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Zieleinrichtung für den Abwurf von Gegenständen aus Luftfahrzeugen
In der Zieleinrichtung nach dem Hauptpatent wird von einem Stabilisator, z. B. einem
im neutralen Gleichgewicht kardanisch aufgehängten Kreisel eine Zielmarke getragen,
die sich im Sturzflug relativ zu einer fahrzeugfesten Optik um den Sturzflugwinkel
dreht und dann mittels des optischen Systems im Blickfeld des Zielenden so erscheint,
daß sie letzterem unmittelbar die ballistische Zielrichtung angibt. Die von der
raumfest gehaltenen Zielmarke in das optische System einfallenden Strahlen werden
z. B. von einer geneigt stehenden, planparallelen Glasscheibe im parallelen Strahlengang
in das Auge des Zielenden geworfen, wobei die Richtung der den Zielenden treffenden
Strahlen der Zielmarke nur dann parallel zur Richtung der Flugzeuglängsachse ist,
wenn die Zielmarke bei senkrecht nach unten erfolgendem Sturzflug genau in der optischen
Achse der Zieleinrichtung steht. In allen übrigen Fällen, in welchen der Sturzflugwinkel
von 9o° abweicht, fällt das Bild der dann mehr oder weniger als 9o° relativ zum
Flugzeug gekippten Zielmarke schräg in das optische System ein, so daß auch die
aus dem optischen System dem Zielenden zugeworfenen Strahlen mehr oder minder geneigt
zurRichtung der Flugzeuglängsachse liegen, diesem also eine von der Sturzflugrichtung
um den Vorhaltwinkel abweichende Zieleinrichtung angeben. Die zwischen der von dem
Stabilisator getragenen Zielmarke und dem Zielenden liegende Optik ist hierbei auf
ein bestimmtes Verhältnis zwischen Sturzflugwinkel und Vorhaltwinkel eingestellt,
welches lediglich für eine bestimmte Abwurfhöhe und eine bestimmte Absturzgeschwindigkeit
gültig ist.
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Um nun die letzteren beiden Größen für den zu ermittelnden Vorhaltwinkel
berücksichtigen zu können, ist im Hauptpatent bereits vorgeschlagen worden, von
Fall zu Fall den Abstand der Zielmarke von dem Zentrum des Stabilisators und die
Brennweite des optischen Systems entsprechend der beabsichtigten Abwurfhöhe und
gegebenenfalls auch entsprechend der zu erwartenden Absturzgeschwindigkeit zu verändern.
Letzteres ist jedoch praktisch nur sehr schwer durchführbar, da die Einstellung
des Abstandes der Zielmarke von dem Mittelpunkt des Stabilisators leicht zu Störungen
der Horizontlage dieses Stabilisators führt.
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Die Erfindung betrifft einen bedeutend einfacheren Weg zur Anpassung
des in dem Zielgerät gemäß dem Hauptpatent berücksichtigten Vorhaltwinkels an die
jeweilige
Abwurfhöhe bzw. Sturzfluggeschwindigkeit. Dies ist erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß in dem zwischen der vom Stabilisator getragenen Zielmarke
und dem Zielenden liegenden optischen System eine pankratische Optik an sich bekannter
Art eingeschaltet ist, welche von Hand oder selbsttätig entsprechend der jeweiligen
Abwurfhöhe sowie gegebenenfalls auch entsprechend der jeweiligen Absturzgeschwindigkeit
einstellbar ist und innerhalb des optischen Systems eine entsprechende Maßstabänderung
zwischen der Abweichung des Gegenstandes (Zielmarke) und des zugehörigen Bildes
von der optischen Achse herbeiführt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
veranschaulicht. In Übereinstimmung mit der Zeichnung gemäß dem Hauptpatent ist
der als Stabilisator dienende Kreisel mit k bezeichnet. Dieser Kreisel ist lediglich
punktiert angedeutet und ist ebenso wie in der Einrichtung nach dem Hauptpatent
auf dem Flugzeug kardanisch gelagert. Die von dem Kreisel k getragene Zielmarke
M besitzt nunmehr einen festen Abstand b vom Zentrum der Kardanaufhängung. Die Achse
a-a bzw. a "-d des optischen Systems fällt ebenso wie bei der Einrichtung nach dem
Hauptpatent mit der Richtung der Flugzeuglängs- bzw. -hochachse zusammen. Wenn während
des Sturzfluges die Zielmarke M um den Sturzflugwinkel a relativ zum Flugzeug und
zum optischen System geneigt bei M' steht, so wird das Bild dieser Zielmarke 1Y1'
vermittels der beiden Sammellinsen s1 und s2, welche das pankratische System bilden,
und mittels des Umkehrprismas R, in die Bildebene c projiziert, von wo es mittels
der in mit der Einrichtung nach dem Hauptpatent übereinstimmender Weise in der Trommel
T angeordneten Sammellinse S auf die planparallele und geneigt stehende Glasscheibe
G und von dort im parallelen Strahlengang zum Beobachter projiziert wird. Bei dem
angenommenen Sturzflugwinkel a von ungefähr 75° steht ebenso wie die Zielmarke M'
auch deren in der Ebene c erscheinendes Bild um einen bestimmten Betrag aus der
optischen Achse ausgelenkt, was zur Folge hat, daß die von der Glasscheibe G zum
Beobachter reflektierten Strahlen gegenüber der Visierrichtung L' um einen bestimmten
Vorhaltwinkel ß geneigt sind. Dies hat, wie im Hauptpatent ausführlicher dargelegt
ist, zur Folge, daß der Beobachter das Bild der Zielmarke um eine gewisse Strecke
vor bzw. hinter dem Schnittpunkt des auf der Scheibe e angeordneten Fadenkreuzes
im Gelände liegen sieht. Die in der Zeichnung nur im Schnitt angegebene Scheibe
e ist ebenso ausgebildet und einstellbar wie bei der Einrichtung nach dein Hauptpatent.
