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Vorrichtung zur Richtungseinstellung von Geräten auf schwankender
Unterlage, insbesondere zum Richten von Geschützrohren Um Geräte auf schwankender
Unterlage, z. B. die Rohre von !Schiffsgeschützen, in einer bestimmten Richtung
eingestellt zu erhalten, bedarf es einer laufenden Verstellung des Geräts um seine
i Richtachsen in der Unterlage nach der Höhe und nach der Seite. Das Gerät behält
sodann unbeschadet dieser Schwankungen der Unterlage die ihm einmal erteilte Lage
zu einem mit der Erde verankert gedachten, d. h. im Raum unbeweglichen Koordinatensystem
unverändert bei, ändert jedoch dauernd seine Lage gegenüber der Unterlage selbst.
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Zur fortlaufenden und selbsttätigen Ermittlung der Korrekturrichtheträge,
die dem Gerät wähnend der Schwankungen der Unterlage so um seine Lagerachsen erteilt
werden müssen, dienen die sog. Koordinatenwandler, das sind Vorrichtungen, vermittels
deren die auf ein feststehendes Horizontalsystem bezogenen Einstellwerte eines Diktators
(Richtungsgeber) in Koordinaten, bezogen auf mit der Unterlage schwingende Richtebenen,
umgewandelt werden. Solche Koordinatenwandler besitzen zwei körperliche Koordinatensysteme
mit gemeinsamem, im Systemträger unbeweglichem Koordinatenurspr ung, wovon das eine
System mit der Unterlage fest, das andere kardanisch verbunden und z. B. durch einen
Kreisel oder ein Pendel dauernd horizontal gehalten, wird. Zwischen die beiden Systeme
ist ein, einen Vektor durch den Koordinatenursprung verkörperndes Bindeglied geschaltet.
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Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist das Bindeglied in den
beiden Koordinatensystemen um je zwei durch den Koordinatenursprung gehende Drehachsen
schwenkbar. Die Achsanordnung des Bindeglieds im stabilisierten Koordinatensystem
ist derjenigen des vorgenannten Diktators z. B. bei Geschützen eines Zielfernrohrs
gleichartig; bezüglich seiner Schwenkachse in dem mit der Unterlage festen Koordinatensystem
ist da,s Bindeglied dem zu ,richtenden Gerät, also etwa einem Geschützrohr, gleichartig
gelagert. Es gibt dessen Richtung an und sei des weiteren als Richtungsweiser oder
Rohrpaxallele bezeichnet. Also bestehen bei den bekannten Geschützrichtanlagen dieser
Art die Achsanordnungen des Richtungsweisers in den beiden Koordinatensystemen des
Koordinatenwandlers
je aus einer senkrechten, der Seitenrichtachse des Geschützes
und des Zielfernrohrs, und je einer van dieser getragenen, der Schildzapfenachse
des Geschützes
und des Zielfernrohrs entsprechenden zweiten Achse.
" Die dem Richtungsweiser des Koordinaten..;
| cvandlers vom Diktator, also dem Zielfe |
| rohr, im Horizontalsystem zufließenden *. |
| auf den Horizont bezogenen Schwenkbe , |
| ' |
| gungen «erden, uni-eu-andelt in Koordinaten;', |
bezogen auf die schwankende Unterlage und zuzüglich der weiteren Bewegungen des
Richtungsweisers um seine Drehachsen im schwingenden System, herrührend ans dessen
Schwankungen, synchron auf das zii richtende Gerät übertragen, das demnach dauernd
mit dem Richtungsweiser mitwandert und auf das Ziel richtig gerichtet ist.
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Die Anlagen der vorgeschriebenen Art arbeiten einwandfrei bis zu einer
Erhöhung des Richtungsweisers von etwa :15'. Bei größeren Erhöhungen, die zur Bekämpfung
von Luftzielen 9o' oder annähernd 9o° betragen können, wird aber die aus den Schwankungen
der Unterlage erforderliche Seitenkorrektur, wenn das Geschütz auch nur um den kleinsten
Winkel seitlich verkantet ist, i So- oder .annähernd i 8o' sein. Solch große
ständigen Korrekturen, die lange Einstellzeiten benötigen, können für Schnellfeuergeschütze
nicht in Kauf genommen --erden. Dazu kommt, daß bei derartig großen Erhöhungen noch
Hemmungen im Koordinatentvandler auftreten können, indem Zapfenreibungen in den
Schwenkachsen des Richtungsu-eisers im schwingenden Koordinatensystem die auf ein
Verstellen hinwirkenden Kraftkomponenten überschreiten und den Richtungsweiser im
schwingenden System sperren. Die Stellung des Richtungsweisers im Raum bleibt dann
nicht gewahrt, er folgt den Schwankungen der Unterlage, und das zu richtende Gerät
(Geschützrohr) bleibt nicht auf das Ziel gerichtet.
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Bei der Anlage nach der Erfindung sind diese Übelstände ausgeschaltet.
