DE744583C - Vorrichtung zur Betrachtung und Messung der Geschwindigkeit bzw. der Entfernung - Google Patents

Vorrichtung zur Betrachtung und Messung der Geschwindigkeit bzw. der Entfernung

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DE744583C
DE744583C DEP80077D DEP0080077D DE744583C DE 744583 C DE744583 C DE 744583C DE P80077 D DEP80077 D DE P80077D DE P0080077 D DEP0080077 D DE P0080077D DE 744583 C DE744583 C DE 744583C
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DEP80077D
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Albert Patin
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Betrachtung und Messung der Geschwindigkeit bzw. der Entfernung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betrachtung und Messung der Geschwindigkeit bzw. der Entfernung von relativ zum Beobachter bewegten Körpern, wobei vorzugsweise an den Fall der Bewegung eines Flugzeuges gegenüber der Erdoberfläche unter Beobachtung vom Flugzeug aus gedacht wird. Bei der Entfernungsmessung von Flugzeugen für Zwecke der Flugabwehr sind Vorrichtungen üblich, die zur Erzielung einer raumparallaktischen Betrachtung von einer verhältnismäßig großen Basis Gebrauch machen, durch welche das Auge zwei verschiedene Raumbilder des Flugzeuges erhält. Dabei werden durch eine Nachstellung der Objektive beide Bilder zur Deckung gebracht, wobei der hierfür erforderliche Nachstellwinkel ein Maß für die Entfernung des anvisierten Flugzeuges bildet. Optische Meßgeräte mit einer Basis von mehreren Metern lassen sich jedoch auf Fluzeugen praktisch nicht unterbringen, so daß für diese eine kleinere Meßvorrichtung notwendig wird.
  • Hierfür gibt die Erfindung eine vorteilhafte Ausführungsform an. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß, wenn die Betrachtung eines relativ zum Beobachter be-.wegten Körpers intermittierend erfolgt, zwischein zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Betrachtnngsbildern die räumliche Parallaxe st herrscht, die gleich ist jenem Weg, den der Beobachtungsort und der Körper relativ zueinander während der Betrachtungspaus e, die im folgenden als Dunkelperiode bezeichnet werden wird, zurückgelegt haben. Für einen im Flugzeug befindlichen Beobachter ergibt sich so eine Beobachtungsparallaxe von z. B.
  • 10 rn, wenn er das gleiche Bodenobjekt kurzzeitig. in Abständen von je 1/10 Sekunde betrachtet. Infolgedessen besteht die Möglichkeit zur raumparallalitiscllen Betrachtung des Objekts während der Bewegunsdauer, menn die aufeinanderfolgenden Betrachtungsbilder abwechselnd dem rechten und dem linken auge des Beobachters zugeführt wrden, sofern der Bildwechsel genügend schell vor sich geht, um zufolge der Tragheit des Sehorgans zu einer Verschmelzung der Einzelbilder zu führen.
  • Diese Verhältnisse treffen nun auch dann zu, wenn, wie es die Erfindung vorschlägt, die Betrachtung mit bewaffnetem Auge mittels eines Doppeliernorohres erfolgt, dessen beide Lichtwege abwechselnd verdeckt werden, wobei zwischen der Verdeckung eines und der Öffnung des andern Lichtweges eine gemeiinsame Dunkelperiode liegt. Ordnet man in jedem der Einzelrohre in der dem Objektiv-und Okularsystem gemeinsamen Brennebene in der von Zielrohren her bekannten Art je eine Strichmarke an, von dellen mindestens eine quer durch das Gesichts-feld verschiebbar ist, so treten bei der beschriebenen intermittierenden Betrachtung des relatiy zum Betrachtuingsort bewegten Objekts die folgenden Erscheinungen auf. Befinden sich beide Marken an der gleichen Stelle des Gesichtsfeldes, so pendelt das Fernrohrbild in der Be'vegungsrichtung um eine bestimmte Strecke s't hin und her, was hei gen2gend schellem Bildwechsel als erbreiterung der Marke in der Bewegunsrichtung empfunden wird, Verschiebt man nun die cine der beiden marken, so kann nian es erreichen, daß die Verbreiterung der strichmarke kompensiert und diese als Strich der tatsächlichen Dicke wahrgenommen wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Strichmarke in der Bewegungsrichtung um die obige Strecke s't verschoben wird.
  • Zwischen dieser Verschiebungsstrecke und dem Weg st, den das objekt oder der Beopbachtungsort während einer Dunkelperiode zurücklegen, besteht die Beziehung : st=s't/ß, worin ß die Fernrohrvergrößerung. somit eine Instrumentenkonstante bedeutet. wurde die Dauer der Dunkelperiode mit Iln sec. bemessen, so beträgt die stundengeschwindigkeit v des Beobachtungsorts#oder Objekts: v=s't (3600 n/ß), worin die Größe innerhabl der Klammer sich wiederum als Instrumentenkonstante darstellt, so daß bei Kenntnis dieser Konstante aus der Verschiebungsstrecke der Strichmarke unmittelbawr die Geschwindigkeit bestimmt werden kann.
