DE700484C - Vorrichtung zum akustischen Feststellen der Bestim - Google Patents

Vorrichtung zum akustischen Feststellen der Bestim

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DE700484C
DE700484C DE1937A0083670 DEA0083670D DE700484C DE 700484 C DE700484 C DE 700484C DE 1937A0083670 DE1937A0083670 DE 1937A0083670 DE A0083670 D DEA0083670 D DE A0083670D DE 700484 C DE700484 C DE 700484C
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DE1937A0083670
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Vladimir Stoll
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/72Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum akustischen Feststellen der Bestimmungselemente eines nicht sichtbaren Flugzeuges Die bekannten akustischen Peilsysteme, welche eine annähernde Korrektur der Schallparallaxe durcllführen, übertragen in Wirklichkeit die Aufgabe der Ortsbestimmung des Zieles auf den optischen Teil des Systems.
  • Die für die eigentliche Vorbereitung der Flugzeugabwehr unbedingt erforderlichen Elemente, Fluggeschwindigkeit und Flughöhe, können erst nach der Beleuchtung des Zieles festgestellt werden, abgesehen davon, daß die Gewähr für das Auffinden des Zieles durch Beleuchtung vollkommen von der subjektiven Schätzung der Fluggeschwindigleit abhängig ist. Diese doppelte Bestimmungsarbeit ist dann die Ursache der größten Fehler bei der Abwehraktion, nämlich des großen Zeitverlustes. Außerdem ruft die vorzeitige Beleuchtung oder gar das Suchen des Zieles mittels Scheinwerfer unweigerlich eine Manöverreaktion des Zieles hervor, welche die eigentliche Aufgabe der Abwehr vollkommen unmöglich macht. Bei einer größeren Lichtabsorption der Atmosphäre ist dannSdieVerteidigungvollkommen auf die von der nicht kontrollierbaren Schätzung der Fluggeschwindigkeit ab. hängigen Angaben angewiesen. Soweit diese nur zur Richtungskorrektur dienenden Systeme für die augenblickliche Feststellung der Lage des Zieles bloß akustisch eingerichtet sind, erfordern sie außer der gleichzeitigen Zusammenarbeit dreier Apparate eine besondere zentrale Einrichtung, eine verläßliche Bedienung und genügende Zeit für die Auswertung der Elemente.
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung, welche die akustische Messung der tatsächlichen Geschwindigkeit des Flugzeuges für die Feststellung der Voreilung sowie auch die zweckmäßige Anordnung von mechanischen, die Korrektionsoperationen realisierenden Systemen in der Weise ermög. licht. daß die korrigierten Elemente ohne subjektive Eingriffe der Bedienung den eigentlichen Abwehrgruppen ohne Verzug durch die übliche Feststellung oder Aufsuchen durch Beleuchtung übermittelt werden können.
  • Das übliche Prinzip der Richtungskorrektur in der Dachebene des Fluges ist zu diesem Zwecke, wie in Abb. I schematisch dargestellt, ersetzt durch die Analyse der Flugzeugbewegung in der orthogonalen Projektion in die Azimutal- und Meridianebenen a und b des SchallcmpfängersN, so daß sich unter der allgemeinen Bedingung der geradlinigen horizontalen Bewegung des Zieles L die Voreilkorrekture im wesentlichen auf die azimutale Projektion der Flugbahn p beschränkt.
  • Mit Rücksicht auf den erwähnten üblichen Charakter der Bahn des verfolgten Zieles und unter der Bedingung der mechanischen Durchführung der Korrekturarbeit sowie auch der gleichzeitigen Übermittlung der korrigierten Elemente wird der Verlauf der Korrektur der durch ein System von Linealen materialisierten Zielkoordinaten auf einige parallele Ebenen a, a1, b, b1 usw. zerlegt, welche die Projektionsflächen der einzelnen Korrektionsphasen vorstellen.
  • Nach ihrer Zugehörigkeit zu den Hauptprojektionsflächen bilden die Behelfsprojektionskomponenten zwei Gruppen von Operationsebenen a und b, welche im Apparat derart angeordnet sind, - daß diese Ebenen, was die Koordinatenursprünge und -richtungen ahbelangt, gleichartig orientiert sind.
