DE645316C - Verfahren und Geraet zur Ermittlung einer Horizontalen durch einen auf einem Schiff gelegenen Punkt von bekannter Hoehe ueber dem Meeresspiegel - Google Patents

Description

• Verfahren und Gerät zur Ermittlung einer Horizontalen durch einen auf einem Schiff gelegenen Punkt von bekannter Höhe über dem Meeresspiegel Beim Schießen mit Geschützen, die auf einer schwankenden Unterlage, z. B. auf einem Schiffe, einem Luftfahrzeuge o. dgl., aufgestellt sind, ist es erforderlich, die horizontale Richtung durch den Geschützstand laufend zu bestimmen. Diese Bestimmung macht jedoch Schwierigkeiten, weil die Anzeigen der für diesen Zweck üblichen Hilfsmittel wegen der Schwankungen und Fortbewegung der Unter-IagemitFehlern behaftet sind. Lot undLibelle sind wegen der durch die Beschleunigung entstehenden Fehler meist nicht anwendbar; der Horizont ist oft gar nicht oder infolge Strahlenbrechung nicht in seiner wirklichen Lage sichtbar. Die Benutzung von Kreiseln erfordert bekanntlich verhältnismäßig umständliche Mechanismen, die in den üblichen Ausführungsformen wegen der Schiffsbewegungen fehlerhafte Ergebnisse liefern, deren Richtigstellung durch Beobachtung des Horizontes nur unter günstigen Sichtverhältnissen möglich ist.
• Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Ermittlung einer Horizontalen durch einen auf einem Schiffe gelegenen Punkt von bekannter Höhe über dem Meeresspiegel, welches frei von den genannten Schwierigkeiten und Fehlerquellen ist. Während es bereits bekannt war, bei der Standortsbestiminung des Schiffes den von der Horizontalen mit der Ziellinie nach einem Gestirn eingeschlossenen Höhenwinkel zu ermitteln, indem man einen Punkt bekannter Höhe über dein Meeresspiegel oder die Wasserlinie eines Hilfszieles anvisierte, dessen Entfernung bekannt war oder gleichzeitig gemessen wurde, wird bei dem neuen Verfahren von der ErkenntnisGebrauchgemacht, daßeinbesonderes Hilfsziel entbehrlich ist und daß gewisse Arten von Entfernungsmessern geeignet sind, einen; beliebigen Punkt des Meeresspiegels anzuvisieren und seine Entfernung zu bestimmen. Dabei wird die gesuchte Horizontale in der Weise bestimmt, daß nach der Erfindung ein auf dem Schiffe aufgestellter stereoskopischer Entfernungsmesser durch Änderung seiner Höhenrichtung laufend so gerichtet gehalten wird, daß ein in einer unveränderlichen Entfernung vom Entfernungsmesser gelegener Punkt der Meeresoberfläche, der Zielpunkt, angeschnitten ist, und daß aus dem dadurch festgelegten Zielhöhenwinkel, unter welchem die Verbindungslinie des Entfernungsmessers mit dem Zielpunkte, die Ziellinie, zur gesuchten Horizontalen geneigt ist, diese Horizontale abgeleitet wird. Da der Zielpunkt ein Punkt der Meeresoberfläche selbst ist, entspricht die Höhendifferenz zwischen dem Entfernungsmesser und dein Zielpunkte der bekannten Höhe des Entfernungs-

  inessers über dem lleeresspie-el. Der Sinus

  (Mieses Winkels ist gleich dem (-)tiotienteii

  Abts dieser Höhe und rler 1?ntferntnig des

  Zielpunktes. Die GröL,#e des Zielhöhenwinkels

  ist aus dem Sinus ohne weiteres zahlen-

  111;tl.ilg 1X'.#ztimmt 1111d Lann an das z11 r1Ch-:

  tende t_@eschütz in bekannter We:se über-,

  ti*::#en «-erden. `oll die Horizontale nur ge-

  legentlich zur Berichti-un- eines Kreisels be-

  nutzt werden, dann wü-(1 man oft auf die Be-

  rechliun- des Ziclli@ihcnlvinl.els verzichten und

  sich mit der k@irl>erlicllen Darstellung der

  lh@riz@ultaben, beispielsweise durch die Kante

  eines Lineals, 1)egllilgell 1«>lllleli.

