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Richtvorrichtung Beim Schießen auf bewegte Ziele wird die Geschoßflugzeüt
bei der Zielbewegung durch den Vorhalt der Waffe für Seite und Höhe berücksichtigt.
Als Maß für die Geschwindigkeit des Zieles kann, beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit
der Visierlinie dienen. Diese Winkelgeschwindigkeit ist also aus den Winkelgeschwindigkeiten
co der Seiten- und Höhenrichtachsen eines dauernd auf das Ziel gerichteten Visiers
bestimmbar. Werden diese mit der aus der jeweiligen Zielentfernung bestimmten Geschoßflugzei.t
t multipliziert, so ergeben,die Produkte cot die Vonhalltwinkel a der Waffe für
Seite und Höhe, welche Differentialvorrichtungen auf die Richtantriebe der Waffe
zur Berichtigung ihrer Seiten- und Höhenrichtwerte gegeben werden.
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Bei hohen: Ziel- und Feuergeschwindigkeiten, wie sie z. B. bei der
Flugabwehr vorliegen, erfordert die laufende Vorhalteinstellung der Waffe große
Aufmerksamkeit und Schnelligkeit des Handelns beim Bedienungspersonal.
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Es sind bereits Anordnungen zum Einstellen des Vorhaltes für eine
auf der Ober- oder Unterlafette angebrachte Zieleinrichtung bekannt, bei denen der
Vorhalt auf Grund der Richtwinkelgeschwindigkeit und der Geschoßflugzeit elektrisch
ermittelt wird. Bei einer bekannten Anordnung wird die Winkelgeschwindigkeit
(o
mit der Geschoßflugzeit t in einem Gerät multipliziert, das aus einem mit der Winkelgeschwindigkeit
angetriebenen Kranz von permanenten Magneten und aus einem diesen zugeordneten federgefesselten
und einen Zeiger tragenden Metallzylinder besteht, der gemäß der Geschoßflugzeit
t relativ zum Magnetkranz axial verschiebbar ist. Die entsprechend der Wirbelstrombildung
im Metallzylinder, d. h. gemäß dem Produkt oot, verstellte Zeigerspitze spielt im
Blickfeld des Visiers und ersetzt dessen Fadenkreuz. Hierbei besteht aber der Nachteil,
daß gerade bei größeren Vorhalten das Gesichtsfeld des Visiers stark beschränkt
wird, was bei rascher Zielaufnahme Schwierigkeiten bereiten kann.
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In Kommandoapparaten mit elektrischer Übertragung der ermittelten.
Richtwerte an größere Geschütze zum Schießen auf bewegte Ziele ist es auch bereits
bekannt, das Zwischenprodukt aus Richtwinkelgeschwindigkeit o) des Visiers und Geschoßflugzeit
t mittels einer mit der Winkelgeschwindigkeit angetriebenen Tachometermaschine,
deren Bürsten entsprechend der Geschoßflugzeit t verstellt werden, durch eine Spannung
auszudrücken. Diese Spannung wird aber nicht unmittelbar zur selbsttätigen Einstellung
des Vorhaltes zwischen Waffe und Visier ver-,,vendet, sondern nach Weiterverarbeitung
zu einer den einzustellenden Seiten- oder Höhenrichtwinkel des Geschützes ausdrückenden
Spannung auf das Geschütz übertragen, wo sie mittels eines Anzeigeinstruments nach
einer Nullmethode zur Einstellung des Geschützes von Hand dient.
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Es ist in der Feuerleittechnik auch bekannt, daß sich durch Einstellung
des Abgriffes eines Potentiometers das Produkt zweier Faktoren durch eine Spannung
ausdrücken läßt, indem der eine Faktor als Spannung an das Potentiometer gelegt
und die Einstellung des Abgriffes desselben gemäß dem zweiten Faktor vorgenommen
wird.
