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Verfahren und Vorrichtung zur Ermittelung der Vorhaltewinkel beim
Schießen auf sich bewegende Ziele Die Vorhaltewinkel, um welche ein Geschütz beim
Schießen auf Luftziele der Seite und Höhe nach zusätzlich verstellt werden muß,
um das Ziel zu treffen, sind bekanntlich in erster Linie bestimmt durch das Produkt
aus der Geschoßflugzeit und der Winkelgeschwindigkeit, mit welcher das Ziel in einem
Fernrohr in der Seiten- bzw. Höhenrichtung auswandert. Die genauen Formeln für den
Seiten- und Höhenvorhaltewinkel unter Voraussetzung konstanter waagerechter Flughöhe
enthalten dann noch Korrekturfaktoren für dieses Produkt, die die Fehler, welche
durch die Änderungen der Winkelgeschwindigkeit während der Geschoßflugzeit entstehen,
und die Abhängigkeit zwischen dem Höhen- und Seitenvorhaltewinkel berücksichtigen.
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Es sind Recheneinrichtungen bekannt, die diese Formeln genau auswerten.
Für gewöhnlich sind diesen Einrichtungen aber vereinfachte Formeln. zugrunde gelegt,
die nur eine annähernd genaue Ermittlung der Vorhaltegrößen gewährleisten. Aber
auch in diesen Fällen sind die zur Anwendung kommenden Getriebe noch außerordentlich
kompliziert und sehr umständlich zu bedienen; so müssen beispielsweise fortlaufend
zwei Kurbeln proportional den Vorhaltewinkeln bzw. dem Sinus dieser Winkel verstellt
werden. Dabei stehen die von den beiden Kurbeln beeinflußten Getriebe in gegenseitiger
Abhängigkeit zueinander, so daß Fehleinstellungen an der einen Kurbel sich auf beide
Vorhaltewinkel übertragen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die erwähnten Nachteile
dadurch zu umgehen, daß die beim Verfolgen eines Zieles mittels zweier hintereinandergeschalteter
Reibradgetriebe gebildete Beschleunigung, mit .der das Ziel seine Höhen- bzw. Seitenrichtung
ändert, mit zur Errechnung der Vorhaltewinkel verwendet wird. Die Errechnung des
Höhenvorhaltewinkels d a erfolgt dabei nach folgender Formel:
in welcher
die Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung und z die Geschoßflugzeit bedeuten.
Zur Lösung dieser Formel sind bei der vorgeschlagenen Einrichtung zwei Multiplikationsgetriebe
erforderlich, deren Resultatwerte zusammen den Vorhaltewinkel ergeben. Außerdem
muß aber auch noch ein quadratisches Getriebe, z. B. ein Kurvenkörper, vorgesehen
sein zur Ermittlung des Quadrates der Geschoßflugzeit.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung wertet die der genannten Formel
zugrunde liegende mathematische Beziehung in anderer Weise aus; sie dient unter
Ermittelung der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung der Höhen- bzw.
Seitenrichtungsänderung des Zieles und unter Multiplikation von deren Summe mit
der Geschoßflugzeit zur Errechnung desselben Wertes.
Erfindungsgemäß
ist zur Bildung jedes Vorhaltewinkels ein erstes Multiplikationsgetriebe zur Ermittelung
der Änderung der Winkel-g 7 e schwindigkeit während der Geschoßflugzeit vorgesehen,
welches zu diesem Zweck entsprechend der Winkelgeschwindigkeit und entsprechend
der Geschoßflugzeit einstellbar ist. Der Resultatwert des Multiplikationsgetriebes
wird dann zusammen mit der in dem einen Geschwindigkeitswechselgetriebe ermittelten
Winkelgeschwindigkeit der Höhen- bzw. Seitenrichtungsänderung einem zweiten Multiplikationsgetriebe
zugeleitet, welches ebenfalls entsprechend der Geschoßflugzeit einstellbar ist,
so daß dessen Resultatglied den gesuchten Vorhaltewinkel weiterleitet. Es wird also
in der neuen Einrichtung eine mittlereWinkelgeschwindigkeit während der Geschoßflugzeit
gebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß eine funktionelle Veränderung der
Geschoßflugzeit hierbei nicht erforderlich ist. Uni bei der Einstellung der funktionell
hintereinandergeschalteten Geschwindigkeitswechselgetriebe eine gegenseitige Beeinträchtigung
zu vermeiden, können diese Getriebe, z. B. Reibradgetriebe, erfindungsg ein. äß
lediglich durch eine an sich bekannte optische Vergleichseinrichtung, z. B. Folgezeigersvstem,
gekuppelt sein, wobei die in Deckung zu haltenden Teile dieser Vergleichseinrichtung
von den die Winkelgeschwindigkeit in beiden Reibradgetrieben angebenden Gliedern
einstellbar sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung
ausführlich beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt Abb. i eine Ausführungsform der Erfindung.
