscheibe 63 legt. Auf der Achse 64 befindet sich noch ein Schneckenrad
65, das mit einer Schnecke 66 in Eingriff steht. Letztere und eine weitere, die
Skalenscheibe 67 verstellende Schnecke 68 ist auf einer durch Handgriff oder selbsttätig
(z. B. unter Zwischenschaltung eines Geschwindigkeitsregelgetriebes) drehbaren Welle
69 befestigt. Über eine Zwischenwelle 70 und über Kegelräderpaare 71 und
72 werden die Bewegungen des Folgezeigers 55 auf eine Spindel 73 übertragen, und
diese stellt ein über der Tafel x verschiebbares Lineal 74 entsprechend ein.
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Die der Komponente a'= Re (Fig. 4) der übrigen Einflüsse entsprechende
Größe wird mit Hilfe einer Spindel 75 an der Kurventafel Y eingestellt. Hierbei
wird das Lineal 76 in eine bestimmte Stellung gebracht, die an der Skalenscheibe
77 mittels des Zeigers 78 ablesbar ist. Das zweite Lineal 79 der Kurventafel Y ist
mit Hilfe der Spindel 8o und der Anzeigevorrichtung 81, 82 auf den in beschriebener
Weise ermittelten Wert E' einzustellen. Wird nun durch Drehen einer Handkurbel 83
das mit einem Schneckenrad 84 verbundene Lineal 85 auf den Kreuzungspunkt der Lineale
76 und 79 gestellt, so wird über ein Kegelradpaar 86 und eine Spindel 87 gleichzeitig
das zweite Lineal 88 der Kurventafel X auf den Verhältniswert
eingestellt. Der Kreuzungspunkt der Lineale 88 und 74 ergibt die geometrische Vereinigung
der Korrekturen, also den gesuchten Winkel V'. Für die Kurventafel X ist die gleiche
Folgezeigereinrichtung vorgesehen, wie für die Tafel h. Durch Drehen an der Handkurbel
89 kann mittels Schnecke 9o und Schneckenrad 9i eine Kurvenscheibe 92 verstellt
werden, die über eine verschiebbar gelagerte Zahnstange 93 sowie über Zahnräder
94 und 95 dem Stahlband 96 eine Bewegung erteilt. Wird nun der am Stahlband 96 befestigte
Folgezeiger 97 auf diejenige Kurve der Tafel X gestellt, über der der Kreuzungspunkt
der Lineale 74 und 88 liegt, so läßt sich der gesuchte Winkel V mit Hilfe einer
Skalenscheibe 98, die durch eine Schnecke 99 angetrieben wird, genau ablesen.
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Der Wert für E' wird mit Hilfe zweier weiterer Kurventafeln in der
gleichen Weise, wie an Hand der Fig. 3 ausführlich beschrieben wurde, ermittelt.
An der ersten dieser Kurventafeln werden die Werte 99 und -
eingestellt und hieraus der Verhältniswert
gewonnen. Dieser wird zweckmäßig mittels einer Folgezeigereinrichtung, wie sie für
die Kurventafeln V und X vorgesehen ist, auf eine weitere Kurventafel übertragen,
mittels dieser mit dem Wert E multipliziert und so der Wert E' erhalten.
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Dieser Wert E' wird zusammen mit dem Wert
einer in gleicher Weise durchzuführenden Ermittlung des Wertes E" zugrunde gelegt.
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Im folgenden wird an Hand der Fig.6 und 7 die Verwendung des die Erfindung
bildenden. Verfahrens und die zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffene Einrichtung
für das Schießen auf im. Raum liegende Ziele beschrieben. In Fig. 6 ist wieder mit
B der Standort eines Beobachtungsgerätes, mit G der eines Gerätes, für dessen Standort
die Richtwerte zu ermitteln sind, mit Z ein Ziel bezeichnet. An der Beobachtungsstelle
B werden zunächst in bekannter Weise durch Messung die Entfernung E der Punkte B
und Z, die Höhe H des Zieles, die Basis a, der Winkel ß, den die Verbindungslinie
B-Z gegen ihre waagerechte Projektion einschließt, und der Seitenwinkel a, den die
waagerechte Projektion der Strecke B-Z gegen eine feste Bezugsrichtung, z. B. die
Nord-Süd-Richtung No-Sd, einschließt, festgestellt. Zu ermitteln sind die Zielentfernung
E' zwischen Geschütz G und Ziel Z, der Winkel d, den diese Strecke und deren waagerechte
Projektion einschließen, und der Winkel y, den die waage- i rechte Projektion der
Strecke GZ und die gewählte, feste Bezugsrichtung (No-Sd) einschließen.