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Andererseits ist es bei Anordnungen zur Einstellung des Vorhaltes
für eine auf der Oberlafette angebrachte Zieleinrichtung bekannt, in dem Richtantrieb
der Waffe ein Differential einzuschalten, über das mittels eines Handrades der anderweitig
ermittelte Vorhaltbetrag eingeführt wird. Damit dabei aber das Visier nicht mit
der Waffe geschwenkt wird und auf das Ziel gerichtet bleibt, wird es gegenüber der
Waffe jeweils um einen dem Vorhalt gleichen Betrag zurückgeschwenkt.
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Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zur Einstellung des Vorhaltes
für eine auf der Ober- oder Unterlafette angebrachte Zieleinrichtung. bei der zum
Teil an sich bekannte Merkmale in besonders vorteilhafter und einfacher Weise vereinigt
sind und die Einstellung des Vorhaltes auf Grund der Richtwinkelgeschwindigkeit
und der Geschoßflugzeit auf elektrischem Wege selbsttätig vorgenommen wird. Die
Erfindung besteht darin, daß der über ein zwischen Richthandrad und Richtzahnkranz
(Seite oder Höhe) eingeschaltetes Differential zu gebende Vor-1-1 durch einen das
Visier um den Vorhalt.betrag zurückstellenden -Motor eingedreht wird, dessen Verstellung
abhängig ist von der durch eine Vergleichseinrichtung feststellbaren Differenz zwischen
dem Sollbetrag und dem nachgesteuerten Istbetrag des Vorhaltes.
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Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele nachstehend
beschrieben und durch die Zeichnung erläutert. In der letzteren stellt dar Fig.
i ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßenRichtvorrichtung, bei welchem Waffe
und Visier getrennt auf der gemeinsamen Unterlafette aufgestellt sind und die Einstellung
des Vorhaltes der Waffe halb selbsttätig erfolgt, Fig.2 eine der Fig.i ähnliche
Richtvorrichtung, bei welcher jedoch die Einstellung des Vorhaltes der Waffe voll
selbsttätig erfolgt, Fig.3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung,
bei welcher das Visier mit der Plattform der Waffe seitlich geschwenkt wird und
die Einstellung des Seitenvorhaltes der Waffe voll selbsttätig erfolgt, Fig. d.
ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung für die voll selbsttätige
Einstellung des Höhenvorhaltes der Waffe unter Zugrundelegung der in Fig. 3 gewählten
Anordnung von Waffe und Visier, Fig. 5 ein schematisches Ausführungsbeispiel für
die Steuerung des Vorhalteinstellmotors mittels gittergesteuerter Gas- oder Dampfentladungsgefäße.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel bleibt die Visierlinie
D-_3 des Visierrohres i durch entsprechendes Verstellen des Richthandrades 2, das
über Schneckenwelle 3 mit dem Zahnkranz des Visiersockels d. in Antriebsverbindung
steht, dauernd auf das Ziel gerichtet erhalten Das Ric:hthandrad 2 sei beispielsweise
das Seitenrichthandrad. Die in Fig. i wiedergegebene Anordnung ändert sich jedoch
grundsätzlich nicht, wenn an Stelle des Seitenrichtv organges der Höhenrichtvorgang
zugrunde gelegt wird. Die Welle des Richthandrades 2 arbeitet über ein Kegelradpaar
und eine Verbindungswelle auf das linke Sonnenrad des Differentialgetriebes Das
rechte Sonnenrad desselben treibt über
ein Kegelradpaar die Schneckenwelle
6 an, welche in die Verzahnung des Seitenrichtkrarizes 7 der Waffe eingreift. Bleibt
die Planetenradachse des Differentialgetriebes 5 in Ruhe, so folgt das Geschützrohr
8' genau der Richtbewegung des Visierroahres z.
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Der aus dem Produkt der Seitenrichtwinkelgeschwindigkeit der Visierlinie
und der aus der anderweitig bestimmten Zielentfernung abgeleiteten Gesohoßflugzeit
ermittelte Seitenvorhaltwinkel ß wind über das Planetenrad in das Differentialgetriebe
5 hineingedreht, so daß die Schußlinie 0-T jeweils um diesen Winkel gegenüber
der im Zeitpunkt des Abschusses geltenden Ziellinie 0-A je nach dem Auswanderungssinn
des Zieles herausgeschwenkt wird. Unter Vernachlässigung des Parallaxfehlers ist
aber die Ziellinie 0-A der Waffe mit der Ziellinie 0-A des Visiers
parallel. Das Ziel bewege sich auf der durch A-T gelegten Geraden von links nach
rechts, wobei A .die Abschußpunkt- und T die Treffpunktlage des Zieles
sei.