In den Abb. 2, 3 und 4. sind Abänderungen einzelner Teile der Vorrichtung nach Abb.
i dargestellt.
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In der Abb. i werden der Höhen- und Seitenwinkel, unter denen das
Ziel beim Folgen mittels eines Fernrohres erscheint, fortlaufend auf die Zeiger
i und z, beispielsweise durch bekannte elektrische Fernzeigersysbeme, übertragen.
Die Bewegungen dieser Zeiger i und :2 «-erden in die dargestellte Rechenvorrichtung
eingeführt, indem mit den Zeigern i und -a Gegenzeiger 3 und t, die an den Schneckenrändern
5 und 6 befestigt sind, dauernd in Deckung gehalten werden. Die Nachdrehbewegungen
zur Einstellung der Gegenzeiger 3 und .I könnten unter Vermeidung der elektrischen
übertragung und der Anzeige durch die Zeiger i und 2 auch unmittelbar auf mit der
Einrichtung gekuppelte Fernrohre übertragen werden, derart, daß diese fortwährend
auf das Ziel gerichtet bleiben. Der Gegenzeiger 2 wird mit dem Zeiger i, der den
Seitenwinkel anzeigt, durch die Handkurbel 7 über (las Differentialgetriebe 8, Welle
9 und Schnecke io erstmalig in Dekkung gebracht und darauf fortwährend von der mit
konstanter Geschwindigkeit laufenden Reibscheibe i i nachbewegt, indem das Reibrad
12 durch die Spindel 1d., an deren Mutter 13 es gelagert ist, auf der Reibscheibe
i i in eine Stellung gebracht wird, die der Seitenauswanderungsgeschwindigkeit des
Zieles entspricht. Das Reibradgetriebe 11, 12 bildet also das Integral dieser Geschwindigkeit
über die Zeit, das dann in dem Differentialgetriebe 8 als Änderung des Seitenwinkels
zu der erstmaligen Winkeleinstellung addiert wird. Die Seitenauswanderungsgeschwindigkeit
wird erstmalig durch eine Handkurbel 15 eingestellt, zu welcher in der Folgezeit
die Änderungen dieser Geschwindigkeit von dein Reibradgetriebe 16, 17 in dem Differentialgetriebe
18 addiert werden, indem das Reibrad 16, das an der Mutter i9 der Spindel 20 gelagert
ist, von der Handkurbel -21 entsprechend der Beschleunigung der Seitenauswanderung
eingestellt wird. Nachdem also die Handkurbeln 7 und 15 erstmalig eingestellt worden
sind, erfolgt die Steuerung der Bewegung, die den. Seitenwinkel nachbildet, allein
durch die Handkurbel 21, mit welcher die Winkelbeschleunigung eingestellt wird.
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Diese Winkelbeschleunigung wird über die Kegelräder 22 dem Multiplikationsgetriebe
23 zugeführt, in welchem die Mutter 2,4 durch die Spindel 25 entsprechend verschoben
wird. Die Mutter 24 schwenkt dabei einen Arm 26 um den festen Drehpunkt 27. Gleichzeitig
wird der Schlitten 28 des Multiplikalionsgetriebes 23 von der Welle 29 über Kegelräder
30 und 31', Stirnrad 31, Zahnstange 28' nach einer Funktion der Geschoßflugzeit,
die in noch zu erläuternder Weise gewonnen wird, in waagerechter Richtung verschoben.
Der Schlitten 28 und der Hebelarm 26 verstellen gemeinsam mittels Zapfen 32 den
Schlitten 33 in vertikaler Richtung. Diese Bewegung wird mittels Zahnstange 33',
Stirnrad 34 und Kegelräder 34' auf die Resultatwelle 3 5 übertragen und dann in
dem Differentialgetriebe 36 als automatische Korrektur der augenblicklichen Seitenauswanderungsgeschwindigkeit
zu der mittels Kegelräder 37 und Welle 38 übertragenen Seitenauswanderungsgeschwindigkeit
in dem Differentialgetriebe 36 addiert; die Bewegung der Differentialwelle 39 entspricht
dann einer mittleren Seitenauswanderungsgeschwindigkeit während der Geschoßflugzeit.
Diese wird in dem Multiplikationsgetriebe .Io, das ähnlich wie das Multiplikationsgetriebe
23 gebaut ist, mit der von der Welle 29 über Kegelräder 41 zugeführten Geschoßflugzeit
multipliziert, so daß die Resultatwelle .I2 den Seitenvorhaltewinkel als das Produkt
aus der Geschoßflugzeit und der mittleren Seitenauswanderungsgeschwindigkeit
während
der Geschoßflugzeit weiterleitet, der dann in - nicht dargestellter Weise mit dem
augenblicklichen Seitenwinkel und den eventuellen Korrekturen vereinigt auf einen
Geber für den Seitenschußwinkel übertragen wird.