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An der ersten Kurventafel T1 sind die Werte ß und H einzustellen,
um mit Hilfe der i Kurven dieser Tafel die horizontale Projektion Eh zu ermitteln.
Damit sind von dem in der waagerechten Ebene liegenden Dreieck B-G-Z1, die Seiten
EI, und a (letztere durch Messung) sowie (ebenfalls durch Mes- , sung) der von
Ei, und, ra eingeschlossene Winkel bekannt. In gleicher Weise, wie an Hand
der Fig. 2 beschrieben, wird nun das Verhältnis der Seiten u und Eil dadurch ermittelt,
daß diese Werte an einer i zweiten Kurventafel T2 eingestellt und die durch den
Schnittpunkt von deren Linealen laufende Kurve abgelesen wird. Auf den ermittelten
Ouotienten
wird eines der Lineale einer dritten Kurventafel T3 eingestellt, während deren zweites
Lineal auf
einen dem Winkel a entsprechenden Wert zu bringen ist.
Damit wird, wie beschrieben, der Winkel y erhalten.
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Die Lineale einer vierten Kurventafel T4 sind mit denen der dritten
Kurventafel T3 gekoppelt, werden also ebenfalls auf die Werte a und
eingestellt. Die Kurven dieser Tafel sind so gewählt, daß die durch den Schnittpunkt
beider Lineale laufende Kurve den Verhältniswert
anzeigt. Auf diesen soeben gewonnenen Wert ist eins der Lineale einer fünften Kurventafel
TS einzustellen, während das andere Lineal zweckmäßig mit dem auf den Wert
Eh einzustellenden Lineal der zweiten Kurventafel gekoppelt ist. An der fünften
Kurventafel wird also durch Multiplikation der Werte und Eh der Wert E'h
gewonnen. Da der durch
die Strecke Z-Zh und O-Z1, eingeschlossene Winkel ein rechter ist, lassen sich mit
Hilfe zweier weiterer Kurventafeln TB und T7 ohne weiteres der Winkel ö und die
Strecke E' bestimmen. Zu diesem Zwecke werden die Lineale dieser Kurventafeln, die
wieder paarweise gekoppelt sein können, auf die Zielhöhe H und die waagerechte Projektion
E'h der Zielentfernung E' eingestellt und durch Ablesen der durch den Schnittpunkt
laufenden Kurven die gewünschten Werte ermittelt.
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In ähnlicher Weise ist das Verfahren anwendbar, wenn jeder der Punkte
B, G und Z in einer anderen Höhe liegt. Dieser Fall ist beispielsweise in der Fig.
8 dargestellt. Hierbei ist zweckmäßig wie folgt vorzugehen: Zunächst wird an einer
ersten Kurventafel die waagerechte Projektion ah der Strecke B-G
- a aus dieser und der Beobachtungspunkthöhe Hb ermittelt. Das ist
ohne weiteres möglich, weil die Größen Hb und a durch Messung bekannt sind und der
Winkel zwischen Hb und ,alt ein rechter ist. Nun wird die Horizontalprojektion der
Entfernung E unter Zugrundelegung der Höhe HZ minus Hb des Zielpunktes Z über dem
Beobachtungspunkt B und der gemessenen Entfernung E ermittelt. Die weitere Bestimmung
der Richtgrößen erfolgt in der gleichen Weise, wie an Hand der Fig. 6 beschrieben.
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Durch das Ausführungsbeispiel ist der Erfindungsgedanke nicht erschöpft.
Vielmehr kann die Einrichtung auch in anderer Weise ausgeführt sein. An Stelle der
Kurventafeln können zylindrische, die Kurven tragende Körper verwandt werden, wobei
sich zweckmäßig eins der Lineale durch eine Drehung des Kurvenzylinders ersetzen
läßt. Für die erforderlichen Nachstellbewegungen können von Hand oder selbsttätig
geregelte Antriebseinrichtungen vorgesehen sein.