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Der Vorhaltwinkel. für Seite und Höhe wurde bisher z. B. aus Tabellen.,
oder Rechengeräten ermittelt und am Handrad 34 unter Beobachtung der Winkelskala
für den Vorhalt eingestellt. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine gewisse Zeit
für das Zustandekommen der.übertragungbzw. Einstellungu dischkeßt die Gefahr von.
Ablese- und Übertragungsfehlern in sich.
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Um auch diese Mängel und Fehlerquellen zu beseitigen, erfolgt bei
der erfi.ndungsgemäßenv Richtvorrichtungdie Einstellung des Vorhaltes der Waffe
halb oder sogar voll selbsttätig und wird dies mit einfachen Mitteln bzw. geringem
zusätzlichem Aufwand erreicht.
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Nach der Erfindung wird eine ein Maß für die Richtwinkelgeschwin.digkeit
des Visiiers über Grund gebende Spannung in einer Multiplikationseinrichtung mit
einer der Gesachoßflugzeit entsprechenden Größe multipliziert; die das Produkt,
also ein Maß für den Sollvorhalt der Waffe wiedergebende Spannung wird über eine
Differentialvorrichtung mit einer zweiten, den Istvorhalt der Waffe kennzeichnenden
Spannung über eine Differentialvorrichtung verglichen. Die elektrischen Größen sind
so bemessen, däß bei übereinstimmung von Ist- und Sollvorhalt der Waffe die Differentialvorrichtung
neutral eiangestellt ist, während beim Überwiegen des Ist- oder Sollwertes für den
Vorhalt die Differentialvorrichtung in dem einen oder anderen Sinn die neutrale
Einstellung verläßt.
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Diese Differentialvorrichtung ist beim halb selbsttätigen Betrieb
als Anzeigevorrichtung ausgebildet, deren Zeiger durch entsprechendes Nachstellen
des Handrades für die Vor-Kalteinstellung der Waffe dauernd mit einer festen Nullmarke`
in Deckung zu halten ist. Da die Kenntnis -der wahren Größe des Vorhaltwinkels zur
richtigen Bedienung dieses Vorhalthandrades.- grundsätzlich nicht erforderlich ist,
sind auch Übertragungsfehler ausgeschlossen; ferner läßt sich der Vorhalt sehr einfach
überwachen, so daß Änderungen des Sollvorhaltwinkels fast gleichzeitig auf den "Richtantrieb
der Waffe übertragen werden können.
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Die erfindungsgemäße Einsrichtung kann auch für eiine voll selbsttätige
Einstellung des Vorhaltes ,der Waffe verwendet werden. In diesem Falle ist die Differentialvorrichtung
mit einem Umsteuerorgan zu vereinigen oder selbst als solches auszubilden. Dieses
Umsteuerorgan schaltet einen Motor zum Einstellen des Vorhaltes der Waffe in dem
einen oder rranaderen Drehsinn so lange ein, bis Übereinstimmung zwischen Ist- und
Sollvorhalt hergestellt ist und infolgedessen das in die neutrale Stellung zurückgekehrte
Umsteuerorgan diesen Motor stillsetzt.
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Die für die halb oder voll selbsttätige Einstellurnig des Vorhaltes
der Waffe erforderliche zusätzliche Einrichtung wird besonders ein, fach, wenn zur
Darstellung des Soll- und Istwertes des Vorhaltes. Gleichspannungen herangezogen
werden, deren Amplituden sich mit den Absolutwerten des Vorhaltes ändern, während
die Polarität der Gleichspannungen sich mit der Richtung des Vorhaltes ändert. Die
beiden Gleichspannungen werden über die als, stromrichtungsempfindliches Anzeige-oder
Umsteuerosgan;ausgebildete.Differentialvorr.ichtung gegeneinandergeschaltet. Zur
Erzeugung einer der Richtwinkelgeschwindigkeitdes Visiers über Grund verhältnisgleichen
Gleichspannung verwendet man vorteilhaft einen Gleichstromtachodynamo.
