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Einrichtung zur räumlichen Verlagerung eines Punktes gegenüber einem
ideellen Nullpunkt, insbesondere für Flugzeugabwehrvisiere Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur räumlichen Verlagerung eines Punktes gegenüber einem (ideellen)
Nullpunkt, derart, daß die Verbindungslinie dieses Punktes mit dem Nullpunkt denselben
Winkel mit einer gegebenen Nullrichtung einschließt wie ein Steuerstrahl mit seiner
Nullrichtung. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Steuerstrahl mit
zwei Führungsrollen o. dgl. fest verbunden ist, die gleichen Abstand von dem Drehpunkt
des Steuerstrahles haben, und daß deren Verbindungslinien mit diesem Drehpunkt miteinander
einen rechten Winkel einschließen, daß ferner in einem Führungsgehäuse zwei Platten
o. dgl. längs verschiebbar gelagert sind, deren jede eine mit je einer der beiden
Führungsrollen o. dgl. zusammenwirkende, auf die Bewegungsrichtung der Platte senkrecht
stehende Führungsfläche aufweist und die eine der beiden Platten zwei in einem Winkel
von + 45° gegen ihre Führungsfläche geneigte Schlitze o. dgl. aufweist und die andere
zwei in einem Winkel von -45° geneigte derartige Schlitze und in den Schnittpunkten
je zweier zusammengehöriger Schlitze je ein .Stein geführt ist, der -an einer den
zu steuernden Punkt tragenden Stange angeordnet ist.
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Die Zweckmäßigkeit einer solchen Einrichtung besteht beispielsweise
bei einem Steuergerät für Feuerwaffen zur Bekämpfung von Flugzeugen o. dgl. Die
bei der Bekämpfung von Flugzeugen bisher verwendeten bekannten- Aufsätze oder Kommandogeräte,
die auf der direkten Nachbildung des sogenannten Vorhaltedreiecks lberuhen, sind
ausnahmslos nur gegen sich waagerecht oder schwach geneigt bewegende Ziele verwendbar.
Insbesondere dann, wenn das Vorhaltedreieck in der vorteilhaftesten Weise nachgebildet
werden soll, nämlich derart, daß alle Seiten des Naturdreiecks- durch die Treffpunktentfernung
dividiert werden, die letztere also in der Einrichtung als konstante Strecke erscheint,
ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten für die mechanische Erzeugung der im folgenden
definierten reduzierten Vorhaltestrecke
in beliebiger Raumrichtung.
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In Abb. z bewegt sich das Ziel ansteigend vom Meßpunkt M zum Treffpunkt
T. Die Waffe muß gegen den um die Fallhöhe f des Geschosses lotrecht oberhalb
T liegenden Fallpunkt F gerichtet werden, wenn das Ziel in T getroffen werden soll
und die Abfeuerung in dem Augenblick erfolgen soll, in welchem das Ziel durch den
Punkt M geht. Die Strecke MT muß dabei gleich sein dem Produkt aus der Zielgeschwindigkeit
v und der Flugzeit z des Geschosses bis T.
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I(T = e soll als Treffpunktentfernung, IC 17 - 7n als Meßentfernung,
die Strecke
1(F = z soll als Fallpunktentfernuilg und
FT = f als Fallhöhe bezeichnet werden.
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Verlängert man nun den Treffpunktstrahl KT
und die Ziellinie
K.11 rückwärts und trägt a ü@@ ihnen die Längen i bzw.
auf, so ist die scheinbare Vorhaltestrecke olo-io, die die beiden so erhaltenen
Endpunkte verbindet, gleich
das Dreieck K-olö io ist ähnlich dem wahren Vorhaltedreieck K-T-3I, bildet also
den wahren räumlichen Vorhaltewinkel T zwischen der Ziellinie KM und dem Treffpunktstrahl.
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Der Winkel a, um den das Rohr der Waffe noch gegenüber dem Treffpunktstrahl
erhöht sein muß, wird hier durch eine besondere Einrichtung erzeugt.
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In Abb. 2 ist die Aufgabe dahin erweitert, daß der Winkel a gleich
durch dieselbe Einrichtung mitgebildet werden soll, die die räumliche Vorhaltung
bestimmt. Der Punkt olo muß also hier um bis o"' gesenkt werden, die Dreieckseiten
in der Nachbildung des Vorhaltedreiecks entstehen hier durch Division der Seiten
des Vorhaltedreieckes durch die Strecke w. Der entstehende totale Vorhaltewinkel
ist @.