Danach ist unter Belassung der Einstellbarkeit des Richtungsweisers im horizontalen
System des Koordinatenwandlers um zwei Achsen, entsprechend der gleichartigen Schwenkbarkeit
des Diktators, z. B. des Zielfernrohrs, der Richtungsweiser im schwingenden System
des Koordinatenwandlers um drei Drehachsen schwenkbar gelagert, wobei noch in. an
sich bekannter Weise die Schwenkarbeit des zu, richtenden Geräts (Geschützrohr;
der des Richtungsweisers im schwingenden System des Koordinatenwandlers gleichartig
ist. Die neuhinzugekonnnene dritte Achse kann zu den beiden anderen Schwenkachsen
in der Reihenfolge beliebig angeordnet und dazu beliebig gerichtet sein. Zweckmäßig
ist es, sie bei Einstellung des Richtungsweisers auf 20- Erhöhung waagerecht, und
zwar in der Erhöhungsebene des Richtungsweisers verlaufend anzuordnen.
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@;, Die Zeichnung veranschaulicht einen Ko-
| natenwandler nach ehr Erfindung in |
| 4C inatischer Darstellung in Verbindung mit |
| 'ei$iem Geschütz. |
In einer senkrechten Bohrung des beispielsweise auf einem Schilt aufgestellten Ständers
i ist ein Zapfen 2 drehbar gelagert, der eine auf der waagerechten Ständerplattform
6 aufruhende Gabel 3 trugt. Um eine zum Schwenkzapfen 2 senkrecli;e Schildzapfenachse
.1 ist ein Zwischenstück 26 drehbar, das ein Schildzapfenpaar 27 trägt, dessen Achse
senkrecht zur Achse -i durch den Schnittpunkt der Achsen 2 und :1 Uni den Scltildz@ipfen
27 ist die Rohrparallele 5 schwenkbar gelagert.
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Ein Ring t i ist mittels des Kardanringes 9 und der beiden zueinander
senkrecht stehenden, im getneinsa,rnen Schnittpunkt der Achsen .1 und 27 sich schneidenden
Kardanachsen 8 und io kardanisch am Ständer t aufgehängt und wird vermittels einer
(nicht gezeichneten) Stabilisierungsvorrichtung, z. B. durch einen Kreisel, dauernd
in waagerechter Lage gehalten. Die Rohrparallele 5 trägt eine uni ihre zur Schwenkachse
27 senkrechte Längsachse drehbare Verlängerung 12. An der Verlängerung 12 der Rohrparallelen
sitzt ein Bügel 13, der um eine durch den, Schnittpunkt der Kardanachse 8, io gehende
Achse 14. schwenkbar mit einem auf dem stabilisierten Ring i i drehbaren hing 15
verbunden ist.
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Die Stellung des Ringes 15 auf dem stabilisierten Ring i i und damit
die Seitenrichtung der Rohrparallele 5-12 kann an der Gradeinteilung 16 dfs Ringes
i i mit Hilfe der Marke 17 des Ringes 15 abgelesen werden. Ein finit Gradeinteilung
versehenes Bogenstück i 8 gibt zusaininen finit der Ablesekante i9 an der Rohrparallelenverlängerung
12 deren Erhöhung gegenüber dem stabilisierten Ring i i an. Die Seitenrichtung der
Gabel 3 im Ständer i ist an der Skala 23 der Plattform 6 mittels des Zeigers 22
zu entnehmen; die Stellung des Zwischenstücks 26 in der Gabel 3 gibt die Zeigervorrichtung
20, 21 und die Stellung der Rohrp@ir2illeleii 5-t2 im Zwischenstück das 13obenstüclk
28 ne1lst Ablesekan 1e 29 an.
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Der Koordinatenwandler besitzt demnach zwei Koordinatensysteme, ein
erstes, die Schwingbewegungen des Ständers i mitni,acbendes, durch die .@nzeigi
vori-ichtungen 22, 23, 2o-21 und 28-29 verkörpertes System und ein zweites, sabili@iertes
System, dargestellt durch die @@nzvi@uvorrichtungen, 16-17 und 18-1y mit iin Schnittpunkt
der Acli@eii 2, .1, 27, 8, io und i-; genfeinsamem Koordinatenursprung. Dies- beiden
Systeme
geben die Richtung der einen Vektor durch ihren Koordinatenursprung
verkörpernden Rohrparallelen 5-12 an. Wird die Rohrparalleie nach Höhe atnd Seite
an den Skalen @8 und 16 .des stabilisierten Systems eingestellt= so geben die Skalen
zo, 28 und z3 des sch-,vingenden Systems diese Werte umgerechnet auf Schiffskoordinaten
an.
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Das Rohr des zu richtenden Geschützes, es können auch deren mehrere
sein, ist, um die Achsen 3o, 3 i und 32 schwenkbar, der Rohrp.aralltlen 5-12
gleichartig gelagert. Die Drehbewegungender Rohrparallelen um ihre drei Schw enkachsen
2, 4 und 27 werden in bekannter Weise unmittelbar durch Fernsteuerung, schematisch
angedeutet durch die Leitungen 33, 34 und 35, oder mittelbar nach dem Folgezeigersystem
auf die entsprechenden Schwenkachsen 3o, 31 und 32 des Geschützrohres übertragen.
