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Einrichtung zur Bestimmung der Bahnelemente eines beweglichen Zieles
Die Erfindung bezieht sich auf einen sowohl in seinem Aufbau als auch in seiner
Bedienung einfachen Rechner zur Bestimmung der Elemente einer ebenen Zielbahn. Er
ist vorzugsweise zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit und des Relativkurses
eines Seezieles hinsichtlich des eigenen, in Fahrt befindlichen Schiffes geeignet,
kann jedoch auch beim Torpedoschießen sowie beim Schießen nach außerhalb der H.orizontaleben:e
befindlichen Zielen (Luftzielen) Anwendung finden.
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Für die Bestimmung der Bahnelemente solcher Ziele sind Einrichtungen
bekanntgeworden, bei denen mit den durch laufende Zerlegung des Zielfahrtvektors
gemäß dem Ziellagenwinkel erhaltenen Komponenten, nämlich einer zur Visierrichtung
parallelen und einer zu ihr senkrechten Komponente, die Entfernung der Zielseitenwinkel
und der mit diesem sich um gleiche Beträge ändernde Ziellagenwinkel weitergebildet
werden.
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Hierzu ist bei den bisherigen Ausführungen ein aus dem Nullpunkt verschiebbarer
und durch seine Verschiebungsrichtung und durch seinen Verschiebungsbetrag ein den
Zielfahrtvektor nachbildender Schieber vorgesehen, der seinerseits, und zwar in
der Visierrichtung, unmittelbar und andererseits über ein Divisionsgetriebe, das
den vom Schieber abgenommenen Eingangsart durch die Zielentfernung dividiert, zwei
Reibradgetriebe beeinflußt, von denen laufend ein zweiter den Zielpunkt nachbildender
Schieber @entsprechend der Entfernungsänderung längs einer Führung eingestellt und
diese entsprechend der Änderung des Zielseitenwinkels bzw. Zielhöhenwinkel geschwenkt
wird.
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Die Erfindung betrifft eine Lösung, die in der Bedienung und im konstruktiven
Aufbau besonders einfach ist und u.. a. ein gesondertes Divisionsgetriebe für die
Bildung der zeitlichen Änderung des Zielseitenwinkels bzw. des Zielhöhenwinkels
entbehrlich macht, vielmehr hierfür ein ohnehin vorgesehenes Reibradgetriebe mitbenutzt.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß zur Nachbildung des
Zielfahrtvektors ein gemäß der Zielgeschwindigkeit angetriebenes Reibrad dient und
dieses gegenüber einer von ihm angetriebenen Reibscheibe, z. B. mittels eines Schlittens,
entsprechend der Zielentfernung exzentrisch verschiebbar und gegen diese Verschiebungsrichtung
mit seiner Radebene (entsprechend dem Ziellagenwinkel schwenkbar ist, so daß die
Reibscheibe eine Drehung entsprechend der Änderung der Zielrichtung und eine zweite,
ebenfalls von der Reibrolle angetriebene Reibscheibe oder Reibwalze, deren Umlaufachse
senkrecht zur Richtung der genannten exzentrischen Verschiebung liegt, seine Drehung
proportional der Entfernungsänderung erfährt. Diese Resultatbewegungen werden
z.
B. in Differentialgetrieben zu den ursprünglichen Werten der Zielentfernung und
Zielrichtung addiert und dann in einer optischen Vergleichseinrichtung, z. B. in
Folge'; zeigersystemen, mit den gemessenen Wert` für die Zielentfernung und Zielrichtung
5ö# lange verglichen, bis sich übereinstimmung ergibt. Alsdann entsprechen die ursprünglich
empirisch eingeführten Werte der Zielgeschwindigkeit bzw. dem Kurswinkel des Zieles.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung ausführlicher
erläutert, in -welcher Fig. i zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse dient
und Fig. 2 eine schematische Ausführungsform der Recheneinrichtung zeigt.