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Die jeweilige -zur Erzielung eines Treffers erforderliche Nachbildung
des Vorhaltedreiecks wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß in einem Gerät die
richtige, d. h. zur Flugrichtung parallele Verlagerung des in der Nachbildung den
1leßpunkt .11 darstellenden Punktes io gegenüber dem den Treffpunkt T darstellenden
Punkt olo des Dreiecks I(- i o-o,0 bzw. des den Fallpunkt F darstellenden Punktes
olä des Dreiecks I(- i o-olö bewirkt wird, wobei die scheinbare Vorhaltestrecke
(Abb. x) parallel zur Flugrichtung MT
bzw. die scheinbare Vorhaltestrecke
io-olö (Abb. 2) als geometrische Summe von
und
parallel zur :IIF sein muß.
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Die Verbindungslinie io-K liegt in beiden Fällen in der Verlängerung
des augenblicklichen Meßstrahles Kill.
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Die Werte
sollen mit v,, bzw, v= bzw. vf bezeichnet werden; sie entstehen mit Hilfe besonderer
Einrichtungen.
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Die zu lösende Aufgabe beschränkt sich also darauf, die Quotienten
aus den als gegeben vorausgesetzten Werten v und v, bzw. v, vf und v,- zu bilden,
und in jeder beliebigen Raumrichtung darzustellen als Verlagerung des Punktes to
gegenüber den Punkten olo bzw. olö , die materiell nicht dargestellt sein sollen.
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-l.@Es sei zuerst in den Abb. 3 und 4 der einfächere Fall einer Ausführungsform
deräIrtiger Visiermittel dargestellt, bei denen das räumliche Vorhaltedreieck K-11-T
oder K-M-F nicht durch e oder z, sondern durch die Geschoßflugzeita
dividiert wird. In diesen Fällen wird die Strecke io-olo gleich
so daß ihrer Erzeugung nur eine Veränderliche zugrunde liegt (einfach veränderliche
Hubreduktion) .
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Zwischen lotrechten Führungen i laufen zwei Platten :2 und 3, die
mit ihren Unterkanten auf Rollen 4 bzw. 5 aufliegen, die an um o drehbaren, zueinander
senkrechten Kurbelarmen 6 bzw. 7 angeordnet sind. Jede dieser beiden Platten trägt
zwei Schlitzführungen 2' bzw. 3', die um + 45° bzw.-45° gegen die Lotrechte geneigt
angeordnet sind, also aufeinander senkrecht stehen.
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In den Schnittpunkten 8 und 9 laufen in beiden Führungen Steine, die
durch eine lotrechte Stange 8-9-i0 miteinander verbunden sind. Dreht man die den
Steuerstrahl (Flugrichtung) darstellende Winkelhalbierende i i der beiden Kurbelarme
6 und 7 mittels eines Hebels 12 um den Winkel b gegenüber der Waagerechten durch
o, so stellt sich die Unterkante der Platte 2 auf den Betrag r # sin-(b---45°),
jene der Plattei auf den Betrag r # sin (b + 45°) gegenüber der Horizontalen
durch o ein, wenn die Länge jedes der beiden Kurbelarme 6 bzw. ; gleich r ist und
der Rollendurchmesser vernachlässigt wird.
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Dem oberen Endpunkt lo der Stange soll ein Punkt olo auf der Lotrechten
durch o so zugeordnet sein, daß die Verbindungsgerade von 010 zu io ebenfalls unter
dem Winkel 8 gegen die Waagerechte geneigt ist. Die entsprechenden Punkte für 8
und 9 sind o8 und o9.
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Bezeichnet man die beiden Komponenten von 10-01o (oder 8-o8 oder 9-o9)
mit xbzw.y, jene eines Punktes 12", der im Abstands von o auf der Winkelhalbierenden
i i liegt gegenüber o mit X bzw. Y, so bestehen immer folgende Beziehungen:
Solange r ungeändert bleibt, bewegt sich sonach der-,Punkt io bei einer Drehung
der beiden Kurbelarme 6 und 7, die mittels des
Handgriffes o-12
bewirkt wird, auf einem Kreis mit dem Radius um olo. Die Gerade olö io ist dabei
immer parallel zur Winkelhalbierenden ii, d. i. also zur tatsächlichen Flugrichtung,
gibt also in Größe und Richtung die scheinbare Vorhaltestrecke an.
