DE1623438A1

DE1623438A1 - Verfahren und Einrichtung zum Stabilisieren eines optischen Strahlenbuendels,insbesondere fuer Geraete zum UEbungsschiessen mit fernlenkbaren Geschossen

Info

Publication number: DE1623438A1
Application number: DE19671623438
Authority: DE
Inventors: Gabriet Jean Paul
Original assignee: GIRAVIONS DORAND SURESNES
Current assignee: GIRAVIONS DORAND SURESNES
Priority date: 1966-06-17
Filing date: 1967-02-23
Publication date: 1971-02-25
Also published as: FR1489865A; DE1623438B2; GB1136054A; US3522993A

Description

DIPL-ING. HANS BEGRICH - DIPL-ING. ALFONS WASMEIER REGENSBURG 3 · LESSINGSTRASSE 10 Patentanwälte Begrich · Wasmeier, 8400 Regensburg 3, Pastfach 11

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17. Febr W/We

GIRAVIOUS DQRiIiI), 5rue Jean lace, Suresnes, Hauts-de-Seine,

Prankreich

Verfahren und Einrichtung zum Stabilisieren eines optischen Strahlenbündels, insbes. für Geräte zum Übungsschießen mit fernlenkbaren Geschossen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Parallelhalten eines optischen Strahlenbündels zu einer vorbestimmten Riohtung, unabhängig von evtl. Bewegungen des Trägers der Quelle, die das Strahlenbündel aussendet. Sie bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrene, insbesondere auf Geräte zum Übungsschießen mit fernlenkbaren Geschossen und optischer Simulation der Geschoßbahn, zur Verwendung auf in Bewegung befindlichen Fahrzeugen.

Das Verfahren und die Einrichtung können aber auoh angewendet

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werden, um die Projektion von Bildern mit Hilfe eines auf einer instabilen Stütze ruhenden Projektors auf einen feststehenden Schirm zu stabilisieren oder auch, um das Strahlenbündel eines beweglichen Projektors auf ein festes Objektiv gerichtet zu halten.

Fernlenkbare Geschosse sind relativ kostspielige Vorrichtungen und die Schießübungen werden meistens mit Hilfe von Schieß-Simulatoren durchgeführt, wie sie z.B. unter dem Handelsnamen "Exosimulateur" bekannt sind, die das Simulierechießen auf ein vorhandenes festes oder bewegliches Ziel gestatten. Die Übung kann im Gelände oder am Gefechtsstand erfolgen und das Beobachten vor dem Auslösen kann ebensogut mit dem bloßen Auge als auch mit optischen Ziel- und Vergrößerungsgeräten, die beim Gefechtsschießen üblich sind, durchgeführt werden. Diese Geräte haben meist einen halbdurchlässigen Spiegel, der nach dem Prinzip der hellen Kammer arbeitet und es dem Schützen gestattet, das gewünschte Ziel im Gelände gleichzeitig mit einem Lichtpunktoder Fleck zu beobachten, der die Bahn eines Geschosses darstellen soll, und der ebenso gelenkt werden kann wie ein wirkliches Geschoß. Das Ziel und der Lichtpunkt werden mit Hilfe der Transparenz eines Spiegels bzw. durch Reflexion auf demselben beobachtet. Die Lenkung kann durch eine handbediente Vorrichtung oder durch eine wenigstens teilautomatische Vorrichtung mit einer Winkelabweichung des Lichtpunktes analog den Reaktionen eines wirklichen Geschosses gesteuert werden.