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Im Au.sführungsbei,spiel der Fig. r ist daher mit der Welle des Richthandrades
z ein Gleiichstromtachodynamo g gekuppelt, dessen Ankerspannung einen Spannungsteiler
ro speist, dessen Abgriff entsprechend der Flugzeit t des Geschosses einstellbar
ist. Die abgegriffene Spannung stellt ein Maß für das Produkt aus Seitenrichtwinkelgeschwindigkeit
co des Visiers über Grund und Geschoßflugzeit t dar. Da das Visier mit dem Ziel
durch Verstellen des Handrades. a dauernd in Deckung gehalten wird, ist die Richtwinkelgeschwindigkeit
des Visiers auch gleich der betreffenden Winkelgeschwindigkeit des Zieles, und das
als Abgriffspannung des Spannungsteilers ro erhaltene Produkt stellt den Sollwert
des Seitenvorhaltwinkels a für die Waffe dar. Bei der Vorhalterrechnung sollen die
übrigen zur Berücksichtigung des Vorhaltwertes dienenden Faktoren, wie sie sich
z. B.
aus der Ballistik des Geschosses ergeben, außer Betracht bleiben,
da sie zur Erläuterung des Erfindungsgedankens nicht wesentlich sind.
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Die dem Sollwert des Vorhaltwinkels entsprechende Gleichspannung,
deren Polarität von dem Drehsinn des Tacliodvnarnos abhängig ist, ist über ein stromriclitungsmpfindliches
Nullinstrument i2 gegen eine Gleichspannung geschaltet, die von einem mit konstanter
Gleichspannung gespeisten Spannungsteiler abgegriffen wird. Der Abgriff dieses Spannungsteilers
ist mit der Welle des Handrades 34 über Schnecke und Zahnkranz verstellbar. Die
Abgriffstellen sind so gelegt, daß beim Vorhaltwinkel lull der Waffe auch die Spannung
zwischen den Abgriffstellen den Wert Null hat. Je nachdem die Schußlinie 0-T im
Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn aus der Ziellinie 0--d herausgeschivenkt wurde,
hat die nun zwischen deal Abgriffstellen auftretende Spannung die eine oder die
andere Polarität, -während die Amplitude der abgegriffenen Spannung von dem Absolutbetrag
des jeweils eingestellten @'orhaltwinkels der Waffe abhängig ist. Die elektrischen
Größen der Schaltung sind so bemessen. daß die von den Spannungsteilern io und i
i abgegriffenen Gleichspannungen immer dann gleiche Amplituden besitzen, iwen:n
der Sollvorhaltwinkel mit dem Istvorhaltwinkel der Waffe übereinstimmt. Da bei gleicher
Richtung des Ist- und Sollvorhaltes die Spannungen nach der getroffenen Voraussetzung
entgegengesetzte Polarität aufweisen, fließt dann über das Nullinstrument kein Ausgleichstrom;
der Zeiger nimmt also die durch die feste Nullmarke am Instrument kenntlich gemachte
neutrale Stellung ein. Wird nun der Sollvorhalt größer oder kleiner, so schlägt
der Zeiger des Nullinstruinents nach der einen oder anderen Richtung aus und gibt
damit Aufschluß, in -welchem Sinn das Handrad 3.1. betätigt -werden muß. Dabei ist
es zweckmäßig, dem Zeigerausschlag und der notwendigen Handradbewegung gleichen
Drehsinn zuzuordnen.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung
des Vorhaltes der Waffe voll selbsttätig. Soweit die Anordnung reit der in Fg. i
übereinstimmt. wurden für die einzelnen Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Auch
der Richtvorgang ist grundsätzlich der gleiche, -wie für Fig. i bereits erläutert.