  • Die gleichartige Orientierung dieser Teilprojektionsflächen derart. daß die Verbindungslinie der Koordinatenursprünge 0 auch die gemeinsame Achse der Homographie der veränderlichen. in den Ebenen mechanisch konstruierten Elemente bzw. Gebilde bildet, gibt die Möglichkeit, die Transmissionen der mechanischen Systeme der Ebenen gleicher projektiver Zugehörigkeit vorteilhaft zu vereinigen, erleichtert die mechanische Übertragung der Elemente zu den Kommandosendern und erlaubt außerdem, wie die Zentralprojektion aus dem Punkt S in die Ebene b2 veranschaulicht, je nach dem Maß der geforderten Genauigkeit in bestimmten Phasender Korrektur eine evtl. Vergrößerung des Modellmaßstabes mittels einfacher mechanischer Übersetzungen.
  • Die für die mechanische Konstruktion der Azimutprojektion der Flugbahn unumgänglich notwendige kontinuelle Bildung der Cotangente des Elevationswillliels 13 des gehörten Zieles L besorgt im Apparat eine elektrische Nacheilvorrichtung, welche motorisch die Veränderungen des Elevationswinkeis fl des Begleitortes L des Zieles auf die Hypotenuse des mechanischen Elevationsdreieckes in der Ebene b kopiert, dessen Einheitskathete nach der akustisch in geeigneter Weise festgestellten Flughöhen derart einstellbar ist, daß die motorisch gebildete Cotangente des Elevationswinkels S im Modellmaßstab der horizontalen Entfernung h des abgehorchten Flugzeuges entspricht.
  • Ein Ausführungsbeispiel für den zentralen Teil der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt, bei welchem einfachheitshalber sämtliche einfachen und selbstverständlichen Einrichtungen zur Vermeidung der Abwälzfehler der Lineale, welche eine doppelte Bewegung, nämlich eine Schub- und Drehbewegung o. dgl., ausführen, weggelassen worden sind.
  • Der mechanische Eintritt 1 dreht mittels der Zahnradübersetzungen 2 und 3 die kreisförmige Zeichenebene , welche drehbar am Gestell des Apparates 20 gelagert ist, in gleicher Richtung und übereinstimmend mit der Azimuteinstellung des Abhorchapparates. Die Einstellung der Höhenwinkel des Abhorchapparates wird mittels des Eintrittes 5 und der Zahnradübersetzungen 6 und 7 auf den Kontaktarm 8 der elektrischen Nacheileinrichtungg übertragen, durch deren Tätigkeit der mittels des Relais II eingeschaltete Motor 10 stets vermittels der Übersetzung 12 den mehrteiligen Support 13 in Richtung der Cotangente des Höhenwinkels des Kontaktarmes 8 in einer solchen Stellung erhält, daß der Nacheilarm 14, welcher senkrecht zur Bewegungsrichtung des Supportes mittels einer Führungsmutter I5 einstellbar ist, stetig die Richtung des Kontaktarmes 8 verfolgt.
  • Durch die verschiebbare Zuführung 18 wird mittels der Übersetzung 17 und der Schraube 16 zunächst eine geeignete Einheitshöhe für die akustische Messung der Flughöhe und nach der Messung derselben die tatsächliche Höhe im Maßstab des Apparates eingestellt, so daß der Support 13 um den maßstäblich der horizontalen Entfernung des akustischen Zieles entsprechenden Wert verschoben wird.
  • Infolge der Zusammensetzung der Bewegungen des Supportes 13 und der Zeichenebene 4 zeichnet der vom Arm 22 des Supportes 13 getragene Zeichenstift 21 die Projektion der Flugbahn.
  • Ein mit einem Längsschlitz 24 versehenes leichtes Lineal gleitet längs des Schreibstiftes 2I und ist am Zapfen 25 drehbar gelagert, der vom Arm 26 getragen wird, welcher mittels einer elektromagnetischen oder ähnlichen Kupplung 27 mit der drehbaren Zeichenebene 4 fest verbunden werden kann.
  • Der Zapfen 25, welcher an seinem oberen Ende mit einem Betätigungsknopf 28 versehen ist, nimmt mit seinem unteren Ende gleichzeitig das Gleitlineal 29 mit, welches mittels des Steines 30 drehbar und verschiebbar am Support 13 gelagert ist, so daß bei jeder Lage des Supportes und bei beliebiger Betätigung des Knopfes 28 das Lineal 29 parallel bleibt mit dem Lineal 23. An seinem unteren Rand ist das Lineal 29 mit einer Zahnstange 31 versehen, welche in das Ritzel 32 eingreift, dessen Bewegung mittels der Obersetzung 33 auf die verschiebbare Welle 34 übertragen wird, wobei der Einfluß der Abwälzbewegung bei der Drehung des Lineals vorerst mittels einer Einrichtung eliminiert wird, welche der Einfachheit halber in diesem und den im weiteren beschriebenen Beispielen nicht eingezeichnet ist.