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Wird der optische Teil des Simulators auf einer bewegliehen Lafette, auf einem vibrierenden Träger oder auf einem in Bewegung befindlichem Land-, See- oder Luftfahrzeug montiert, so muß den Bewegungen des Lichpunktes eine Stabilisations-Korrektur erteilt werden, da das Gelände und auch das Geschoss, nachdem es die Zielvorrichtung verlassen hat, den Winkelbewegungen des optischen Teils des Simulators nicht mehr unterworfen sind.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge zur Durchfiihruhg dieser Korrektur, die die Bewegungen des Lichtpunktes infolge der Winkelbewegungen des Simulators vermelden sollen, gemacht worden.' Einer der bekanntesten weiöt einen Kreisel mit herkömmlicher Aufhängung mit zwei Freiheitsgraden auf, bei dem die Bptationsachse des Rotors sich im Raum unbeweglich verhält. Eine nennenswerte Präzessionswirkung tritt, trotz der Winkelbewegungen der Tragvorrichtungaiwährend einer Zeitspanne, die wenigstens mit der Dauer eines Schusses vergleichbar ist, nicht auf· Der Schütze richtet die Achse des Kreisels nach der Ziellinie aus und setzt sie bei Schußbeginn frei, Der Kreisel behält hierauf seine Richtung unabhängig von Bewegungen seiner Tragvorrichtung bei und so bewirken die Winkelbewegungen des Kreisels im Verhältnis zur optischen Einrichtung die stabilisierenden Korrekturen, die der Richtung des Lichtpunktes zu erteilen sind.

Ein solcher Lichtpunkt wird gewöhnlich durch ein gerichtetes Lichtstrahlenbündel erzeugt, welches pseudoparallel ist und von

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einer praktisch punktförmigen Lichquelle ausgesendet wird, die an der Rückseite eines konvergenten Objektivs oder eines Konkavspiegels angeordnet ist. Vom Auge erfasst, wenn auch nur. teilweise, erscheint ein solches Bündel dem Schützen wie das Bild eines Lichtpunktes, der im Unendlichen in Richtung parallel zum Bündel projiziert ist*

fe Um dem Bündel die genannte stabilisierende Abweichung zu überlagern, bedient man sich meist eines Ablenkspiegels, der mit der freien Tragvorrichtung für den Kreiselrotor verbunden ist. Da aber die Abweichungen eines abgelenkten Bündels doppelt so groß sind wie die eines Ablenkspiegels, waren bisher gewisse optische Kunstgriffe notwendig, die ziemlich kompliziert und nur annäherungsweise wirksam sind, um die Abweichung auf den erforderlichen Wert zu bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile auszuschalten und eine Vorrichtung anzugeben, welche es gestattet, die stabilisierende Korrektur für das gerichtete Strahlenbündel unmittelbar zu gewinnen.

Die Erfindung besteht darin, daß das aus der Lichtquelle aus-, tretende Strahlenbündel zunächst so eingestellt wird, daß es senkrecht zu der vorbestimmten Richtung verläuft, daß es dann senkrecht zu der eingestellten Richtung und zugleich zur vorbestimmten Richtung reflektiert .wird, bevor es erneut abgelenkt wird, um ihm die endgültige Richtung, nämlich die vorbestimmte

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Richtung zu geben und daß die Reflexionswinkel duroh Kreiselstabilisation der endgültigen Riohtung konstant gehalten werden.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das aus der lichtquelle austretende Strahlenbündel nacheinander auf zwei Reflektoren, von denen jeder mit einem beweglichen Halter, die eine kardanische Aufhängung für einen der Refekt-oren auf dem Träger bilden, fest verbunden ist und daß dieser Reflektor durch Befestigung am Stator eines Kreisels mit parallel zur vorbestimmten Richtung liegender Achse stabilisiert ist.

Erfindung hat auch eine stabilisierte, optische Lichtquelle für ein Iiichtstrahlenbündel zum Gegenstand, das stets parallel zu einer vorbestimmten Richtung verläuft, wie auch die Bewegungen des Trägers der Vorrichtung verlaufen. Eine solche Vorrichtung umfaßt einen Kreisel mit in der vorbestimmten Richtung 'ausrichtbarer Achse, der mit seiner Antriebsvorrichtung in einem beweglichen, ausbalancierten Halter gelagert ist und einen ersten optischen Reflektor trägt, und der frei um eine erste, zur Achse des Kreisels senkrechte Achse schwingen kann. Der Halter ist auf einem zweiten beweglichen, ausbalancierten Halter schwenkbar gelagert, welcher einen zweiten optischen Reflektor trägt und frei um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse, in der gleichen Ebene wie die Achse des auf dem Träger schwenkbar gelagerten Kreisels schwingen kann. Das