  Zur

  des lletteil Verfahrens be-

  a@ ;ti-t uia21 einen stcrcoslcollischeul:utferllnngs-

  nicSser, der finit einer in unver;inderlicher

  scheinbarer Enticrlanl;, @@elegeltcli, stereosko-

  piscllen -Marke und finit einer Vorrichtung ans-

  ist, @i-eldie die :Änderungen des Win-

  k_-1s angibt. 1e21 die Ziellinie des liltferntlttgs-

  iilefinit einer zur Basis des Entfernungs-

  iliessel-s senkrechte-- Parallelen zurrt Schiffs-

  deck bildet. Die genannte Vorrichtung kann

  z«-echi3l;il.tig so eingerichtet sein, daß sie zur

  l-llertra-ung der Ändertin-en (leg Höhenrich-

  tull- des I@ntfernungsmessers auf ein anderes

  <tuf dein Schilie auf-estelltes Gerät geeignet

  ist. Da die Schiffe in (leg Regel lnit Ent-

  fernun@@n iessern zur Bestimmung der Schuß*

  entfernun<g ausgestattet sind, kann inan einen

  s(,lclien Init den entsprechenden Einrichtungen

  zur Bestimmung der gesuchten Horizontalen

  ausrüsten und auf die Anschaffung eines be-

  s(-@n(leren 1?ntfernungsmessers verzichten. Will

  Inan ntil- deti Zielkö henwillkel bestiinnien, ohne

  Wert auf die unmittelbare Darstellung der

  Horizontalen selbst zu legen, dann kann man

  den gesuchten Zielkö henwinkel am Antriebs-

  gliede des -lel.ioi;gans selbst bestimmen, wenn

  nian an der Teilung zur Ablesung der Ent-

  fernungen die der Hi>lie des Entfernungs-

  inQssers entsprechenden Werte des Zielhöhen-

  -,vinkels nebenleer aiwibt.

  Die üblichen Entfernungsmesser kann man

  bekanntlich auch als Ili)lieliniesser benutzen.