Deren Bild wird vermittels der Sammellinse s,3 und der beiden Prismen R, und R2
ebenfalls in die Bildebene e geworfen, von wo es vermittels der Sammellinse S und
der Glasscheibe G in das Auge des Zielenden gelangt.
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Für die Klarstellung der Verhältnisse sei angenommen, daß das auf
der Scheibe e befindliche Fadenkreuz kt, k2 genau in der optischen Achse a '-d liegt,
sein Bild also von der Scheibe G im parallelen Strahlengang so zum Beobachter reflektiert
wird, daß dieser das Fadenkreuz in Richtung des Pfeiles V am Boden liegen sieht.
Gegenüber :diesem Fadenkreuz ist nun das Bild der Zielmarke M' in der Bildebene
c um einen gewissen, dem erforderlichen Vorhaltwinkel ß entsprechenden Betrag nach
links oder rechts verschoben. Es ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich,
daß :diese exzentrische Verschiebung des .Bildpunktes in der Ebene c um so geringer
ist, je mehr sich der Sturzflugwinkel a einem rechten Winkel nähert. Es ist also
in ,der bisher beschriebenen Optik die Proportionalität zwischen dem Sturzflugwinkel
a und -dem Vorhaltwinkel ß bereits berücksichtigt.
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Um nun den Vorhaltwinkel ß fortlaufend auch proportional der Abwurfhöhe
und umgekehrt proportional der Sturzfluggeschwindigkeit zu halten, werden erfindungsgemäß
beide Linsen s1 und s2 der zwischen der Bildmarke M' und der Bildebene c liegenden
pankratischen Optik gemeinsam und relativ zueinander in dem Strahlengang verschoben.
Zu diesem Zweck sind die Halter hl und h2 der beiden Linsen s1 und s2 an Muttern
einer Spindel q angeordnet, welche über ein Differentialgetriebe d von den beiden
Motoren x1 und x2 angetrieben werden kann. Der Motor x1 bewirkt eine Drehung der
Spindel q entsprechend der jeweiligen Fahrtwindgeschwindigkeit, also entsprechend
der Sturzfluggeschwindigkeit, indem er durch eine von der Membran m, betätigte Kontakteinrichtung
y gesteuert wird. Die Membran mo wird von unten durch den Fahrtwinddruck des außen
am Flugzeug angeordneten Pitotrohres p, belastet und erhält von der Feder f, stets
einen entsprechenden Gegendruck, indem diese von der Mutter g, der von dem Motor
x1 angetriebenen Spindel g gespannt wird. Der Motor x2 überträgt hingegen auf die
Spindel q eine .dem jeweiligen barometrischen Höhendruck entsprechende Drehbewegung,
indem er an eine von der Membran mö eines Aneroidbarometers B, betätigte Kontakteinrichtung
y' angeschlossen ist. Auch hierbei wird die Membran durch eine Feder fö stets wieder
in ihre Nullage zurückgedrückt, indem die Feder von
der Mutter gö
einer von dem Motor x2 angetriebenen Spindel g' entsprechend gespannt wird. Die
Nachlaufmotoren x, und x2 setzen also die in .dem Pitotrohr p" bzw. in dem Aneroidbarometer
Ba auftretenden Drücke in entsprechende Verschiebungen der Spin.delmuttern
lt, und lag um. Die Motoren wirken hierbei gegeneinander, so daß sich ihre
Bewegungen subtrahieren. Das ist erforderlich, weil, wie bereits cerwähnt, der Vorhaltwinkel
ß mit zunehmender Abwurfhöhe wächst, hingegen mit zunehmender Fahrtwindgeschwindigkeit
.bzw. Sturzgeschwindigkeit abnimmt.
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Die beiden Teile der Spindel q, auf welchen die Muttern hl und lag
verschraubt werden, sind mit verschiedener Steigung geschnitten, wobei für das an
sich bekannte Zusammenwirken der Linsen s, und s2 der pankratischen Optik erforderlich
sein kann, daß die Steigung jeder der beiden Spindelgewinde nicht konstant ist,
sondern innerhalb gewisser Grenzen schwankt. Werden lbeide Linsen s1 und s2 nach
rechts verschoben, die Linse s, beispieleweise mehr als die Linse s2, so wird bei
unveränderter Lage der Bildmarke M' der Bildpunkt in der Ebene c sich der optischen
Achse a'-a' nähern, was eine entsprechende Verkleinerung des Vorhaltwinkels ß bedeutet.
