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Gerät zur unmittelbaren Anpeilung von Wärmequellen Zur unmittelbaren
Anpeilung von Gleichlicht aussendenden Wärmequellen mittels einer Empfangsoptik
und einer ultraempfindlichen Zelle ist bereits ein Gerät vorgeschlagen worden, bei
dem die Zelle im Brennpunkt der Empfangsoptik schwingend angeordnet ist, während
gleichzeitig die Empfangsoptik innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches verschwenkt
wird. Zweckmäßijgerweise wird hierbei als Empfangszelle eine Bleisulfidpunktzelle
verwendet, die mit einer Vorspannung betrieben wird. Die Abmessungen dieser Zelle
werden möglichst klein gehalten, um eine geringe schwingende Masse zu erhalten.
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Gute Ergebnisse lassen sich mit einer Optik, z. B. einer Doppelspiegeloptik,
erreichen, die einen Zerstreuungskreis von 0,25 mm oder darunter besitzt, da die
Zelle in diesem Falle etwa 85 ovo der zugeführten Energie aufnimmt.
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Dieses Gerät läßt sich z. B. beim Einschießen mit weittragenden Geschützen
verwenden. Bei weittragendenGeschützen besteht bekanntlich eine große Unsicherhei,t
bei der Feststellung einer Einwirkung der Witterungseinflüsse auf die Geschoßflugweite
und Geschoßflugrichtung. Ein Wirkungsfeuer ist daher auf große Entfernungen nur
möglich nach beobachtetem Einschießen. Das akustische
Peilverfahren
fällt bei großen Entfernungen für die Beobachtung vollkommen aus. Das direkte optische
Peilverfahren hängt von der Sichtseite bei den verschiedenen Witterungsverhältnissen
ab. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Peilung mit Hilfe der Ultrarotfotografie
vorzunehmen.
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Ein derartiges Gerät kann nur zur Peilung von Geschossen verwendet
werden, die z. B. einen ultrarote Strahlen abgebenden Leuchtkörper mit sich führen,
der in einer gewissen Höhe über dem Erdboden zur Entzündung kommt. Diese Strahlungsquelle,
deren ungefähre Lage von vornherein schon bekannt ist, sendet Wärmestrahlen aus,
die durch die schwingen dc Zelle zerhackt werden. Durch das gleichzeitige Schwingen
der Zelle und Verschwenken der Empfangsoptik wird ein Teil des Horizontes abgetastet,
und zwar der Teil, in dem sich die Strahlungsquelle befindet.
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Die für die Zxveclie der Peilung benutzten Leuchtbomben setzten sich
aus den für solche Zwecke üblicllen Nietallsalzen zusammen. Bei der Verwendung von
Zellen, die nur bei Vorhandensein von ultraroten Strahlen ansprechen, besteht nun
die Gefahr, daß die ultrarote Strahlungsdichte dieser Leuchtbomben auf große Entfernungen
nicht ausreicht, um die Zellen mit genügender Genauigkeit zum Ansprechen zu bringen.
Es besteht jedenfalls die Möglichkeit, daß infolge der verhältnismäßig niedrigeren
Temperatur der Leuchtbomhen und der Linienstruktur der Emission der bei ihrer Herstellung
benutzten Metallsalze bei der Verwendung einer Fotozelle mit Caesiumkathode eine
größere Reichweite zu erzielen ist, als mit einer Bleisulfidpunktzelle, da der Empfindlichkeitsbereichder
Caesiumfotozellen im Gebiete dieser Emissionslinien liegt. Aus dem gleichen Grunde
kann auch die Verwendung einer Thallofidzelle in Frage kommen.
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Die Verwendung von derartigen Flächenzellen läßt aber eine ähnliche
hohe Peilgenauigkeit, wie sie mit der Bleisulfidpunlitzelle erreichbar ist, an sich
nicht zu. Von der Peilgenauigkeit hängt aber wiederum die Vernvendungsmöglichkeit
ab.