  Sie müssen dann mit einer hinrichtung ver-

  sehen sein, welche die Größe des Winkels zu

  bestininien gestattet, der von den Ziellinien

  nach den beiden 1=ndlituikten der zu messen-

  den Höhe eingeschlossen wird, oder, da in der

  Pegel einer der Endpunkte als in gleicher

  Höhe finit dein Entfernungsitiesser liegend an-

  zunehmen ist, die Größe desjenigen Winkels,

  den die Ziellinie nach dein anderen Endpunkte

  mit der Horizontalen einschließt. Soll ein

  solcher Hölienniesser auf einer schwankenden

  Unterlage benutzt werden, dann wird der ge-

  stickte Winkel als algebraische Stimme der

  beiden Winkel ermittelt, welche die Ziellinien

  mit einer raumfesten Linie, zweckmäßig einer

  Horizontalen, bilden. Mit dem neuen Gerät läßt sich diese Gerade in besonders einfacher Weise im Raume horizontal stabilisieren, wenn sie einem zur Lagerung des Höhentüe'ssers dienenden Körper angehört, der seinerseits um eine zu der Geraden senkrechte lind ungefähr zum Schiffsdeck parallele Achse drehbar gelagert ist, indemdasGerät, welches die zu stabilisierende Gerade enthält, mit einem um eine zu seiner Basis parallele Achse drehbaren und mit einer Marke versehenen stereoskopischen Entfernungsmesser in der Weise gekuppelt wird, claß beide Geräte geineinsain um gleiche Höhenwinkel drehbar sind, wobei die Marke in einer unveränderlichen scheinbaren Entfernung liegt. DieLagerung des Höhenmessers entspricht dann vollkommen der üblichen Lagerung solcher Höhenmesser, die an Land, also auf. einem Stativ mit nicht schwankender Unterlage, aufgestellt sind. Als Drehachse' des Entfernungsinessers kann selbstverständlich auch seine Basis selbst, als Gerat, welches die zu stabilisierende Gerade enthält und mit dem Entfernungsmessergekuppelt ist, derEntfernungsniesser selbst oder einer seiner Teile dienen.
• In allen besprochenen Fällen ist stillschweigend vorausgesetzt worden, daß die zur'Aufstellung des Gerätes dienende Unterlage lediglich Schwankungen tim eine Achse, und zwar eine zur Basis des Entfernungsmessers paralleleAchse ausführt. Das ist jedoch praktisch flicht der Fall, und es handelt sich im allgemeinen stets um Schwankungen um zwei zueinander senkrechte Achsen. Die Meßergebnisse des beschriebenen Gerätes sind demzufolge mit gewissen Fehlern behaftet, die jedoch klein sind und mit Recht vernachlässigt werden können, solange die Winkeländerungen nur verhältnismäßig kleine Werte haben. Die genannten Fehler können jedoch vollkommen vermieden werden, indem man sich nicht nur auf die Bestimmung und Stabilisierung einer Geraden beschriinkt, sondern zwei sich zweckmäßig rechtwinklig schneidende Gerade, also eine Ebene horizontal stabilisiert durch Anwendung zweier in entsprechender Lage zueinander angeordneter Geräte zur Ausütritng des neuen Verfahrens. Es ergibt sich eine besonders einfache Ausführungsform, wenn man das Gerät zur Stabilisierung der horizontalen Lage einer Ebene mit zwei fest miteinander verbundenen, auf eine bekannte Entfernung. fest eingestellten stereoskopischen Entfernungsmessern versieht, deren Basen in einer der zu stabilisierenden Ebene parallelen Ebene liegen und sich rechtwinklig schneiden und die derart kardanisch auf dem Schiffe gelagert sind, daß Drehungen der Entfernungsmesser um die eine Kardanachse gleich große Anderungen derHöhenrichtung des einen,Drehungen um die andere hardanachse gleich große Änderungen der Höhenrichtung des anderen Entfernungsmessers bewirken. Selbstverständlich können die Basen der beiden Entfernungsmesser auch in der zu stabilisierenden Ebene selbst oder in zwei verschiedenen, dazu parallelen Ebenen liegen, wenn deren Höliendifferenz wegen ihrer verhältnismäßig geringen Größe vernachlässigt werden kann.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Geräten wiedergegeben, aus denen die Grundlage des neuen Verfahrens ersichtlich ist. Abb. i gibt, teilweise im Schnitt, däs erste Ausführungsbeispiel im Aufriß wieder. Das zweite Ausführungsbeispiel ist in Abb. z im Aufriß und in Abb. 3 im Grundriß dargestellt. Die Abb. .4 und 5 :;eben Ansichten von Einzelteilen dieses zweiten Beispiels in Richtung der Pfeile B bzw. C der Abb. 3 wieder.
• Dein ersten Ausführungsbeispiel (Abb. il liegt die Aufgabe zugrunde, das neue Gerät zur Erzielung richtiger Höhenangaben eines als Höhenmesser ausgebildeten stereoskopischen Entfernungsmessers 38 zu benutzen. Das bekannte Getriebe, durch welches die Umwandlung der Angabe der Entfernung in eine Höhenangabe bewirkt wird, ist durch ein auf einer `'Vene 39 befestigtes Kegelrad 4o anledeutet, welches in ein Kegelrad 41 eingreift. Auf der Achse 42 dieses Kegelrades 4.i, die am Höhenmesser 38 drehbar gelagert ist, ist ein Zahnrad 43 befestigt, das in die Ir?nenverzalinung .I4. eines den Höhenmesser 38 umhüllenden, um seine Achse drehbar auf dem Schiffe gelagert gedachtenRinges.I5 eingreift. Das Getriebe des Höhenmessers 38 liefert bekanntlich dann richtige Höhenangaben, wenn der Ring d.5 unabhängig von den Schwankungen des Schiffes ist, d. h. wenn ein bestimmter Durchmesser des Ringes .a.5, z. B. der horizontale Durclimesser.l6, dauernd horizontal gehalten wird. Zur Erfüllung dieser Aufgabe dient die neue Vorrichtung. Der Höheninesser 38 ist auf Rollen 47 um seine Basis, die mit der Achse des Ringes .45 zusammenfällt, drehbar gelagert. Parallel zum Höhenmesser 38 ist in gleicher Weise auf Rollen 48 ein Entfernungsmesser 49 gelagert, der in der Höhe lt über dem Meeresspiegel auf dein Schiffe aufgestellt ist und mit einer stereoskopisclien Marke versehen ist, die in einer unveränderlichen scheinbarenEntfernung e liegt. Die Ziellinie 5o dieses Entfernungsmessers.I9 ist um den Zielhöhenwinkel a, gegen die Horizontale 5 i geneigt, der sich aus der Gleichung ergibt. Der Entfernungsmesser .19 ist durch ein Lenkerparallelogramm 52 so mit dein Ringe .15 gekuppelt, daß beide gemeinsam um gleiche Winkel auf dem Schiffe drehbar sind.
• Beim Gebrauche des Gerätes wird der Entfernungsmesser .19 so gerichtet gehalten, daß ein in der Entfernung. gelegener Punkt des Meeresspiegels eingestellt bleibt, indem der Beobachter beispielscveisedasLenlzerparallelogramrn 52 dauernd von Hand entsprechend den Schiffsschwankungen verstellt und damit dem Entfernungsmesser .I9 gegenüber seiner Unterlage Drehungen um seine Basis erteilt. Die Horizontale 5i bleibt dabei dauernd horizontal und die Ziellinie 5o gegen diese Horizontale um den Winkel y geneigt. Da der Ring.15 die entsprechenden Drehungen tnn seine Achse ausführen inuß, bleibt auch sein Durchniesser-16 horizontal, so daß derRirig.[5 stabilisiert ist. Änderungen der Höhe lt des Standortes, etwa durch v erschiedene Belastung des Schifies, könnte man berücksichtigen, indem man den Entfernungsmesser sc) gegenüber dein Lenkerparallelogrannn 52 um einen entsprechenden Korrel;tionswinlzel drehbar einrichtet. Da die Änderungen der Hölie ia immer nur verhältniSmä ßig klein sein werden, könnte man auch in der Weise vorgehen, dai.1 man beispielsweise die scheinbare Entfernung der im Gesichtsfeld erscheinenden stereoskopischen Meßmarke durch Änderung des Abstandes der beiden diese Marke ergebenden Markenhalbbilderändert odereinen schwachen, vor einem der Objektive des Entfernungsmessers angebrachten Ablenkungskeil dreht.
• Das zweite Ausführungsbeispiel (Abb. a bis 5) zeigt die Anwendung der Erfindung zur Stabilisierung der horizontalenLage einer Ebene. Das Gerät besteht aus zwei auf eine feste Entfernung c eingestellten stereoskopischen Entfernungsmessern 53 und 54, deren Basen in einer Ebene liegen, die die Höhe 1r. über dein Meeresspiegel hat und der zu stabilisierenden Ebene parallel ist. Die Basen schneiden sich unter einem rechten Winkel. Die Ziellinien der Entfernungsmesser 53 und 54 sind gegen die durch die Basen bestimmte Ebene unter einem Zielhöhemvinkel a, geneigt, der wie im vorhergehenden Beispiele aus der Gleichung bestimmt ist. Die Entfernungsmesser 53 und 5.1 sind durch ein Gestell 55 fest miteinander verbunden, welches um eine Aclise 56 in einem Kardanring 57 drehbar gelagert ist. Die:lichse 56 ist zur Basis des Entfernungsmessers 54. parallel. Der Kardanring 57 ist in Lagern 58 auf dein Schiffe drehbar gelagert, deren Achse zur Achse 56 senkrecht steht, also der Achse des Entfernungsmessers 53 parallel ist. Das Gestell 55 trägt ein Gegengewicht 59, welches den Gesamtschwerpunkt der mit dein Gestell fest verbundenen Teile in den Mittelpunkt der kardanischen Lagerung verlegt. An einem der Lager 58 ist ein Zahnrad 6o mit fester Welle 61 und einem Handrade 62 drehbar gelagert. Das Zahnra<l0o greift in einen Zahnbogen (>3 ain Kardanringe 37 ein. Der Zahnbogen 63 triigt eilte Winkelteilung 64, mit welchem eilt am Lager befestigter Zeiger 65 gepaart ist. Die Achse 56 trägt ein Kegelrad in welches ein all einer Teleskoliwelle 67 befestigtes Kegelrad 68 eingreift. Die Teleskopwelle 67 endet hei eitlem Handrade 69. Die Welle 56 trägt eilte Winkelteihu19 70, die mit einem am Rillge 57 angebrachten Zeiger 71 gepaart ist. Das Handrad 62 liegt unter-11111) des Entfernungsmessers 53, das Handrad 6o unterhalb des I?iitfe riiuiigsinessers 54 in der Weise, daß diese Handräder während der Beobachtung alt den Entfernungsmessern bequem bedient werden können.
• Beim Gehratiche des Gerätes haben die Beobachter an den Entfernungsmessern 53 und 3_f durch Drehen der 1-landr:ider 6-! und 69 ihre Entfernungsmesser wie beim vorher-"C henden Beispiele laufend so ztt richten, daß ein Punkt des Meeresspiegels, der in der festen Entfernung ihrer Geräte liegt, eiligestellt bleibt. Das Gestell 55 finit den illit ihm fest verbundenen Teilen ist damit gegenüber den Sehittsschwankungen stabilisiert. DieZiel-«-elche den Schiffsschwankungen entsprechen, können an den Teilungen 64 und o mit Hilfe der Zeiger t-@5 und ; t in jedem Augenblick abgelesen «-erden. All Stelle dieser Ahlesevorrichtungen können selbstverständlich auch elektrische oder mechanische .Übertragungsvorrichtungen bekannterArt mit dem Gerät verbunden «-erden, durch welche die Zielli(:lllenwinkel laufend an andere Geräte auf dein Schiffe, beispielsweise alt Geschütze, übertragen werden.

