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Anordnung zur Aufnahme der Wegzeitkurve von Geschossen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Meßeinrichtung bzw.-anordnung zur gleichzeitigen Messung mehrerer
Flugzeitu7erte eines mit Überschallgeschwindigkeit fliegenden Geschosses über verschiedene
Entfernungen.
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Diese Messungen wurden bisher mit Hilfe von Spulen durchgeführt.
Das vorher magnetisierte Geschoß erzeugt beim Flug durch eine Spule einen Spannungsstoß,
der oszillographisch aufgezeichnet werden kann. Bei Venvendung mehrerer Spulen erhält
man im Oszillogramm eine Reihe von Impulsen, aus denen man bei gleichzeitiger Aufzeichnung
einer Zeitmarke die Flugzeit entnehmen kann.
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Diese Methode ist nur dann anwendbar, wenn es sich um Geschosse handelt,
die eine genügende Eisenmenge besitzen. Da der Durchmesser der Spulen nicht beliebig
groß gemacht werden kann, bleibt die Methode auf den Beginn der Flugbahn beschränkt.
Da aber für die Aufstellung von Schußtafeln gerade Flugzeitwerte über größere Entfernungen
benötigt werden, muß man zur Ergänzung dieses Verfahrens doch noch Messungen Punkt
für Punkt mit der Hippschen Uhr und Kontaktplatte oder aber mit einer von Hand betätigten
Stoppuhr vornehmen, wobei erhebliche Fehler auftreten können.
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Diese schwer ins Gewicht fallenden Nachteile vermeidet die neue Meßeinrichtung
durch Ausnutzung des bekannten physikalischen Effektes der Kopfwelienblldung beim
Flug eines Geschosses mit Uberschallgeschwindigkeit. Die Erfindung besteht in der
Verwendung von Mikrophonen, mit deren Hilfe die Kopfwelle des Geschosses auf seiner
ganzen Bahn an beliebig vielen Punkten über einen Verstärker messend verfolgt wird.
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Zur trägheitslosen Auslösung werden am zweckmäßigsten einstellbare
dynamischFeMikrophone
verwendet. Der~bstand der Membran von den
Polschuhen des Permanentmagneten der Mikrophone wird so gewählt, daß beim Auftreffen
der Kopfwelle des Geschosses auf das Mikrophon genügend große Impulse erhalten werden,
ohne daß jedoch die Membran an den Polschuhen klebenbleibt. Durch den im Ruhezustand
der Membran vergrößerten Abstand ergibt sich bereits eine gewisse Empfindlichkeitsminderung
für Geräusche, deren Intensität kleiner ist als die der Kopfwelle des Geschosses.
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Diese Unterdrückung kleinerer Schallamplituden wird in der nachfolgenden
Verstärkerschaltung noch weitergetrieben durch Vervendung einer Impulsstufe. Bei
entsprechender Einstellung des Verstärkers, insbesondere durch Wahl der negativen
Gittervorspannung des Impulsgliedes, werden die kleinen, an sich durch die Mikrophoneinstellung
bereits geschwächten Schalleindrücke völlig unterdrüclvt. Am Ausgang des Verstärkers,
der also als Amplitudensieb wirkt, treten nur noch die relativ starlsen Kopfwellenimpulse
des Geschosses auf, während alle übrigen Schallerscheinungen beim Schuß völlig unterdrückt
werden. Auf diese Weise lassen sich aus dem komplizierten akustischen Frequenzgemisch
beim Schuß die zur Messung ausschließlich verwendeten Kopfwellenimpulse heraussieben.
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Um einen größeren Teil der Flugbahn des Geschosses messen zu können,
müssen eine Reihe von Mikrophonen aufgestellt werden, die zwechmäßigerxveise sämtlich
parallel geschaltet werden, wodurch besondere Maßnahmen, die einzelnen Mikrophone
gegeneinander zu entkoppeln, entbehrlich werden.
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Die Anordnung am Ausgang des Verstärkers zur Ermittlung der Meßzeiten
kann so getroffen sein, daß jeder Milirophonimpuls eine Uhr mit unmittelbarer Ablesung
steuert, wobei die zuerst ansprechende Uhr die jeweils nachfolgende zur Messung
einschaltet. Oder aber es werden die entsprechenden Impulse durch einen Oszillographen,
ein Registriergerät 0. dgl. zusammen mit einer Zeitmarke aufgezeichnet. Falls der
Ablauf des Registrierpapieres genügend konstant ist, kann auch auf die Zeitmarke
verzichtet werden.
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Aus dem Abstand der aufgezeichneten Impulse der Zeitmarke bzw. der
Plapiergleschlindigkeit ergeben sich die einzelnen Zeitwerte.
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Ist der Abstand der einzelnen Auslösemikrophone bekannt, so läßt sich
für jeden Flugzeitwert auch in dem entsprechenden Intervall die mittlere Geschwindigkeit
des Geschosses errechnen.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Rusführungsbeispiel
dargestellt.
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Abb. I ist die schematische Darstellung der Meßanordnung auf dem
Schießplatz.
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Abb. 2 ist das zugehörige Schaltschema für die Mikrophone.
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Abb. 3 ist eine für die Anordnung verwendbare Verstärkerschaltung.