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In grundsätzlich gleicher Weise wie die beschriebene Errechnung des
Seitenvorhaltewinkels erfolgt auch die Errechnung des Höhenv orhaltewinkels ; der
Gegenzeiger ¢ wird erstmalig durch die Handkurbel43 über das Differentialgetriebe44,
Welle45 und Schnecke 4.6 mit dem Zeiger 2 in Deckung gebracht. Die vertikaleAuswanderungsgeschwindigkeit
wird darauf erstmalig mittels der Handkurbel 47 über das Differentialgetriebe 48
und Spindel 49 auf die Spindelmutter 5o und das mit letzterer verbundene Reibrad
51 übertragen; die Reibscheibe 52 überträgt dann das Integral dieser Geschwindigkeit
über die Zeit, und dieses wird in dem Differentialgetriebe 44 zu dem erstmalig eingestellten
Höhenwinkel addiert. Die weitere genaue Nachsteuerung der Zeigerbewegung erfolgt
dann durch die Handkurbel 53, mit der das Reibrad 54 auf der mit gleichbleibender
- Geschwindigkeit angetriebenen Reibscheibe 55 entsprechend der jeweiligen Hähenauswanderungsbeschleunigung
verschoben wird. Das Integral dieser Beschleunigung über die Zeit wird in dem Differentialgetriebe
48 zu der erstmaligen Einstellung der Auswanderungsgeschwindigkeit addiert.
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Die Beschleunigung der jeweiligen Höhenauswanderung wird über die
Kegelräder 56 und Welle 57 auf das Multiplikationsgetriebe 58 übertragen, das ebenso
wie das Multiplikationsgetriebe 23 von der Welle 29 über Kegelräder 30 gleichzeitig
entsprechend der jeweiligen Geschoßflugzeit eingestellt wird. Die Resultatwelle
59 leitet dann das Produkt als automatische Korrektur der augenblicklichen Höhenauswanderungsgeschwindigkeit
zu einem Differentialgetriebe 6o, wo es zu der augenblicklichen Höhenauswanderungsgeschwindigkeit,
die über Kegelräder 61 und Welle 62 übertragen wird, addiert wird. Die so erhaltene
mittlere Höhenauswanderungsgeschwindigkeitwährend der Geschoßflugzeit wird in dem
Multiplikationsgetriebe 63 mit der von der Welle 2g über Kegelräder 41 und Welle
64 übertragenen Geschoßflugzeit multipliziert und der errechnete Höhenvorhaltewinkel
von der Resultatwelle 65 weitergeleitet und in dem Differentialgetriebe 66 zu dem
augenblicklichen Höhenwinkel, der von der Welle 45 über Kegelräder 67, Welle 68
und Kegelräder 69 übertragen wird, algebraisch addiert. Zu dem so ermittelten
Höhenwinkel muß dann noch der oberhalb der Visierlinie liegende Geschützerhöhungswinkel,
der aus den Schußtafeln ermittelt wird, addiert werden, um den Gesamtschußhöhenwinkel
zu erhalten. Die Vereinigung dieser beiden Winkelbeträge kann in nicht dargestellter
Weise in einem Differentialgetriebe vorgenommen und der Gesamtschußhöhenwinkel dann
mittels eines Fernübertrabg-ungssysterns auf .den Höhenrichtuntrieb des Geschützes
übertragen werden.
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Die Geschoßflugzeit wird in bekannter Weise als Funktion des um den
Vorhaltew inkel verbesserten Höhenwinkels (Höhenwinkel zum Treffpunkt) und der anderweitig
ermittelten Zielhöhe erhalten. Zu diesem Zwecke ist eine Kurventrommel
70 vorgesehen, auf welcher die schußtafelmäßigen Kurven konstanter Höhe in
Funktion von dem Zielhphenwinkel und der Geschoßflugzeit aufgetragen sind. Der Antrieb
der Trommel 7o erfolgt von der entsprechend dem um den Vorhaltewinkel verbesserten
Erhöhungswinkel angetriebenen Differentialwelle 71 über Kegelräder 72, Welle 73
und Kegelräder 74. Dadurch, daß der Zeiger 75 mittels Kurbel 76 und Spindel 77 derart
verschoben wird, daß er stets auf die der jeweilig gemessenen Höhe (entsprechende
Kurve zeigt, wird der Wert der Geschoßflugzeit eingekurbelt, der dann von der Welle
29 in der beschriebenen Weise zu den Multiplikationsgetrieben 23, 40, 58 und 63
geleitet wird.