  • Zu diesem Zwecke erfolgt die Verschiebung der strichmarke mittels einer Mikrometerschraube, an der selbstverständlich eatweder das Verschiebungsmaß oder aber infolge entsprechender Eichungunmittelbar die Stunden- oder Sekundengeschwindigkeit abgelesen werden kann. Um zu vermeiden, daß das Doppelfernrohr zwecks Ablesung der erwähnten Skala vom Auge abgesetzt werden muß, kann erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise die Abbildung der Skala im Gesichtsfeld des Fernrohrs selbst erfolgen.
  • Eine Fehlerquelle dieser messung ergibt sich daraus, daß die Bewegung des Beobaclltungsortes oder Objektes während der Hellperioden nicht aussetzt. Erfindungsgemäß wird der Meßfehler dadurch sehr klein gehalten, da die gemeinsamen dunkelperioden beider Rohre wesentlich länger als die Heliperioden bemessen werden. Beispielsweise sollen die gemeinsamen Dunkelperioden um mindestens eine Größenordnung länger als die hellperioden sein.
  • Die beschriebene Vorrichtung mit der intermittierenden Abdeckung der beiden Rohre eines Domppelfernrohres eignet sich auch für die Zwecke der Winkelmessung, auch in diesem Falle ist in beiden Rohren in der gemeinsamen Schärfeebene des objektivs und des Okulars je eine, in diesem Falle feststebende Strichmarke anzuordnen. Bei Betrachtung eines relativ zum Beobachtungsort bewegten objekts pendelt das Fernrhrbild in der Bewegunsrichtung und kann erfindungsgemäß dadurch zum Stillstand gebracht bzw. die scheinbare Verbreiterung der Strichmarke kann dadurch kompensiert werden, daß die Visierrichtungen beider Robre in der Objektebene zum Schnitt gebracht werden. Infolgedessen ist die hierzu notwendige Drehung der Visierrichtung eines rohrs oder auch beider Rohre nichts anderes als der Visierwinkel. Der Drehwinkel α läßt sich selbstverständlich an einer Skala ablesen, die auch im Tangensmaß geeicht sein kann. Auch hier ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Skala im Gesichtsfeld des Fernorhrs abgebildet wird, so daß sie ohne Absetzen des Instraments abgelesen werden kann.
  • Die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung und die Vorrichtung zur Winkelmessung können erfindungsgemäß in einem einzigen Instirument dadurch vereinigt sein, daß das Gesichtsld beider Rohre in zwei Hälften unterteilt ist. so daß die Strichmarke in der einen Halfte durch Verschiebung und in der anderen durch Drehung der Visicrrichtung zur Deckung gebracht wird. Ein solches kombiniertes Instrument kann erfindungsgemäß so eingerichtet sein, daß statt der Ablesung des Visierwinkels unmittelbar die Ablesung der Entfernung erfolgt. Dies wird dadurch erreicht. daß am Winkelmesser eine mehrteilige Skala angebracht ist, die iii Entfernungswerten oder Höhenwerten gemäß der Beziehung geeicht ist? h = 1/2 st # tang α.
  • Jedem Skalenteil oder jeder Zahlenreihe liegen andere Werte von st zugrunde. Es ist nun die Einrichtung getroffen, daß bei Einstellung des Geschwindigkeitsmessers zwangsläufig jene Skalenreihe des Winkelmessers freigegeben oder ins Gesichtsfeld gerückt wird, die auf Grund des eben ermittelten st-Wertes berechnet wurde, so daß unmittelbar die Ablesung der Entfernung oder Höhe erfolgt.
  • Die beschriebene Entfernungsmessung läßt sich auch dann ausführen, wenn nicht nur der Beobachtungsort bewegt ist, sondern auch der Gegenstand dessen Entfernung vom Beobachtungsort bestimmt werden soll. Einen Beispielsfall bildet die Höhenmessung eines Flugzeuges von einem anderen Flugzeug aus, wobei sich das Beobachtungsflugzeug oberhalb des beobachteten Flugzeuges befindet. t In diesem Falle sind nach dem beschriebenen Verfahren zwei Entfernungen zu bestimmen: die Entfernung des Beobachtungsflugzeuges vom Grund und die Entfernung des beobachteten Flugzeuges vom Beobachtungsflugzeug.
  • Die Differenz beider Meßergebnisse gibt die Höhe des beobachteten Flugzeugs über Grund an. Selbstverständlich setzt diese Messung voraus, daß das Beobachtungsflugzeug während der Vornahme der beiden Messungen weder seine Flughöhe noch seine Geschrvindigkeit erheblich verändert.