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In Fig. i sei Z das Ziel, z. B. ein Schiff, welches von dem Beobachtungsort
O, z. B. eigenem Schiff, die Entfernung Et und die Seitenrichtung at hinsichtlich
:einer beliebigen Bezugsrichtung 0A besitzt. Das Ziel Z bewegt sich auf seiner punktiert
angedeuteten Bahn mit der relativen Zielgeschwindigkeit v,t unter dem Ziellagenwinkel
ßt. Mit Et
und Eat sind die Komponenten der Zielfahrt in und senkrecht zur
Zielrichtung OZ bezeichnet. Hierbei ist:
worin ßo den Ziellagenwinkel zur Zeit t= o bedeutet und ßt sich aus der Bezielugg
ßt = ß" -j- ßt ergibt. Aus der Integration dieser Komponenten erhält man
unter Berücksichtigung der Integrationskonstanten die Zielentfernung und Zielrichtung
zur Zeit t fortlaufend gemäß folgenden Gleichungen:
Solange die relative Fahrgeschwindigkeit v, konstant ist und auch der Kurs des Zieles
sich nicht ändert, bleibt auch die Bewegungsgröße v, # E, -welche das Ziel um den
Beobachtungspunkt o besitzt, konstant. Die Summe der Winkel a und ß ist dann ebenfalls
konstant.
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In der Einrichtung gemäß Fig.2 -wird die um den ortsfesten Punkt o
frei drehbar gelagerte Reibscheibe i von dem Reibrad 2 angetrieben. Dieses Reibrad
ist mit seiner Umlaufachse 3 in einem Ring q. gelagert, der seinerseits drehbar
an dem verschiebbaren Schlitten 5 angeordnet ist. Der Schlitten 5 kann mittels der
Spindel 6 parallel mit sich selbst nach oben und unten so verschoben werden, daß
der Berührungspunkt Z zwischen Ydem Reibrad 2 und der Reibscheibe i in Rich-;tüng
des Durchmessers D-IJ von dem Drehpunkt o der Scheibe einen Abstand entsprechend
der augenblicklichen Zielentfernung besitzt. Der Antrieb des Reibrades 2 erfolgt
über Kegelrad 3', den zwischen Führungsrollen des Schlittens 5 gelagerten, außen
und innen verzahnten Ring 7, Kegelräder 8, 9 und io von der ortsfest gelagerten
Welle i i aus, auf welcher das Kegelrad i o in einer Nut axial verschiebbar befestigt
ist. Die Welle i i wird fortlaufend entsprechend der Zielgeschwindigkeit v, gedreht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient als Antrieb ein dauernd laufender
Motor 12 mit aus Reibscheibe 13 und dieser gegenüber exzentrisch verschiebbarem
Reibrad 13' bestehendem Geschwindigkeitswechselgetriebe. Das Reibrad 13' ist ebenfalls
auf ,einer Nut der Welle i i axial verschiebbar befestigt 'und wird durch die Mutter
14 einer von der Handkurbel 15 aus drehbaren Spindel 14' entsprechend der relativen
Zielgeschwindigkeit v, verschoben. Letztere wird an der Skala 16 gegenüber einer
festen Marke 16' angezeigt.
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Die Ebene des Reibrades 2 kann hinsichtlich der Richtung OZ um den
Ziellagenwinkel ß geschwenkt werden, indem der Ring q. über eine an seinem Umfang
vorgesehene Verzahnung von der Schnecke 17 und der Welle 18 gedreht wird. Diese
Verschwenkung der Radebene erfolgt über Differentialgetriebe 19 zunächst von der
Handkurbel 20 entsprechend einem geschätzten Betrag. Ebenso wird an der Handkurbel
15 zunächst 1 eine geschätzte Zielgeschwindigkeit eingestellt. Das Reibrad
2 treibt dann die Scheibe i entsprechend der senkrecht zur Visierrichtung vorhandenen
Fahrgeschwindigkeitskomponente vt # sin (ß, + ßt) an, so daß, da ja 1 der Schlitten
5 relativ zur Reibscheibe i entsprechend der Zielentfernung E exzentrisch verschoben
steht, die Reibscheibe i sich mit der Winkelgeschwindigkeit
dreht. Diese Drehbewegung wird mittels der beiden Kegelräderpaare 21 und 22 in dem
Differentialgetriebe i9 der mittels Handkurbel vorgenommenen Ersteinstellung der
Welle 18 überlagert, so daß sich in der Folgezeit auch der das Reibrad 2 tragende
Haltering q. entsprechend der vorgenannten Winkelgeschwindigkeit des Visierstrahles
dreht. An der Skala 18' wird dabei gegenüber einer festen Marke der Ziellagenwinkel
ß angezeigt.