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In Abb. 2 ist ein anderes Getriebe zur Ermittlung der Geschoßflugzeit
dargestellt. Es enthält im wesentlichen einen Kurvenkörper79 doppelter Krümmung,
der in Abhängigkeit von Zielhöhe, Zielhöhenwinkel und Flugzeit geschnitten ist.
Der Antrieb des Kurvenkörpers 79 erfolgt in gleicher Weise wie in Abb. i
über Kegelräder 74 von der Welle 73 aus entsprechend dem um den Vorhaltewinkel verbesserten
Zielhöhenwinkel. Ein auf der Spindel 8o gelagerter Schlitten 81 wird von der Handkurbel
82 entsprechend der Zielhöhe verschoben; dabei wird die auf dem Schlitten 8i längs
verschiebbar gelagerte Zab:nstange 8.1 mittels des Röllchens 83 um einen der Flugzeit
entsprechenden Betrag nach oben oder unten hin verschoben. Die Zahnstange 84 überträgt
diese Bewegung über das Stirnrad 85 auf die Welle 29 (Abb. i).
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In Abb. 3 ist eine teilweise andere Anordnung zur Ermittlung des Seitenvorhaltewinkels
dargestellt; die Anordnung könnte natÜrlich auch für die- Errechnung des Höhenvorhaltewinkels
verwendet werden. Die Einstellung des Gegenzeigers 3 erfolgt in ganz derselben Weise
wie in Abb. i von der Reibscheibe i i aus über das Reibrad 12; die Reibradwelle
86 führt über die Kegelräder 87 zu dem Differentialgetriebe 8 (Abb. i). Die Verstellung
des Reibrades 12 geschieht hier jedoch allein durch die Handkurbel 88. Die
Bewegung der Handkurbel 88, die der Winkelgeschwindigkeit
der Seitenauswanderung
des Zieles entspricht, wird mittels Schneckengetriebe 89 auf den Zeiger 9o und gleichzeitig,
ähnlich wie in Abb. i, mittels Kegelräder 37 und Welle 38 auf das Differentialgetriebe
36 übertragen. Die Bewegung des Zeigers 9o wird von dem mit dem Schneckenrad 9i
verbundenen Gegenzeiger 92 nachgebildet, indem die Schnecke 93 von einem Reibradgetriebe
17 angetrieben wird, dessen Reibrad ebenso. wie in Abb, i von der Handkurbel 21
aus gemäß der jeweiligen Beschleunigung der nachzubildenden Bewegung eingestellt
wird. Mittels Kegelräder 22 werden die Bewegungen der Handkurbel 21 wieder auf das
Multiplikationsge triebe 23 übertragen, in das gleichzeitig von der Welle 29 die
Geschoßflugzeit eingeleitet wird. Die Resultatwelle 35 geht wieder zu dem Differentialgetriebe
36, in welchem diese automatische Korrektur der augenblicklichen Seitenaaswanderungsgeschwindigkeit
zu der von der Welle 38 übertragenen Seitenauswan derungsgeschwindigkeit addiert
wird. Dieser Wert wird in dem zweiten Multiplikationsgetriebe 4o mit der durch die
Welle :I1' eingeführten Geschoßflugzeit multipliziert, und die Resultatwelle 4.2
überträgt dann den ermittelten Seitenvorhaltewinkel in der oben beschriebenen Weise
weiter.
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In der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform wird die Beschleunigung,
mit der das Ziel der Höhe bzw. der Seite nach auswandert, graphisch ermittelt. Die
bei der Nach- j drehung des Folgezeigers 2 (Abb. i) eingestellte Verschiebung des
Reibrades 12 auf der Reibscheibe i i proportional der Seitenauswanderungsgeschwindigkeit
wird einer Spindel 95 zugeführt, die dementsprechend einen mit der Spindelmutter
96 verbundenen Schreibstift verschiebt. Dieser zeichnet auf ein von einem Uhrwerk
oder Motor 97 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in. Richtung des Pfeiles 98 bewegtes
Papierband 99 den Verlauf der Auswanderungsgeschwindigkeit auf, beispielsweise die
Kurve ioo. Der Winkel, den j die Tangente im jeweilig aufgezeichneten Punkt mit
der Richtung der Spindel 95 bildet, f ist dann ein Maß für die Beschleunigung, mit
der die Seitenauswanderung erfolgt. Mittels Kurbel ioi und Spindel io2 wird die
Mutter 103 verschoben, so daß ein an ihr befestigter, in einer Nut des Arms
104 gleitender Zapfen io5 die Scheibe io6 derart dreht, daß die auf dieser Scheibe
verzeichneten Parallelen in Richtung der Tangente an die- Geschwindigkeitskurve
eingestellt werden. Die Bewegung der Kurbel loi ist dann proportional der Be- i
schleunigung und kann über die Kegelräder 107 zu einem Multiplikationsgetriebe
23 geführt werden, ebenso wie in Abb. i und 2.