  • Mittels dieser Einrichtung kann das Lineal 23 mit seinem Schlitz 24 genau in die Richtung der gezeichneten Projektion der Flugbahn auf die Zeichenebene 4 eingestellt werden, so daß das Lineal 29 im Maßstab des Apparates und unter der obenerwähnten Voraussetzung des horizontalen Fluges des Zieles die Bahn des Flugzeuges materialisiert, dessen mittels des Abhorchapparates verfolgte Bewegung durch die Welle 34 auf die Voreilvorrichtung 62 übertragen wird, welche im weiteren eingehend beschrieben wird.
  • Der Zapfen des Gleitsteines 30 ist mit einem ähnlichen Stein 35 des Schublineals 36 derart verbunden, daß die beiden Lineale 29 und 36 stets zueinander parallel bleiben. Das Lineal 36 ist mittels. des Zahnstangenantriebes 37 und der Übersetzung 38 in Richtung des Steines 35 verschiebbar, so daß es durch Verdrehung der verschiebbaren Welle 39, welche ebenfalls aus der Vorrichtung 62 herausragt, derart verschoben werden kann, daß es mittels des Zapfens 40 das Schublineal 4I aus deriRichtung des Supportes 13, d. h. aus der Richtung der horizontalen Entfernung des abgehorchten Zieles, herausdreht. Wenn also das Lineal 36 pm die Voreilung des Flugzeuges e verschoben worden ist, so gibt der Verdrehungswinkel des Lineals 41 den Wert des Winkels in der Projektionsebene a1 nach Abb. 1, d. h. also die Seitenkorrektur des Flugzeuges, an. Die Ablenkung des Lineals 41 wird mittels des Zapfens des Steines 42 und der Übersetzung 43 auf die Addiervorrichtung 44 übertragen, wo der Winkel der Seitenkorrektur zu dem mittels der Übersetzung 2 übertragenen Seitenwinkel hinzuaddiert wird, worauf der korrigierte Seitenwinkel mittels eines geeigneten Senders 45 weitergegeben wird.
  • Die Verschubbewegung des Lineals 41, welche im Maßstab des Apparates die wirkliche horizontale Entfernung des Flugzeuges Ir, in der Projektiona,L (Abb. I) bestimmt. wird mittels der Zahnstangenübersetzung 46 und der Übersetzung47 auf den Sender der Horizontalentfernung 48 und zugleich mittels der Übersetzung 49 und der Zahnstangen 50 auf den Support 51 übertragen. Ähnlich wie der Support I3 ist auch der Support 5i mit einer Schraubenübertragung 56, 57, 58 zum Einstellen der Höhe ausgestattet, so daß der Zapfen der Schraubenmutter 55 das Schublineal52 in die Richtung des korrigierten Höhenwinkeis fii in der Projektionsebene b1 (Abb. I) verdreht, wobei dieser Wert mittels der Übersetzung 53 dem Sender des korrigierten Höhenwinkels 54 zugeführt wird.
  • Die für die Auswertung der Voreilung e notwendige akustische Entfernungl des Zieles in der Projektion b (Abb. I) wird mechanisch mittels des Lineals 59 konstruiert, welches mittels des Zapfens der Führungsmutter I5 verschoben und dessen Bewegung mittels der Zahnstange 6o und der Übersetzung 61 der Voreilvorrichtung 62 zugeleitet wird.
  • Der Rahmen 20 bildet das Gestell des Apparates, und auch der die Zahnräderübersetzungen 7 und 43 tragende Teil. ist ebenfalls fest mit dem Gestell verbunden. Die auf diesen festen Teilen angeordneten Lageraugen bilden die dem ganzen System gemeinsame senkrechte Homographieachse. Gegenüber dieser festen Achse wird z. B. der Support 13 mittels des Motors IO hin und her bewegt, wodurch die Cotangente des Lagewinkels ermittelt wird, da mittels der Welle 5 der Lagewinkel und mittels der Welle I8 die vorläufig geschätzte Flughöhe in den mechanischen Rechenvorgang hineingebracht werden. Der Lagewinkel wird gleichzeitig auf das Lineal 59 übertragen, dessen Verschiebung dann die akustische Entfernung des Zieles anzeigt.
  • Auf diese Weise hängen die einzelnen mechanisch festgehaltenen Vorgänge miteinander zusammen. Die Darstellungsanordnung besteht daher aus untereinanderliegenden Ebenen, die eine gemeinsame Homographieachse haben. Infolge dieser Anordnung wird der gesamte Aufbau sehr vereinfacht.