Der Unterschied besteht iedoch darin., daß die Differentialvorrichtung zum Vergleich
der beiden Spannungen nicht als stromrichtungsempfindliches Anzeigeorgan (Nullinstrument
12), sondern als polarisiertes Relais 13d, 131' ausgebildet ist. über die Relaiswicklung
13" sind die beiden Ist- und Sollvorhalt kennzeichnenden Gleiclispannungeil gegeneinandergeschaltet.
Te nachdem die eine oder andere Spannung überwiegt, geht der Relaisanker
13" in die eine oder in die andere Arbeitsstellung und schaltet einen Motor
für die Einstellung des Vorhaltes auf Rechts- oder Linkslauf. Im Beispielsfalle
ist der Stromkreis eines Gleichstrommotors über die Arbeitskontakte des polarisierten
Relais und den Relaisanker 131' geführt. Legt sich der Relaisanker 13" gegen
den unteren Arbeitskontakt. so verläuft der -Motorstromkreis vom Pluspol über den
Anker 1.1., die Feldwicklung i5'° und den Relaisanker i3" nach dem 'Minuspol, der
-Motor ist damit beispielsweise auf Rechtslauf geschaltet. In der ol3;:ren Schaltstellung
des Relaisankers 13" ist die Feldwicklung i50 für Linkslauf des Motors mit
dem Anker 14 in Reihe geschaltet. Sobald der Istwert mit dem Sollwert des Vorhaltes
der Waffe wieder übereinstimmt, wird der über die Relaiswicklung 13" fließende '
Ausgieichstrom Null, der Relaisanker 13F kehrt, gegebenenfalls unter dem Einfluß
von Rückstellfedern, in die neutrale Lage zurück und schaltet den -Motor -wieder
ab.
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Anstatt den -Motor unmittelbar durch das polarisierte Relais zu schalten,
kann über den Relaisanker 131' auch ein Steuerstromkreis geführt werden, welcher
Relais oder Schützen für die Steuerung des Vorhalteinstellmotors betätigt. Die Stromart
dieses Motors ist also grundsätzlich gleichgültig. Ebenso könnte dieser Motor dauernd
in einer Drehrichtung durchlaufen und mit Hilfe eines elektromagnetisch gesteuerten
Wendegetriebes für die Dauer des Anziehens des Relaisankers 13s an die Planetenradwelle
des Differentialgetriebes 5 angekuppelt -werden.
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Der Tachodynamo g kann auch durch einen Flielil@ra.ftregler ersetzt
-werden, der eine Hilfsspannung in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit des
Richtliandrades 2 verändert. Diese Hilfsspannung kann auch eine Wechselspannung
sein, ebenso kann auch die den Istvorhalt kennzeichnende Spannung eine Wechselspannung
sein, die in Abhängigleit von der Relativstellung des Geschützrolires 8 zum Visierrolir
i veränderbar ist. Es kann auch freigestellt bleiben, -welche charakteristische
Größe (Amplitude, Frequenz, Phase-) der Wechselspannung verändert -wird. Wesentlich
ist nur, daß beim übereinstimmen von Ist- und Sollwert des \'orlialtes die elektrische
Differentialvorrichtung durch die beiden Vergleichsspannungen neutral eingestellt
ist. Je nach der Art der veränderlichen charakteristischen Größen kann die Differentialvorrichtung
also z. B. auch eine Brückenschaltung, ein Differentialtransformator od. dgl. sein.
Sie kann beispieksweise
auch, wie es in Fig. 5 in starker Schematisierung
veranschaulicht ist, zur Steuerung der Gitter zweier entgegengesetzt parallel geschalteter
gas- oder dampfgefüllter Entladungsgefäße 36, 37, welche den Vörhalteinstellmotor
14 speisen, herangezogen werden. 35 ist die Vergleichseinrichtung, welcher der Istvorhaltbetraag
alst und der Sollvorhal:tabetrag osott alis Spannung zugeführt werden. Sie regelt
die Gitterspannung der beiden Entladungsgefäße 36 und 37, derart, daß deren Zündzeitpunkt
und damit deren Anodenstrom dem Ist- bzw. dem Sollvorhaltbetrag entspricht. Der
Vorhalteinstellmotor läuft demnach so lange im Nahdrehsinn, bis beide Spannungen
gleich groß geworden sind.