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Wird das ganze System samt den Führungen i um die Lotrechte o-o" gedreht,
so liegt der Punkt io stets auf einer Kugel mit dem Radius und dem Mittelpunkt in
olo, ohne daß -an
der Parallelität von olö io mit ii etwas geändert wird. Für den Fall, daß nur eine
Veränderliche für die Erzeugung der scheinbarenVorhaltestrecke olö io in Betracht
kommt, wird diese Hubreduktion durch Veränderung von y, d. h. der Strecken o-4 und
0-5, erreicht. Eine darauf bezügliche Konstruktion wird weiter unten an Hand der
Abb.6 beschrieben. Kommen zwei Veränderliche für die Erzeugung dieser Strecke in
Betracht, dann wird die dazu notwendige zweite Hubreduktion dadurch erzielt, daß
das System in zwei Gruppen zerlegt wird, die durch sogenannte Multiplikatoren miteinander
verbunden sind* (Abb. 5).
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Die Gruppe I enthält die beiden Platten 2 und 3 mit den waagerechten
Führungen und wird durch den Mechanismus mit den beiden veränderbaren Kurbelarmen
6 und 7 und dem Hebel 12 gesteuert. Die beiden Platten sind durch Drehkupplungen
13 bzw. 14 (Abb. 8) mit den geradegeführten Teilen. 15 bzw. 16 verbunden, die auf
die einen Enden der Multiplikatoren 17 bzw. i8 wirken. Die anderen Enden derselben
Multiplikatoren wirken wieder auf die Geradeführungen i9 bzw. 20 der Gruppe II,
die ihrerseits wieder über Drehkupplungen 21 bzw. 22 auf die schief geschlitzten
Platten 2' bzw. 3' wirken. Die Gehäuse 23 bzw. 24 sind samt den Führungen i (hier
nicht dargestellt) #bzw. i' um ihre lotrechten Achsen o-o bzw. olö olo drehbar;
die Parallelität dieser Drehungen wird durch Stirnräder 25-26-27 vermittelt. Jede
Verstellung der Multiplikatorendrehpunkte28 auf der waagerechten Bahn 29-29 mit
Hilfe der Kurbel 3o, die den den Drehpunkt 28 tragenden Schlitten 31 bewegt, bewirkt
eine Änderung des Hubes der schief geschlitzten Platten 2' und 3', ebenso auch jede
Änderung von r = 0-4 = 0-5-Werden in der Gruppe I ein bestimmter Wert von t' und
eine bestimmte Neigung b sowie ein bestimmter Seitenwinkel eingestellt, so stellt
sich, wenn das Übersetzungsverhältnis der Multiplikatoren 17 und 18 auf
eingestellt ist, in der Gruppe II der Punkt io gegenüber olo raumparallel mit der
Richtung der Winkelhalbierenden o-12 in der Gruppe I, und zwaf-auf den Abstand
Der Punkt K, durch den die in io angelenkte Stange S gleitet, entspricht dem analog
bezeichneten Punkt in den Abb. i und 2.
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Wie die erste Hubreduktion, also die Änderung von r, durchgeführt
wird, zeigen die Abb. 6 und 7 in einer beispielsweisen Ausführungsform. Um die Achse
o ist mit Hilfe eines Kordelgriffes 12 eine Scheibe 32 drehbar. Dieser Kordelgriff
sitzt auf einer Schraubenspindel 33, mit deren Hilfe eine geradegeführte
Schraubenmutter 34 in einem Schlitz der Scheibe 32 verschoben werden kann. An dieser
Schraubenmutter 34 ist um die Achse 35-35 drehbar rechts und links von der Scheibe
je ein Kurbelarm 36 bzw. 37 angelenkt. Diese Kurbelarme tragen an ihren Enden Schlitten
38 bzw. 39, die in den Schlitzen 6 bzw.7 laufen, und an ihren Außenenden die Drehzapfen
für die Rollen 4 bzw. 5 tragen. Jede Verstellung der Schraubenmutter 34 mit Hilfe
der Schraubenspindel 33 durch Drehung eines der beiden Kordelknöpfe 12 verschiebt
die Achse 34 in der Richtung der Schraubenspindel und ändert dadurch die Abstände
der Rollenachsen 4 bzw. 5 vom Mittelpunkt o. Auf diese Weise ist es möglich, die
Rollen 4 und 5 aus ihrer Nullstellung in o mittels eines einzigen, höchst einfachen
Getriebes gleichzeitig auf jeden beliebigen Radius r einzustellen, zu welchem Zwecke
Skalen vorgesehen sind.
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Die Abb.8 zeigt die früher erwähnten Drehkupplungen der Gruppe I schematisch
im 1 Schnitt. Die beiden Platten z und 3 sind mit ihrem Gehäuse 23 um die Achse
o-o frei drehbar. An diesen Drehungen nehmen die beiden Teile 15 und 16, die: die
Hubbewegungen der Platten auf die Multiplikatorenenden 17 bzw. 1 18 übertragen,
nicht teil. Die Drehkupplungen 21 bzw. 22 der Gruppe II sind vollkommen identisch
mit den hier beschriebenen der Gruppe I.