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Die Erfindung betrifft nun ein Gerät zur unmittelbaren Anpei lung
von Wärmequellen mit Hilfe von Flächenzellen, bei denen der obenerwähnte Mangel
behoben ist. Es ist zwar schon vorgeschlagen worden. bei Geräten zum Orten sich
bewegender Gegenstände mittels elektromagnetischer Strahlung die Bildfläche in mehrere
Felder zu unterteilen. Es werden in Abhängigkeit von der Bestrahlungsintensität
der einzelnen Felder durch strahlungsempfind.i ich NIittel unterschiedliche, der
Bahn des zu ortenden Gegenstandes entsprechende Einstellbewegungen des Aufnahmegerätes
oder zusätzliche Anzeige- bzw. Registriervorrichtungen ausgelöst. Die Felder der
Bildfläche können dabei aus optischen oder quasioptischen, d. h. zur Aufteilung
nicht optischer, beispielsweise ultrakurzxvelliger Strahlung geeigneten Systemen
bestehen, lvelche die einfallende Strahlungsenergie den strahlungsempfindlichen
Organen zuführen. Große Schwierigkeiten bereitet aber bei dieser Anordnung das optische
System und die räumliche Trennung des Lichtstromes.
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Hier bringt die Erfindung nun eine Verbesserung, indem sie ein bestimmtes
optisches Mittel angibt, bei. dessen Anwendung ohne Schwierigkeiten räumlich getrennte
Teillichtströme erhalten werden können.
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Erfindungsgemäß wird in der Brennebene einer Empfangsoptik ein Prisma
angeordnet. das den ankommenden Lichtstrom derart teilt. daß bei einem Verschwenken
des Gerätes das Bild der anzupeilenden Wärmequelle von der einen Seitenfläche des
Prismas über die trennende Kante hinweg zur anderen Seitenfläche wandert und die
beiden dabei entstehenden, räumlich getrennten Teillichtströme zwei Fotozellen zuführt.
Der Peilwinkel ist dann auf einer vorher z. B. nach der Nordsüdrichtung geeichten
Skala in dem Augenblick ablesbar, in welchem die sich in den Fotozellen ergebenden
Ströme den gleichen Betrag aufweisen. Zu diesem Zwecke ist auf der verschnvenkbaren
Empfangsoptik ein Zeiger oder eine Starke befestigt, die gegenüber einer feststehenden
Skala rerschxvenkt wird.
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Dieerzielbare Peilgenauigkeit dieses Gerätes ist, abgesehen von der
genauen Ausführung der trennenden Kante des Umlenkprismas von der Brennweite und
von dem Korrektionszustand des Spiegelsystems abhängig. Das erfindungsgemäße Gerät
bringt außerdem noch den Vorteil mit sich, daß durch die Verwendung einer Flächenzelle
automatisch ein größerer Höhenwinkel erfaßt wird, als es mit einer Bleisulfidpunktzelle
möglich ist. Für die Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Peilaufgabe
ist die Tatsache aber gerade von wesentlicher Bedeutung. Es ist weiterhin auch eine
genaue Ermittlung des Höhervinkels möglich, unter dem die Strahlungsquelle (Leuchtbombe)
erscheint. Das den ankommenden Lichtstrom teilende Prisma muß zu diesem Zwecke durch
eine vierseitige spiegelnde Pyramide ersetzt werden. Zwei einander gegenüberliegende
Seitenflächen dieser Pyramide dienen dann zur Peilung der Seite, während die anderen
beiden Seitenflächen zur Höhenpeilung der anzupeilenden Strahlungsquelle dienen.
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In den Figuren ist der Erfindungsgedanke beispielsweise dargestellt.
Es zeigt Fig. I die Empfangsoptik,
Fig. 2 eine Gleichsbromkompensationsschaltung
ohne Modulation des ankommenden Lichtstromes und Fig. 3 eine Wlechselstromkompensationsschaltung
mit Modulation des ankommenden Lichtstromes.
