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Geschoßflugzeitmesser Die#vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Geschoßflugzeitmesser mit Zeitbestimmung durch Spannungsmessung an Kondensatoren,
die während der zu bestimmenden Zeitabschnitte aufgeladen werden.
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Derartige Einrichtungen sind notwendig und werden in weitem Umfange
gebraucht zur Bestimmung der Anfangsgeschwindigkeit von Geschossen. Aus der mittleren
Geschwingingkeit innerhalb des abgegrenzten Teils der Geschoßflugbahn wird dabei
nach Erfahrungswerten auf die Mündungsgeschwindigkeit geschlossen. Die Meßstrecke
wird heute bei Geschützen entweder durch Rahmen begrenzt, deren gitterartig aufgespannter
Draht vom Geschoß zerrissen wird, oder durch Spulen, in denen vom vorher längs magnetisierten
Geschoß charakteristische elektrische Spannungsstöße induziert werfen. Als Zeitmeßgerät
wird weitgehend der Boulengéapparat benutzt, wobei die Höhe gemessen wird, die ein
frei fallender Stab während der Meßzeit und einer daran anschließenden Disjunktionszeit
erreicht. Während der Disjunktionszeit fällt ein zweiter Stab auf einen Teller und
löst dadurch ein Messer aus. das in den vorbeifallenden ersten Stab die Meßkerbe
schlägt.
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Der Boulengéapparat hat einige schwerwiegende Nachteile, die seine
Benutzung für den vorliegenden Zweck erschweren. Der wesentlichste erhellt aus seiner
oben kurz angedeuteten Wirkungsweise. Dier Apparat ist außerordentlich, empfindlich
gegen Erschütterungen, die gerade beim Schießen besonders stark auftreten. Er stellt
ferner hohe Anforderungen an die Stabilität und Starrheit seiner Standebene. Auch
diese Forderung ist gerade beim Messen der Geschoßgeschwindigkeit auf Schießplätzen
und im Felde kaum. ausreichend zu erfüllen. Schließlich wird die Meßgenauigkeit
des Boulengéapparats sofort sehr schlecht wenn nicht eine ganze Anzahl von Bedienungsvorschriften
sorgfältig
von einem gut geschulten, nicht immer zur Verfügung stehenden Personal beachtet
wird.
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Um daher den Boulengéapparat durch ein handliches Gerät ohne seine
Mängel zu ersetzen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. daß mit
einer beliebigen, einfachen Anordnung von an sich geringer Genauigkeit die kurzen
Differenzzeiten gemessen werden, die zwischen den beiden Anfängen und den beiden
Enden der gesuchten Flugzeit und einer bekannten Normalzeit entstehen, wenn die
Normalzeit in die Nähe der Flugzeit gelegt wird. Dabei wird das Wesen der Erfindung
darin gesehen, daß jeder der beiden stromunterbrechenden Kontakte eines Helmholtzpendels
in Reihe geschaltet ist mit einer Stromquelle, einem Widerstand und einem Kondensator,
welcher durch ein Durchschußgitter o. dgl. überbrückt ist, und daß der Abstand der
beiden Kontakte voneinander so groß gewählt ist, daß die Zeit, die das Pendel beim
Durchlau-fen dieses Abstandes braucht, annähernd gleich ist der Zeit, die das Geschoß
zum Durchfliegen der Meßstrecke braucht.
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Iim folgenden wird zur Erläuterung dieses Erfindungsgedankens ein
Reispiel breschrieben.
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Durch den Abschuß wird in bekannter Weise über einen Luftstoßunterbrecher,
Rohrkontakt oder Mündungsdraht ein Pendelunterbrecher. z. B. ein Helmholtzpendel,
ausgelöst. Ein solches Gerät besteht in der Hauptsache aus einem sehr schweren Gewicht,
das an einer mit geringer Reibung gelagerten Pendelstange hängt und mit bestimmtem
Ausschlagswinkel an einem Elektromagneten aufgehängt ist, Nach Abschalten des Erregerstromes
schwingt das Pendel über einer oder mehreren Bahnen, auf der Mehrere Kontakte verschiebbar
angeordnet sind. Die Kontakthebel werden nacheinander vom Pendelkörper umgeschlagen.
Mit dem Helmholtzpendel ist es damit möglich, eine Normalzeit mit der hohen Genautigkeit
und Konstanz von IO-5 bis IO-6 Sek. in wählbarem Abstand vom Ausschlataugenblick
des Haltemagneten zu erzeugen.