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In den Fig. 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße
Richtvorrichtung dargestellt, bei welchen das Visier mit der Plattform der Waffe
geschwenkt wird, und zwar zeigt die Fig. 3 die Anordnung für den Seitenrichtvorgang,
Fig.4 die für den Höhenrichtvorgang.
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Nach Fig. 3 wird durch Verstellen des Seitenrichthandrades 16 über
Kegelradvorgelege 17, Zahnkranz 18 der Plattform ig die Seitenrichtachse des Geschützrohres
2o geschwenkt. Der Seitenvorhalt der Waffe wird über das Differentialgetriebe 21
durch den Motor 22 auf den Seitenrichtantrieb der Waffe gegeben. Da die Seitenrichtachse
des Visiers 23, welches auf der Plattform ig der Waffe aufgestellt ist, die Seitenrichtbewegung
des Rohres, 2o mitmacht, muß natürlich die Seitenrichtachse des Visiers um den.
Vo.rhaltwinkel der Waffe zurückgeschwenkt werden. Zu diesem zweck steht die Motorwelle
übeT ein Kegelradvorgelege mit der Schneckenwelle 26, welche in den Zahnkranz des
Visiersockels eingreift, in. Antriebsverbindung. Schwenkt also der Vorhalteinstellmotor
22 die Plattform mit der Waffe um den Seitenvorhaltwinkel aus der Ziellinie heraus,
so wird zur Erhaltung der Visierlinie in. der Ziellinie das Visier um den gleichen
Winkel gegenüber der Plattform bzw. Seitenrichtachse des Geschützrohres zurückgeschwenkt.
Entsprechend diesem Winkel wird. der Abgriff des Spannungsteilers 27 durch Schnecke
und Zahnkranz verstellt. Dieser Spannungsteiler hat die Aufgabe des in den Fig.
i und 2 mit i i bezeichneten Spannungsteilers zu erfüllen.. Da die Whikelgeschwindigkeit
des Seitenrichth.andra,des 16 der Seitenrichtgeschwindigkeit des Visierrohres 23
über Grund entspricht, kann, mit der Welle des Handrades 16 der Tachodynamo, 28
gekuppelt werden, und zwar in: der Zeichnung über ein Kegelradpaar. Die elektrische
Schaltung mit der Multiplikationseinrichtung und der Differentialvorrichtung wurde
aus Gründen der einfacheren Darstellung in der Zeichnung weggelassen, sie kann z.
B. die in Fig. 2 gezeigte Anordnung aufweisen.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird durch Verstellen des Höhenrichthandrades
29 das Visierrohr 23 und über das in den Höhenrichtantrieb des Geschützes eingesthaltete
Differentialgetriebe 30 das Geschützrohr 2o gerichtet. Die Visiersäule ist auf der
Plattform ig, die mit dem Geschützrohr 20 seitlich schwenkbar ist, aufgestellt (s.
Fig. 3). Während das Visierrohr zwangläufig über ein Kegelradpaar, Schneckenwelle
und Zahnkranz mit dem Höhenrichthandrad 29 verstellt wird, wird auf das Planetenrad
des Differentialgetriebes 3o der Höhe.nvorhaltwinkel der Waffe durch den Motor 31
hereingedreht. Entsprechend der Verstellung des Planetenrades ändert sich der Abgriff
des Spannungsteilers 32, dessen abgegriffene Spannung also ein Maß für den Istwert
des Höhenvorhaltes des Geschützrohres 2o liefert. Der Tachodynamo 33 dient zur Ermittlung
der Höhenrichtwinkelgeschwindigkeit des Visiers über Grund. Die elektrische Schaltung
kann wieder der in Fig. 2 gezeigten entsprechen.