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Die Empfangsopilk besteht aus einem IIauptspiegel I utid einem Eangspiegel
2. Die von einer nicht mit eingezeichneten Wärmequelle (Leuchtbombe) ausgehenden
Lichtstrahlen werden von dem Hauptspiiegel I aufgefangen und gelangen über den Fangspiegel
2 auf die bei;den Seitenflächen 3 und 4 eines in der Brennebene der Optik angeordneten
Prismaß 5. Der Strahlengang ist eingezeichnet und durch Pfeile verdeutlicht. Es
ist hierbei angenommen, daß der ankommende Lichtstrom zu gleichen Teilen auf die
beiden Seitenflächen 3 und 4 des Prismas 5 fällt. Von den Seitenflächen 3 und 4
gelangt der Lichtstrom auf die Fotokathoden 6 und 7 der beiden Fotozellen 8 und
9.
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Zweckmäßigerweise werden die beiden Fotozellen 8 und 9 als Elektronenvervielfacher
ausgebildet. Die Ausbildung der Fotozellen als Vervielfacher liefert infolge der
Verkleinerung des Verhältnisses Rauschpegel : Signalpegel eine größere - Reichweite.
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Zur Vermeidung eines unbequem hoben Aufwandes an Batterien für den
hohen Spannungsbedarf eities Vervielfachers ilst es zweckmäßig, diesen nur bis zu
einem Verstärkungsgrad auszunutzen, der dadurch gegeben ist, daß die Ausgangsrauschspannung
des Vervielfaches gleich ilstd.efEingangsrau,sehspan,n,unlg eines zusätzlich anzuschaltenden
normalen Ver,sitärkers.
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Es empfiehlt sich weiterhin, eine Modulation des empfangenen Gleichlichtes
einzuführen, um die vorgesehene Zusatzverstärkung möglichst gut ausnutzen zu können.
Diese Modulation kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Sie kann z. B.
durch einen rotierenden Sektor, durch Anbringen eines Rastermodulators vor der Fotokathode
oder durch Einführung eines Steuergitters im Verstärkeraggregat, beispielsweise
vor der Auffangelektrode, erfolgen.
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In der in Fig. 2 dargestellten Kompensationsschaltung ist für jede
Fotozelle 8 und g eine Batterie 10 bzw. II und ein Relais I2 bzw. I3 vorgesehen.
Ferner ist noch ein Anzeigeinstrument 14 vorhanden. Durch die gezeigte Schaltung
wird eine Kompensation des Dunkeistromes und des allgemeinen Streulichtes erreicht
und infolgedessen eine größere Reichweite erzielt.
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Die Benutzung zweier Fotozellen läßt eine voll selbsttätige Feststellung
der genauen Peilrichtung zu unter Erfassung eines großen Winkelbereiches. Zu diesem
Zwecke ist in dem Stromkreis jeder Fotozelle 8 bzw. 9 ein Relais 12 bzw. I3 vorzusehen,
welches bei seinem Ansprechen einen Antrieb in Tätigkeit setzt, der seinerseits
das Gerät so verschwenkt, daß der Lichtfleck über die Prismenkante hinwegwandert.
Durch die Relais I2 bzw. I3 wird das Gerät also jeweils in der erforderlichen Richtung
verschwenkt.
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Gleichzeitig mit dem Beginn des Verschwenkens wird der Ausschlag
des Instrumentes I4 z. B. fotografisch registriert oder dauernd beobachtet. Der
Ausschlag Null gibt die genaue Peilrichtung an. Der im Instrument I4 auftretende
Ausschlag gibt zudem sinnfällig an, in welcher Richtung eine Verschwenkung des Gerätes
vorgenommen werden muß, um den Meßwert der Peilung zu erhalten.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes liegt darin, daß
die genaue Zeitangabe für das Aufleuchten der Wärmequelle (Leuchtbomlble) nicht
erfordlerliGh ist bzw. daß das Abhängigmachen des Beginnes der Schwenkbewegung des
Gerätes von dem Abfeuern des Geschosses entfallen kann. Im vorliegenden Fall erfolgt
ja der Beginn des Verschwenkens völlig selbsttätig jeweils dann, wenn eines der
Relais 12 oder I3 anspricht. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die Leuchtdauer
der anzupeilenden Wärmequellen nur kurz ist.