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Da sowohl r als auch Ü veränderlich ist, 1 wird auf diese Weise
sowohl die räumliche Parallelhaltung als auch die doppelte Hubreduktion erreicht.
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Der Hauptvorteil der Erfindung beruht darauf, daß alle Verschiebungen
der Steuer- 1 Organe des Systems bzw. der beiden Gruppen I und II in einer einzigen
Richtung erfolgen, also nicht -wie bei normalen Kreuzschlitten in zwei zueinander
senkrechten Richtungen. Nur das zuletzt gesteuerte 1 Organ, die Stange 8-9-io, macht
auch radiale Verschiebungen, bleibt aber dabei infolge der
.inordnun
d(@pi@i"tei" schief, rSchlitze z@`:,-lw@släufig ebenfalls vertikal.
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Werden die Punkte 28, um «-elche sich die Multiplikatoren 1; bzw.
18 drehen, gleichzeitig finit ihrer Verschiebung auch noch uni eine Funktion des
Quotienten gehoben, was mit Hilfe einer entsprechend
geschnittenen Kurvenbahn d.o möglich ist: so lieben sich die Multiplikatorenenden
in der Gruppe 1I und mit ihnen auch die Platten 2' und 3', sonach auch der Punkt
io noch um den entsprechenden Mehrbetrag. Es ist auf diese Weise ohne weiteres möglich,
auch die Fallhöhe des Geschosses und damit den Schußwinkel automatisch zu berücksichtigen.
Für verschiedene Geschütz- und Geschoßtvpen müssen dabei natürlich verschiedene
Kurvenbahnen benutzt «erden.
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Es ist nicht notwendig, die Platten so breit zu machen, daß der Kordelgriff
12 um volle 36o' ltertinigedrelit werden kann, wenn das Gehäuse mit den Führungen
um eine lotrechte Achse drehbar ist. Es genügt in diesem Falle, den Isordelgriff
von einer untersten lotrechten Stellung um 18o'3 in eine .oberste lotrechte Stellung
drehbar auszubilden. Die übrigen 18o° können durch Drehung um die lotrechte Achse
beherrscht «-erden. Um in diesem Falle die lotrechte Drehachse auch in der Mitte
der Platten anordnen zu können, ist es notwendig, den ztt steuernden Punkt auf der
lotrechten Stange um den Betrag der Verschiebung der lotrechten Achse von dem Drehungsmittelpunkt
des Kordelgrifes 12 herauszurücken. Dies erfolgt bei einer derart abgeänderten Ausführung
zweckmäßig durch Herauskröpfen des oberen Endes der lotrechten Stange um den Betrag
um welchen auch die lotrechte
Achse von dem Drehungsmittelpunkt des Kordelgritfes 1 2 verschoben ist.
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Bei den beschriebenen Konstruktionen wurde angenommen, daß der Steuerstrahl
i i und die Verbindungslinie des zu steuernden Punktes finit dein ideellen Nullpunkt
raumparallel sind. Dies inuß nicht der Fall sein, sondern es muf, nur der Winkel,
den jeder dieser beiden Strahlen finit einer ihm zugeordneten Nullrichtung einschließt,
gleich sein. Sind die beiden Nullrichtungen für diese beiden Strahlen voneinander
verschieden, dann kann der Steuerstrahl ii nicht mehr in der Winkelhalbierenden
zwischen den beiden Kurbelarmen liegen, sondern muß um den Betrag des Abweichungswinkels
gegen diese Winkelhalbierende geneigt sein.
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Beim Gebrauch der Einrichtung erfolgt die Einstellung von f- nach
einer Skala der Zielgeschwindigkeiten, jene des Übersetzungsverhältnisses ü in.
an sich bekannter Weise mit Hilfe von Abaken oder Kurvenkörpern entsprechend den
ballistischen Eigenschaften der Waffe, die Einstellung der Raumrichtung nach der
Rumpfstellung des Flugzeuges entweder dem Augenschein nach oder nach den Angaben
besonderer Meßgeräte mit Hilfe des Kordelgriffes 12.
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Die Stange io-K (Abb. 5) trägt die Visiereinrichtung. Der Punkt K
bewegt sich hierbei auf einer Kugelfläche mit dem Mittelpunkt in o,.. Die Visur
wird durch Steuerung des Punktes K in bekannter Weise am Ziel gehalten. Die Übertragung
der Richtung io-K auf das zu steuernde Gerät, beispielsweise das Geschütz, erfolgt
in beliebiger Weise, beispielsweise elektrisch oder mechanisch.