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Dia de Einstellung der Rohrparallelen, 5-12 im stabilisierten System
nur um zwei durch die Richtebenen 18 und 16 bestimmten Achsen erfolgt, sie im schwingenden
System jedoch in drei Ebenen schwenkbar ist, so ist sie in letzterem vorläufig überfrei,
d. h. es ist den jeweiligen Reibungsverhältnissen Überlassen, welche von den drei
Schwenkachsen 2, 4 und 27 beim Schwingen des Schiffes oder bei Zieländerungen auf
die Bewegungen ansprechen. An sich ist es belanglos, um welche der Schwingachsen
eine Drehung stattfindet, da bei richtiger Übertragung das Geschütz immer richtig
gerichtet sein wird.
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Es kann aber bei großen Erhöhungen leicht der Fall eintreten, daß
die stabilisierte Schwenkachse 14 gegen die nicht stabilisierte Schwenkachse 4 um
90° verdreht wird, so daß die dritte Achse 27 in die Richtung der Schildzapfen
14 "gerät und dann nicht mehr der ihr zufließenden Bewegung (einer Erhöhungsänderung)
Folge leisten kann. Am Geschütz müßte sodann ebenfalls die dritte Achse 32 als Rohrerhöhungsachse
dienen, könnte aber auch nur eine von der Senkrechten wenig abweichende Höhenrichtbewegung
zulassen.
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Man kann der Rohrparallelen und damit dem Geschütz den überzähligen
Freiheitsgrad dadurch nehmen, daß eine der drei Drehachsen 2, 4 und 27 im schwingenden
System des Koordinatenwandlers gezurrt wird, und zwar zweckmäßig bei kleiner Erhöhung
zum Flachbahnschießen die Achse 27, bei Steilfeuer die Achse z. Dadurch ist jeweils
eine Schwenkmöglichkeit um diejenige Drehachse freigegeben, mittels der das Umstellen
der Rohrparallelen und des Rohrs am raschesten vonstatten geht.
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Um den schnellen Übergang von Flachfeuer zu Steilfeuer nicht zu behindern,
wird dieses wechselweise Kuppeln und Entkuppeln der Schwenkachsen durch eine selbsttätig
wirkende elektrische oder mechanische Vorrichtung bewirkt. In einfacher Weise läßt
sich dies mechanisch dadurch erreichen, daß z:B. die Rohrparallele bei Schwenken
um -die Achse 4 bis zu einer bestimmten Erhöhung, etwa 3o°, in einer (nicht gezeichneten)
an der Gabe13 senkrechten Führung gleitet, wodurch die Achse 27 als Drehachse ausgeschaltet
ist. Beim Einstellen :einer größeren Erhöhung tritt die Rohrparallele aus der Führung
heraus, und die Schwenkmöglichkeit um die Achse 27 ist hergestellt.
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Zum Wiedereinführen der Rohrparallelen in die Führung beim nachherigen
Rückgang zu kleiner Erhöhung ist der obere Auslauf der Führung zweckmäßig verbreitert.
Eine ähnliche Kupplung zwischen der Gabel 3 und dem Ständer i, z. B. ,ein von dem
Zwischenstück 26 gesteuerter, in Rasten der Plattform 6 .eintretender Bolzen
schaltet selbsttätig bei großer Erhöhung die Schwenkmöglichkeit der Gabel 3 um die
Achse 2 im Ständer i aus.
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Auf eine andere Weise wird der überzählige Freiheitsgrad der Vorrichtung
dadurch aufgehoben, daß die Drehungen des Ringes 15 auf dem stabilisierten Ring
i i, also die Seitenrichtung in Erdkoordinaten, und die Drehung des Schwenkzapfens
z mit der Gabel 3 in bezug auf die Plattform 6 durch eine zwangsläufige Kupplung
ständig miteinander erfolgen. Die Kupplungsvorrichtung braucht nicht so beschaffen
zu sein, daß die Ablesungen beider Seitenrichtungen immer miteinander übereinstimmen
(Übersetzung 1: 1), sondern es kann eine wechselnde Übersetzung stattfinden, wobei
nur Bedingung ist, daß die mittlere übersetzumg i : i beträgt.
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Die Kupplung kann eine elektrische oder mechanische sein, elektrisch
etwa so, daß beide Teile einen synchronen Antrieb erhalten oder die Drehung des
einen Teils synchron auf den anderen übertragen wird. Ein Ausführungsbeispiel ,einer
mechanischen Kupplung ist in der Zeichnung veranschaulicht. In der am Ring 15 ,angebrachten
und um den Kardanmittelpunkt kreisförmig gebogenen Führung 36 gleitet ein runder
Stift 37, der an der Gabel 3 befestigt ist und beim Drehen des Ringes 15 auf dem
Ring i i den nicht stabilisierten Drehteil 3 unter Schwenken um die Achse z mitnimmt.