  • Die neuen Vorrichtungen bieten gegenüber den bekannten auch dann den Vorzug erheblicher Beobachtungsempfindlichkeit, Y;enn Bewegungsrichtung und Betrachtungsrichtung zusammenfallen. Deshalb läßt sich damit auch eine messung des Anflugs von Zielen vornehmen, indem man die Entifernung von dem angeflogenen Ziel oder auch die Höhe über Grund beim Landen, insbesondere bei sehr hohen Landungsgeschwindigkeiten, genau feststellen kann. Zu diesem Zweck werden zwei Zielmarken nebeneinander, hintlereinander oder übereinander an dem angeflogeneu Ziel angebracht und die optischen Achsen der Rohre des Doppel fernrohrs so gegeneinander geneigt, daß sich die betrachteten Zielmarken überdecken, wenn eine bestimmte Entfernung von dem Ziel oder eine bestimmte Höhe über Grund erreicht ist. Statt physischer Zielmarken können auch die optisch vom bewegten beobachtungsort aus auf Idem Grund erzeugten Abbildungen solcher Marken dienen. Dem Grund gleichwertig ist auch eine Wasseroberfläche. Ohne intermittierende Absdeclu2ng und Freigabe der beiden Gesichtsfelder wäre der exakte Augenblick der Überdeckung nur schwer zu erkennen, während dies hier leicht der Fall ist, weil die Bilder der Ziel, marke sich vor der erreichten Überdeckung zu bewegen scheinen und im Augenblick der Überdeckung zur Ruhe gelangen.
  • Die Verdeckung und Öffnung der Lichtwege erfolgt beispielsweise durch eine kleine rotierende Flügelbelnde, die mittels eines Uhrwerks in stetige Umdrehungen versetzt wird und abwechselnd die eine Okularlinse des Fernrohres abdeckt und die andere freigibt. Die Umdrehungszahl der Blende ist zweckmäigerweise regelbar, da bei größerer Flughöhe eine größere Parallaxe erwünscht ist und andererseits die Parallaxe be gegebener Umdrehungsgeschwindigkeit der Flügelblende mit zunehmen, der Fluggeschwindigkeit wächst, PATENTANSPRÜVCHE: 1. Vorrichtung zur Betrachtung und Messung der Geschwindigkeit bzw. Entfernung von relativ zum Beobachter bewegten Körpern, gekennzeichnet durch ein Doppelfernrohr, dessen beide Lichtwege abwechselnd verdeckt werden, wobei zwischen der Verdeckung eines und der Öffnung des anderen Lichtwegs eine geineinsarne Dunkelperiode liegt.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennziechnet, daß die gemeinsamen Dunkelperioden beider Rohre um mindestens eine Größenordnung länger als die hellperioden sind.
    3. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den dem Objektiv- und Okularsystem gemeinsamen Brennebenen beider Rohre je eine Marke angebracht ist und mindestens eine der marken mittels Feintrieb quer durch das Gesichtsfeld einstellbar ist.
    4. Vorrichtung zur geschwindigkeitsm-essung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine- Ableseskala für die Einstellung der Marke im Gesichts feld des Fernrohrs derart abgebildet ist, daß sie ohne Absetzen des Fernrohrs vom Alge des Beobachters abgelesen werden kanal.
    5. Vorrichtung zur Winkelmessung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den dem Objektiv-und Okularsystem gemeinsamen Brennebenen je eine feststehende Marke angebracht ist und mindestens die Visierrichtung eines Einzelrohrs derart drehbar ist, daß sie sich mit der Visierrichtung des anderen schneidet.
    6. Vorrichtung zur Winkelmessung nach den Ansprüchen I, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ableseskala für die Drehung der Visierrichtung im Gesichtsfeld des Fernrohrs derart abgebildet ist, daß sie ohne Absetzen des Fern, rohrs vom Auge des Beobachters abgelesen werden kann.
    7. Vorrichtung zur Geschwindigkeits-und Winkelmessung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesichtsfelder beider Einzelfernrohre in zwei Hälften unterteilt und die eine für die Geschwindigkeitsmessung, die andere für die Winkelmessung eiligerichtet ist.
    8. Vorrichtung zur Geschwindigkeits-und Entfernungsmessung nach den An sprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelmesser mit einer mehrteiligen, unmittelbar in Entfernungen geeichten Skala versehen ist und durch die Geschwindibkeitsmessung der ihr entsprechende Skalenteil der Entferniingsskala zwangsläufig eingeschaltet oder freigegeben wird. g. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Einzelrohre des Doppelfernrohrs miteinander einen derartigen Winikel einschließen, daß die Überdeckung zweier ortsfest angebrachter oder vom bewegten Beobachtungsort aus optisch auf dem Grund oder einer Wasserfläche erzeugter Zielmarken dann erreicht wird, wenn der bewegte Beobachtungsort eine bestimmte Entfernung von den Zielmarken oder eine bestimmte Höhe erreicht.
    Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.
DEP80077D 1939-12-01 1939-12-01 Vorrichtung zur Betrachtung und Messung der Geschwindigkeit bzw. der Entfernung Expired DE744583C (de)

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