Entsprechend wird sich bei einer Gesamtverschiebung .der Linsen s, und s2 innerhalb
des Strahlenganges zwischen M' und .der Bildebene c nach links der Bildpunkt von
der optischen Achse entfernen, was eine entsprechende Vergrößerung des Vorhaltwinkels
,ß bedeutet.
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Die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Motor x, und der
Spindel q einerseits und dem Motor x2 und der Spindel q andererseits sind
so gewählt, daß die von dem Motor x, gebildeten Sturzgeschwindigkeiten in der richtigen
Weise als Änderungen der Abwurfhöhe berücksichtigt werden. Für die an sich geringen
Vorhaltwinkel, welche beim Zielen im Sturzflug auftreten, kann der Proportionalitätsfaktor
der für den Einfluß der Sturzgeschwindigkeit und der Abwurfhöhe auf den Vorhaltwinkel
maßgebend ist, mit genügender Genauigkeit als konstant angesehen werden. Demzufolge
wird durch die dargestellte selbsttätige Einstellung der pankratischen Optik entsprechend
der jeweiligen Sturzgeschwindigkeit und der jeweiligen Flughöhe der Vorhaltwinkel
,ß in jedem Augenblick des Sturzfluges richtig gebildet, so daß der Abwurf in jeder
Höhe, bei jeder Sturzgeschwindigkeit und bei jedem Sturzflugwinkel a erfolgen kann,
wenn im übrigen der Flugzeugführer die im Hauptpatent ausführlich dargelegte Ausrichtung
.seines Flugzeuges durch Indeckungbringen des fiktiven Zielpunktes mit dem wirklichen
Zielpunkt richtig vorgenommen hat.
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Da die Änderungen des Vorhaltwinkels bei sich ändernder Absturzgeschwindigkeit
und Abwurfhöhe nur sehr klein sind bzw. langsam vor sich :gehen, ist es nicht unbedingt
erforderlich, die beschriebene selbsttätige Einstellung der pankratischen Optik
vorzusehen. Die Einstellvorrichtung der pankratischen Optik, die auch irgendeine
andere Ausbildung haben, z. B-. aus Kurvenscheiben und Schlitzführungen bestehen
kann, könnte auch von Hand bedient werden. Es könnten z. B. Tafeln mit für die einzelnen
in Betracht kommenden Abwurfhöhen in Abhängigkeit von den verschiedenen Sturzfluggeschwindigkeiten
empirisch ermittelten Vorhaltkorrekturen aufgestellt werden, gemäß denen der Flugzeugführer
bei Beginn des Sturzfluges die pankratische Optik einstellt.
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Wenn auf der Scheibe e nicht nur ein die Quer- und Hochachse des Flugzeugs
versinnbildlichendes, in der optischen Achse a'-a' liegendes Fadenkreuz, sondern
in der aus dem Hauptpatent ersichtlichen Weise auch noch eine Gradeinteilung für
den Sturzflugwinkel vorhanden ist, so kann es zur naturgetreuen Abbildung der Gradeinteilung
in allen Höhenlagen erwünscht sein, auch den Abbildungsmaßstab dieser Gradeinteilung
in der Bildebene c ,in Abhängigkeit von der jeweiligen Flughöhe zu ändern. Zu diesem
Zweck wäre in der in der Zeichnung punktiert angedeuteten Weise zwischen der Sammellinse
s3 und der Glasscheibe e ebenfalls eine aus den beiden Linsen s4 und s, bestehende
pankratische Optik einzuschalten. Die beiden Linsen sind wiederum an Muttern h4
und hr, einer mit zwei verschiedenen Gewinden versehenen Spindel p' angeordnet,
welch letztere über Kegelräder h3 von der Spindel q angetrieben wird. Die Linsen
s4 und s5 werden also ebenso eingestellt wie die Linsen s, und s2. Demzufolge wird
mit sich ändernder Flughöhe (Abwurfhöhe) -die auf der Scheibe e befindliche Gradeinteilung,
deren go°-Marke in der optischen Achse a -a' liegt, in der Bildebene c enger zusammengezogen
oder weiter auseinandergerückt.
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An sich bestünde auch die Möglichkeit, im letzteren Falle die beiden
pankratischen Linsensysteme durch ein einziges System zu ersetzen. Dieses einzige
Linsensystem müßte dann zwischen dem Umkehrprisma R, und der Sammellinse .S angeordnet
werden, wobei der Brennpunkt der Sammellinse S nicht mehr in der Bildebene c, sondern
unmittelbar bei 1VT' bzw. auf der Scheibe e liegen müßte. Es ist dann jedoch nicht
mehr möglich, den Abstand zwischen -der Sammellinse S und der
Zielmarke
1V1' bzw. der Scheibe e bei Verstellung des pankratischen Linsensystems konstant
zu halten. Vielmehr müßte mit .jeder Neueinstellung der pankratischen Linsen (des
Abbildungsmaßstabes) auch die Sammellinse S verstellt werden.