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Eine Anzahl von Mikrophonen I bis 10 werden auf der Bahn in ausgemessenen
Entfernungen voneinander aufgestellt. Beim Schuß erzeugt die Kopfwdle des Geschosses
2 der Reihe nach an jedem einzelnen Mikrophon einen Spannungsimpuls, der zur Betätigung
der Mikrophone benutzt wird. Da auf die Mikrophone noch andere Schalleindrücke wirksam
sind, ündungsknallwelle usw., ist die Venvendung mehrerer Meßstellen an die Anwendung
von einstellbaren dynamischen Mikrophonen in Verbindung mit einem Verstärker als
Amplitudensieb gebunden. Die Empfindlichkeit der Mikrophone ist bereits so weit
herabgesetzt, daß die Ropfwe] le eine wesentlich höhere Spannung erzeugt als die
in ihrer Intensität wesentlich geringeren anderen Schalleindrücke. Durch diese Maßnahmewerden
die Voraussetzungen geschaffen zur sauberen elektrischen Trennung der Kopfwellenimpulse
von dem übrigen Frequenzgemiscb.
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Das geschieht in einem zwischen dem Registriergerät A und den Mikrophonen
I bis 10 eingeschalteten Verstärker V. Eine Ausführungsmöglichkeit zeigt die Schaltung
nach Abb. 2. Der Verstärker kann mit Transformatorenkopplung oder mit einer Widerstandskondensatorkopplung
a-b-c, d-e-f, wie in Abb. 3 dargestellt, ausgerüstet werden und weist z. B. in der
zweiten Stufe ein Impulsglied auf. Die Impulsstufe wird durch entsprechende Wahl
der Gittervorspannung der Röhre so eingestellt, daß nur die Spannungsspitzen der
Kopfwellenimpulse, die ja größer sind als das übrige Frequenzgemisch, die folgende
röhre beeinflusscn können. Auf diese Weise entfallen alle Störerscheinungen.
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Die durch den Verstärker auftretende Zeitverzögerung geht nicht in
die Messung ein, wenn der Verstärker genügend konstant ist, da ja jeder Kopfwellenimpuls
die gleiche Verzögerung erfährt. Der zeitliche Abstand wird also nicht geändert.
Werden die Kopplungs. glieder der einzelnen Stufen so dimensioniert, daß die Zeitkonstante
etsra gleich der Auswertegenauigkeit der Zeitmessung wird, so erhält man eine fast
rechtwinklige Auslenkung der Oszillographenschleife aus der Nullage, die entsprechend
genau ausgewertet werden kann.
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Die Aufzeichnung der Impulse kann mit einem Schleifenoszillographen
erfolgen, jedoch auch mit jedem beliebigen anderen Registriergerät. Die Schreibeeinrichtung
kann auch durch eine Reihe von Zählwerkes oder -uhren ersetzt werden, an denen die
einzelnen Teilflugzeiten sofort nach dem Schuß angegeben
werden
können. Dadurch wird das Gerit dann in eine Form gebracht, die allen Anforderungen
des praktischen Schießbetriebes in bezug auf Schnelligkeit und sofortige Wertangabe
gerecht wird.
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Beispielsweise kann jeder Mikrophonimpuls eine Uhr mit unmittelbarer
Ablesung steuern, wobei die zuerst ansprechende Uhr die jeweils nachfolgende zur
Messung einschaltet. Das kann so geschehen, daß jedes Mikrophon eine Kippschaltung
steuert, die derart eingerichtet ist, daß sie nach erfolgtem Kippen sowohl die Uhr
betätigt als auch die Umschaltung auf die nächste Uhr oder Ableseeinrichtung vornimmt.
Natürlich kann dieser Effekt auch auf andere Weise ausgenutzt werden. Die geschilderte
Lösung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar.
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Die beschriebene neue Meßeinrichtung hat also gegenüber der Spulenmethode
folgende Vorteile: I. Die Messung kann mit gleichbleibender Genauigkeit auf der
ganzen Bahn durchgeführt werden, solange eine Kopfwelie vorhanden ist.
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2. Es können beliebig viele MJeßstellen verwendet werden, auch auf
größere Entfernungen.
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3. Die Meßeinrichtung ist unabhängig von dem Material der verwendeten
Geschosse.
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4. Vor dem Beschuß ist eine Vorbehandlung der Geschosse, z. B. Magnetisierung
usw., nicht erforderlich.
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5. Die absolut trägheitslose Auslöseeinrichtung vermeidet die bekannten
Fehler anderer mechanischer Auslöseeinrichtungen, z. B.
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Anschlußscheiben. Eine Beeinflussung des Geschosses durch die Meßeinrichtung
tritt nicht auf.
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6. Es kann an einem einzigen Schuß die ganze Flugzeitkurve gemessen
werden.
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7. Wesentliche Munitions- und Zeitersparnisse beim Beschuß.
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Wegen der Veränderlichkeit der Geschwindigkeit des Geschosses auf
der Bahn ändert sich auch der Machscbe Winkel a und damit die Strecke, die das Geschoß
vom Mikrophon entfernt ist beim Auftreffen der Kopfwelle.
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Für diese Entfernung ist auch die Flugbahn des Geschosses maßgebend,
weshalb aus beiden Angaben die registrierte Flugzeit rechnerisch korrigiert werden
muß.
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Ist die Flugbahn nicht bekannt, so kann man sie auch experimentell
dadurch bestimmen, daß man mehrere Flugzeitmessungen auf verschiedene Entfernungen
durchführt. Aus der Differenz der Flugzeitwerte für die glleichen Entfernungen läßt
sich rechnerisch die Flugbahn ermitteln. Man kann die Flugbahn auch durch einen
Beschuß auf nur eine Entfernung ermitteln, wenn man außcr dem eigentlichen Auslösemikrophon
in der Schußbahnmitte seitlich davon ein zweites Mikrophon anordnet. Aus dem Abstand
der Impulse dieser beiden Mikrophone läßt sich auch die Flughöhe des Geschosses
und aus me:hreren derartigen Aufzeichnungen die Flugbahn des Geschosses ermitteln.