  • Die mechanische Einstellung vor Voreilung des wirklichen Zieles, welche die eigentliche Korrektur der Schallparallaxe des gehörten Zieles zum Zwecke hat, wird fortlaufend von der Voreilvorrichtung 62 durchgeführt, welche ununterbrochen die Voreilung des Zieles e (Abb. 3) als Funktion der Schallgeschwindigkeit z, der Fluggeschwindigkeit des Flugzeuges c und der akustischen Entfernung 1 desselben nach der bekannten Beziehung e c - -konstruiert, wobei zum Unterschied von den meisten bekannten Einrichtungen, welche die Werte c und z im Verlaufe eines Operationscyclus als konstant betrachten, auch diese beiden in Wirklichkeit unabhängig veränderlidien Funktionen von e fortlaufend korrigiert werden. Die Notwendigkeit dieser Mal3-nahme ist hinlänglich begründet durch den bekannten Einfluß des Windes auf diese beiden Geschwindigkeiten und den Einfluß der Lufttemperatur auf die Schallgeschwindigkeit.
  • Die fortlaufende Feststellung der Fhtgge schwindigkeit c als unabhängig veränderliche Größe der Funktion von e wird mechanisch mittels einer in Abb. schematisch dargestellten Vorrichtung durchgeführt.
  • Die Bewegung des Punktes mit der unbekanten Geschwindigkeit c wird auf eine Rolle kr übertragen, welche eines der Planetenräder des Differentialgetriebes S verdreht, dessen Satellitenräder mittels einer geeigneten Übersetzung einen auf einer Schraubenspindel geführten KopfH bewegt. Dieser Kopf trägt einen Reibungsläufer B, dessen Drehbewegung auf das zweite Planetenrad des Differentialgetriebes S zurückübertragen wird. Die Reibungsscheibe D dreht sich mittels eines geeigneten Motors Al mit einer bekannten konstanten Geschwindigkeit o. Proportional mit der Verschiebung des Kopfes H wächst die Winkelgeschwindigkeit des Läufers B, bis sie der gegenläufigen Winkelgeschwindigkeit der Rolle K gleich ist und das Satellitenrad des Differentials S zur Ruhe kommt.
  • Da die Winkelgeschwindigkeit der Rolle K der fortschreitenden Geschwindigkeit c proportional ist, kommt nach dem Ausgleich der Winkelgeschwindigkeiten der Planetenräder des Additionsgetriebes S die Beziehung zur Geltung c; (r, o), welche nach geeigneter Wahl der Einheitslvinkelgeschwindigkeit (o der Scheibe D die einfache Form annimmt c=k.r, worin k eine Proportionalitätskonstante ist, welche die Übertragungsverhältnisse im Maßstab des Modells enthält. Auf jede Veränderung der Geschwindigkeit c reagiert die beschriebene Vorrichtung durch Vergrößerung des Halbmessers r, solange kein Ausgleich der Winkel geschwindigkeiten beider Planetenräder erfolgt so daß die Feststellung der Geschwindigkeit fortlaufend und verläßlich auch bei der Messung veränderlicher Geschwindigkeiten erfolgt.
  • Eine solche veränderliche Geschwindigkeit ist eben die Geschwindigkeit des akustisch verfolgten Flugzeuges, selbst wenn dessen wirkliche Fluggeschwindigkeit konstant ist. Deshalb kann für die weitere mechanische Konstruktion der Voreilung nicht einfach die Geschwindigkeit verwendet werden, welche aus der Bewegung des akustischen Zieles längs der Flugbahn bestimmt wird. Dieser Nachteil wird durch die in Abb. 5 beispieIsweise dargestellte Voreilvorrichtung in der Weise beseitigt, daß die Bewegung des akustischen Zieles dauernd mechanisch mit dem veränderlichen Wert der Bahn addiert wird, welche mechanisch als Voreilung konstruiert wird, deren unabhängig veränderliche Größe eine Funktion der in beschriebener Weise aus diesem Additionsresultat der Bewegung des Zieles festgestellten Geschwindigkeit ist.
  • Die Bewegung des akustischen Zieles, welche mittels der Welle 34 und der Ober setzung 63 auf das Planetenrad 64 des Additionsgetriebes übertragen wird, wird zu der mittels der Welle 35 und der Übersetzung 65 auf die Satelliten 66 dieses Getriebes übertragenen Bewegung hinzuaddiert, so daß die resultierende Bewegung des Planetenrades 67 vermittels der Übersetzung 68 auf das Planetenrad 69 des zweiten Differentialgetriebes einwirkt, in welchem die durch das Schnekkenrad 71 auf die Satelliten 72 übertragene Drehbewegung des Reibungsläufers 70 subtrahiert wird. Durch die resultierende Bewegung des Planetenrades 73 wird vermittels der Ober setzung 74 und der Zahnstange 75 der verschiebbare Support 76 des Reibungsläufers 70 aus der Mittellage in der Achse der vom Motor 78 angetriebenen Reibungsscheibe 77 verschoben.