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Während die Fig. 2 eine Kompensationsschaltung ohne Einführung einer
Modulation darstellt, ist eine Modulation in einer der oben angegebenen Weisen für
dile Kompensationsschaltung nach Fig. 3 erforderlich. Der modulierte Lichtstrom
gelangt hierbei auf die Fotokathode 6 bzw. 7 der Fotozellen 8 bzw. 9.
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Eine Batterie 15 ist mit den Fotozellen 8 und 9 und mit der Mitte
der Primärwicklung 16 eines Übertragers 17 verbunden, in dessen Sekundärkreis das
Instrument 14 liegt. Im Stromkreis der beiden Fotozellen 8 und 9 liegen wiederum
die Relais 12 und I3. Die Kompensation des Dunkelstromes und des allgemeinen Streullichtes,
die selbsttätige Feststellung der genauen Peilrichtung und deren Aufzeichnung erfolgen
auch bei einer Schaltung nach Fig. 3 in der oben bereits beschriebenen Weise.
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Erfolgt die Anpeilung der Wärmequelle unter Verwendung mehrerer getrennt
voneinwander aufgestellter Geräte, so ist es durch trigonomletrische Rechnung möglich,
auch die Entfernung der Wärmequelle aus den Meßwerten zu ermitteln, also eine Ortung
vorzunehmen. Die Schwenkbewegung der verschiedenen Geräte wird dabei gleichzeitig
selbsttätig vorgenommen, es entfallen also auch hierbei alle Maßnahmen, die sonst
zum Erhalten von miteinander vergleichbaren Meßwerten getroffen werden müssen.
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Bei dem oben beschriebenen Beispiel der Beobachtung des Einschießens
von Geschützen stehen für den Peilvorgang mehrere Sekunden zur Verfügung. Das Verschwenken
des Gerätes kann also verhältnismäßig langsam vor sich gehen. Das erfindungsgemäße
Gerät eignet sich aber auch zur Peilung bzw. Ortung des Mündungsfeuers von Geschützen
od. dgl., die in künstlich vernebelten Stellungen aufgestellt sind, oder bei unsichtigem
Wetter. Erforderl'ich ist hierbei allerdings ein verhältnismäßig schnelles Verschwenken
des Gerätes, da das Mündungsfeuer nur kurzzeitig auftritt. Das schnellere Verschwenken
läßt sich durch Einwirkung auf den Schwenkantrieb, z. B. durch Ändern der Spannung,
Ausschalten eines vorher eingeschalteten Widerstandes od. dgl., unschwer erreichen.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet für ein erfindungsgemäßes Gerät betrifft
die Anpeilung von xvegnveisenden Lichtquellen, wie Leuchttürmen, Drehfeuern od.
dgl., von einem fahrenden Schiff oder Flugzeug aus bei unsichtigem Wetter. Nach
Ausführung einer oder mehrerer derartiger Peilungen ist es dann möglich, den richtigen
Kurs einzuhaIten bzw. wiederherzustelien.
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Umgekehrt kann man aber auch die Anpeilung von sich bewegenden, dabei
aber Wärme ausstrahlenden Objekten von einer Beobachtungsstelle aus mit einem erfindungsgemäß
ausgestalteten Gerät vornehmen. Hierfür kommt in erster Linie die Anpeilung bzw.
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Ortung von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen in Frage, und zwar wiederum
bei unsichtigem Wetter bzw. in künstlich vernebeltem Gelände.