Claims (1)

1. PATF\TA\SPRI"C11E: 1. Verfahren zurErinittlung einerHorizontalen durch einen auf einem Schiffe gelegenen Punkt von bekannter Hölle über dein Meeresspiegel mit Hilfe eines Entfernungsinessers, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Schiffe aufgestellter stereoskopischer Entfernungsmesser durch Änderung seiner Höhenrichtung laufend so gerichtetgehaltenwird, daß ein in einer unver;mderlichen Entfernung vom Entfernungsmesser gelegener Punkt der Meeresoberfläche, der Zielpunkt, angeschnitten ist, tilid daß aus dein dadurch festgelegten Zielhöhellwinkel> unter welchem die Verbindungslinie des Entfernungsmessers mit demZielpunkte, dieZiellinie, zurgesuchten Horizontalen geneigt ist, diese Horizontale abgeleitet wird. a. Gerät zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; claß der Entfernungsmesser mit einer in unveränderlicher scheinbarer Entfernung gelegenen stereoskopischenMarke undmit einer Vorrichtung ausgestattet ist, welche die Änderungen des Winkels angibt, den die Ziellinie des Entfernungsmessers mit einer zur Basis des Entfernungsmessers senkrechten Parallelen zum Schiffsdeck bildet. 3. Gerät nach Anspruch z, gekennzeichnet durch eilte Vorrichtung zur Übertragung der Änderungen der Höhenrichtung des Entfernungsmessers auf ein anderes auf dem Schiffe aufgestelltes Gerät. .4. Gerät nach Anspruch 3 zur Stabilisierung der horizontalen Lage einer Geraden, die einem Geräte angehört, welches auf einem Schifte um eine zu der Geraden senkrechte und ungefähr zum Schiffsdeck parallele Achse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät, welches die zu stabilisierende Gerade enthält, mit einem stereoskopischen Entfernungsmesser, der tun eine zu seiner Basis parallele Achse drehbar und mit einer Marke versehen ist, die in einer unveränderlichen scheinbaren Entfernung liegt, in der Weise gekuppelt ist, daß beide Geräte gemeinsam um gleiche Höhenwinkel drehbar sind. 5. Gerät zur Stabilisierung der horizontalen Lage einer Ebene auf einem Schiffe, dadurch gekennzeichnet, daß zwei entsprechend Anspruch 2 ausgebildete stereoskopische Entfernungsmesser so miteinailder fest verbunden sind, daß ihre Basen in einer der zu stabilisierenden Ebene parallelen Ebene liegen und sich rechtwinklig schneiden, und derart kardanisch auf dem Schiffe gelagert sind, daß Drehungen der Entfernungsmesser um die eine Kardanachse gleich große Änderungen der Höhenrichtung des einen, Drehungen um die andere Kardanaclise gleich große Änderungen derHöhenrichtung des anderen Entfernungsmessers bewirken. 6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Gegengewicht, welches den Schwerpunkt der beiden Entfernungsmesser und der mit ihnen um die Kardanachsen drehbaren Teile in den Mittelpunkt der kardanischen Lagerung verlegt. 7. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei zur Drekung der Kardanachsen in ihren Lagern dienende Getriebe, deren Antriebsorgane in bezug auf die Entfernungsmesser so angeordnet sind, daB der Beobachter an jedem der beiden Entfernungsmesser das die Änderung seiner Höhenrichtung bewirkende Getriebe während der Beobachtung bedienen kann. B. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Höhenrichtungswinkel Anzeigevorrichtungen an den Lagern der Isardanachsen vorgesehen sind.