Oberhalb des Reibrades -2 und in Berührung mit diesem
ist .eine Reibwalze 23 so an dem Schlitten gelagert, daß die Umlaufachse-24 dieser
Reibwalze horizontal und senkrecht zu der Richtung LT-D liegt, in welcher der Schlitten
5 relativ zu der Scheibe i verschoben wird. Diese Reibwalze wird von dem Reibrad
2 mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben, die proportional der zeitliche Entfernungsänderung
A=vt # cos (ßo -f- A
ist. Diese Bewegung der Reibwalze 23 wird durch einen
mechanischen Verstärker in Form des Nachlaufmotors 25 über Kegelräder 26, Stirnräder
27 und Differentialgetriebe 28 .auf die Spinde16 übertragen, welche den Schlitten
5 entsprechend der Entfernung verschiebt. Der Motor ist zu diesem Zweck an die Kontakteinrichtung
29 angeschlossen, deren Hauptkontakt auf der Welle 2¢ angeordnet ist und deren Gegenkontakte
von dem Motor 25 über die Zahnräder 26 und 27, Welle 30 und Kegelräder 3 i' in der
üblichen Weise nachgedreht werden. Die Handkurbel 31 dient lediglich zur Einstellung
der Integrationskonstante E'o. Die Gesamtbewegung der Spindel 6 wird über Kegelräder
.32 auf die Gegenzeiger 33 seines Folgezeigersystems übertragen, dessen Hauptzeiger
33' @entsprechend der gemessenen und z. B. durch ein elektrisches Fernübertragungssystem
auf die Zeiger 33' übertragenen Entfernung eingestellt werden.
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Auch die Drehung der Reibscheibe i wird über Kegelräder 3¢, Welle
35 und Kegelräder 36 auf die Giegenzeiger 37 eines zweiten Folgezeigersystems übertragen,
dessen Hauptzeiger 37' z. B. durch :ein elektrisches Fernübertragungssystementsprechend
der anderweitig gemessenen Seitenrichtung a des Zieles eingestellt werden.
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Nach der erstmaligen Einstellung der Integrationskonstanten E'o und
ao mittels der Handkurbeln 31 und 2o bildet die Recheneinrichtung fortlaufend die
sich infolge der Zielbewegung ,ändernden Entfernungs- und Seitenrichtungswerte weiter.
Wenn die mittels Handkurbeln 15 und 20 eingestellten Größen v, und ß0 nicht richtig
gewählt werden, so werden die Folgezeiger 37 auswandern, weil die ermittelten Integralwerte
nicht mit den fortlaufenden Messungen übereinstimmen. Diese Übereinstimmung wird
dann durch entsprechende Korrektur der Einstellungen an den Handrädern 15 und 20
erzielt, wobei sich dann nach ganz kurzer Zeit die richtigen Werte für die Zielgeschwindigkeit
v, und für den Winkelßo ergeben. Die Recheneinrichtung ermittelt dann, solange das
Ziel seine Bewegungsdaten nicht ändert, die Zielentfernung und Zielrichtung absolut
richtig weiter, was insbesondere für das Schießen .iaeh zeitweise unsichtbaren Zielen
bekanntlich von großer Bedeutung ist.