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Der Anfang der Meßstrecke, im einfachsten Falle cin Gitterralmen,
dessen Drähte zerschossen werden, ist in einer solchen Entfernung von der Mündung
aufgebaut, daß ein erster Pendelkontakt z. B. 5 Millisekunden nach dem Durchschießen
des ersten Gitterrahmens geöffnet wird. Die ungefähre Ausrechnung dieser passenden
Entfernung macht keine Schwierigkeiten, weil der Solltvert der Geschoßgeschwindigkeit
meist bekannt ist und das Helmholtzpendel leicht gereicht werden kann. Das Ende
der Meßstrecke, im einfachsten Falle ein zweiter Gitterrahmen, ist analog so aufgebaut,
daß ein zweiter Pendelkontakt um vielleicht die gleichen 5 Millisekunden nach dem
voraussichtlichen Durchschießen des zweiten Gitterrahmens geöffnet wird.
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Die Normalzeit zwischen den beiden Kontaktunterbrechungen muß genau
bekannt, konstant und von etwa gleicher Größe wie die Flugzeit sein. Wenn nun mit
t1 die kurze Differenzzeit zwischen dem Durchschießen des ersten Gitterrahmens und
dem Öffnen des ersten Pendelkontaktes bezeichnet wird und wenn die entsprechende
Differenzzeit am Ende der Normalzeit to genannt wird, dann ergibt sich die gesuchte
Meßzeit f aus der einfachen Gleichung : t = t, f, t2.
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Hierin ist tp die als bekannt und konstant vorausgesetzte Normalzeit
des helmholtzpendels, die gegeben ist durch das aufeinanderfolgende öffnen der beiden
Kontakte.
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Zur Zeitmessung möge die bekannte Methode der Kondensatoraufladung
benutzt werden, für die ein einfaches, handliches und gegen Erschütterungen miempfindliches
Gerät aufgebaut werden kann. Ein Kondensator, der über den ersten Gitterrahmen kurzgeschlossen
wird, beginnt nun erfindungsgemäß beim Zerreißen des Gitters, sich aus einer Gleichstronquelle
über einen passenden Widerstand in einem induktions freien Stromkreis aufzuladen.
In Serie mit dem Rondensator liegt der erste Pendelkontakt, so daß die Aufladung
unterbrochen wird, wenn das Pendel dessen Hebel umschlägt. Ein zweiter Kondensator,
der über den zweiten Gitterrahmen kurzgeschlossen wird, beginnt beim Zerreißen des
zweiten Gitters, sich aus der gleichen Spannungsquelle und über den gleichen Widerstand
aufzuladen, und zwar so lange, bis der zweite Kontakt des Pendels. der mit dem zweiten
Kondensator in Serie liegt, geöffnet tvird.
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Die beiden Ladespannungen sind demnach ein Maß für die beiden Differenzzeiten
t1 und t2. die je etwa 5 Millisekunden betragen mögen, während die gesuchte Meßzeit
ebenso wie die Normalzeit z. B. 100 Millisekunden lang sein möge. Die Messung von
t, und 12 braucht nur auf 1% genau zu sein, damit die gesuchte Zeit t im genannten
Zahlenbeispiel auf 0.05% genau angegeben werden kann.
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Eine solche Genauigkeit von 1% ist mit der einfachen Kondensatiormethode
ohne weiteres zu erreichen. Dabei genügt die Bestimmung der Ladespannungen mit einem
leistungslos messenden Voltmeter. Derartige Geräte, bei denen die Meßspannung dem
Gitter
einer Röhre zugeführt wird, sind handelsüblich und einfach.
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Wenn statt der Gitterrahmen die obenerwähnten Luftspulen verwendet
werden sollen, dann kann die Aufladung der beiden Kondensatoren leicht aus der Anodenspannung
einer Elektronen- oder Ionenröhre erfolgen. Diese Möglichkeit ist deswegen wertvoll,
weil für die in den Spulen erzeugten Spannungsstößre in jedem Falle eine Verstärkeranordnung
gebraucht wird. Auch hier ist es zweckmäßig, die beiden Kondensatoren aus dem gleichen
Stromkreis aufzuladen. Mit Hilfe von weiteren Pendelkontakten kann daher in der
Pause zwischen den beiden Aufladungen der erste Kondensator aus dem Stromkreis ab-
und der zweite zugeschaltet werden.
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Die ganze Meßanordnung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren benutzt
wird, besteht demnach aus dem Pendel, den beiden Kondensatoren, dem Rohrvoltmeter
und gegebenenfalls einem Verstärker. Allie diese Instrumente nehmen nicht viel Platz
ein.
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Die ganze Einrichtung läßt sich also so zusamm ! enbauen, daß lein
handliches Glerät entsteht. Ein solcher Flugzeitenmesser stellt im Gegensatz zum
Boulengéaparat keine hohen Anforderungen weder an die Stabilität seiner Standebene
oder an die Abschirmung gegen den Abschußknall noch an die Sorgfalt und Schulung
des Bedienungspersonals.