  • Diese Einrichtung entspricht im wesentlichen dem in Abb. 4 dargestellten Schema, so daß die Verschiebung des Reibungsläufers 70 aus der Mittellage in der Achse der Reibungsscheibe 77, nach dem Ausgleich der gegenläufigen Winkelgeschwindigkeit der Planetenräder 69 und 73, im Maßstab des Apparates den Wert der wirklichen Flugzeuggeschwindigkeit angibt, welche mittels der Welle 79 der an geeigneter Stelle des Schaltbrettes des Apparates angeordneten Geschwindigkeitsskala übermittelt wird.
  • Mittels des Zapfens 8o des Supportes 76 wird ein Schublineal 81 mitgenommen, welvlies mit seinem Zapfen 82 in dem mittels der Schraube 84 einstellbaren kleinen Support 83 drehbar gelagert ist. Das Lineal 8 nimmt bei seiner Verdrehung um den Zapfen 82 die Rolle 83 des Zapfens des Steines 86 mit, welcher in der Nut des Supportes 87 gleitet; dieser Support 87 ist in Richtung der Verschiebung des Supportes 76 verschiebbar und mit einer Zahnstange 88 versehen, deren Verschiebung mittels eines Doppelsegmentes 89 und der Übersetzung 90 auf die Welle 39 übertragen wird.
  • Der Stein 86 läuft in eine Zahnstange 91 aus, welche in einem Zahnzylinder 92 auf der Welle 6 i eingreift. Dieser zweite Teil entspricht der mechanischen Durchführung des in Abb. 3 dargestellten Schemas mit dem Unterschied, daß der Maßstab der Schallgeschwindigkeit zwecks Erhöhung der Genauigkeit vergrößert ist. Der Wert der akustischen Entfernung des Flugzeuges 1 wird mittels der Welle in das System hereingebracht, und die zusammengesetzte Bewegung des Supportes 87 wertet dann die Voreilung des Flugzeuges aus, die mittels der Welle 39 einerseits - auf die Zentralorgane des Apparates, anderseits mittels der Übersetzung 65 zur -cyclischen Addition mit der mittels der Welle 34 hereingebrachten Bewegung des abgehorchten Flugzeuges zurückübertragen wird.
  • PATENTANSrRÜCUE: I. Vorrichtung zum akustischen Feststellen der Bestimmungselemente eines nicht sichtbaren Flugzeuges, welches mittels eines Abhorchapparates verfolgt wird, nach dessen akustischen Richtungsangaben auf einer ebenen Zeichenfläche die Projektion der Flugbahn eingezeichnet wird, wobei die akustischen Elemente des verfolgten Zieles sowie auch deren korrigierte Werte in einem geeigneten Maßstab mittels mechanischer Linealsysteme materialisiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Linealsysteme im Innern der Vorrichtung in zueinander parallelen Ebenen von gemeinsamer, durch die Koordinatenursprünge aller Ebenen hindurchgehenden Homographieachse angeordnet sind.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Zielgeschwindigkeit durch den Aus gleich der Winkelgeschwindigkeit zweier Planetenräder- eines Differential- oder ähnlichen Additionsgetriebes erfolgt, und zwar derart, daß auf eines von ihnen mittels einer geeigneten Abwälzvorrichtung die Bewegung des längs der durch ein Lineal im Maßstab des Apparates materialisierten Flugbahn verfolgten Zieles übertragen wird, während das zweite Planetenrad mit der verschiebbaren Rolle eines Reibungsgetriebes verbunden ist, dessen Scheibe mit einer bekannten Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird, wobei die Rolle des Reibungsgetriebes mittels einer geeigneten Übersetzung vom Satellitenrad des erwähnten Differentialgetriebes radial aus der Mitte der Scheibe des Reibungsge. triebes derart verschoben wird, daß beim Ausgleich der gegenläufigen Winkelgeschwindigkeiten der Planetenräder des Differentialgetriebes die Verschubbewegung der Rolle des Reibungsgetriebes zum Stillstand kommt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2829239C1 (de) * 1978-07-04 1983-06-09 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Verfahren und Anordnung zur Erkennung eines anfliegenden Hubschraubers zum Zweck einer Abwehraktion

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2829239C1 (de) * 1978-07-04 1983-06-09 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Verfahren und Anordnung zur Erkennung eines anfliegenden Hubschraubers zum Zweck einer Abwehraktion

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