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Ganze bildet eine kardanigehe Aufhängung für den Kreisel auf dem Träger, die sich in indifferentem Gleichgewicht befindet und mit einer Episkopeinrichtung für den ersten und zweiten Reflektor versehen ist« Die Vorrichtung weist außerdem eine am Träger befestigte Lichtquelle auf, die ein Bündel von Lichtstrahlen aussendet, das parallel zurzweiten Achse in Richtung zum zweiten Reflektor verläuft, der das Bündel parallel zur ersten Achse in Richtung zum ersten Reflektor schickt, welcher sodann das Bündel parallel zur Kreiselachse weiterleitet. Eine solche Vorrichtung umfaßt weiter eine freisetzbare Anordnung zum Einrichten des ersten Halters in der vorbestimmten Riohtung.

Eine Anordnung zum Einrichten mit einer konischen Zapfenlager-Zentriereinheit, deren eines Element mit dem ersten beweglichen Halter fest verbunden ist und deren anderes mit Hilfe »ines Einstellorgans von Hand nach Belieben verstellt werden kann, gestattet das Einrichten des ersten Halters in der vorbestimmten Richtung und hierauf seine Freisetzung.

Das von der Lichtquelle ausgesandte Strahlenbündel kann eine Zielvorrichtung durchlaufen, die mit dem Träger der Lichtquelle verbunden ist, bevor es vom zweiten Reflektor reflektiert wird.

Die Erfindung bezieht sich auch atf Geräte zum Übungsschießen mit fernlenkbaren Geschossen mit optischer Simulation der Geschoßflugbahn, die eine erfindungsgemäße Einrichtung enthalten oder sich des genannten Verfahrens bedienen· In solchen Geräten

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können die Mittel zum Lenken des Geschosses wenigstens eine Beobachtungseinrichtung zum gleichzeitigen Beobachten des zu erreichenden Zieles und eines Lichtpunktes enthalten, der die Flugbahn des Geschosses mit Hilfe einer stabilisierten optischen Einrichtung simuliert. Ein Satz Spiegel, nach Art eines Episkops angeordnet, kann einen halbdurchlässigen, im Blickfeld des Schützen angeordneten Spiegel enthalten, um wenigstens eine ,gleichzeitige Beobachtung infolge Durchscheinens und Reflexion des zu erreichenden Zieles und des Geschoßbahn—Simulations-Lichtpunktes zu ermöglichen,

Zielvorrichtungen können das Einrichten des stabilisierten Kreiselhalters auf die Schußlinie mit Hilfe einer optischen Einrichtung nach der Erfindung ermöglichen und eine Schuß-Steuervorrichtung kann den Halter beim simulierten Abschuß des Geschosses freisetzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung und ein Gerät zum Übungsschießen mit einer solchen Einrichtung zeigen, erläutert:

Pig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht einer optischen Einrichtung nach der Erfindung?

Pig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schieß-Simulatorgerätes, das mit einer Einrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist;

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Fig. 3 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Anordnung nach Fig. 2.

Bei der optischen Einrichtung nach Fig. 1 wird ein gerichtetes Strahlenbündel nacheinander durch Spiegel reflektiert, die an einem ersten Halter und einem zweiten Halter eines kardanisch aufgehängten Kreisels fest montiert sind. Die optische Achse ist so angeordnet» daß das Strahlenbündel auf jeden Spiegel in einer Richtung parallel zur Drehachse des Halters dieses Spiegels an dem Halter des Spiegels, von dem das Strahlenbündel herkommt, auftrifft. Auf diese Weise bleiben die Richtung des Strahlenbündels im Verhältnis zum Halter des Spiegels und die des abgelenkten Strahlenbündeis unverändert, wie auch die relative Lage zum anderen Halter sei. Aus diesem Grunde bleibt die Richtung des durch den, an dem in seiner Richtung kreiselstabilisierten Halter befestigten, Spiegel abgelenkten Strahlenbündels geometrisda mit der Richtung dieses Halters verbunden. Dieser Spiegel ist so angeordnet, daß das Strahlenbündel parallel zur Kreiselachse verlauf tj die Ablenkung des Strahlenbündels gegenüber dem gesamten optischen System ist daher genau die gleiche wie die der Achse des Kreisels und entspricht der gewünschten stabilisierenden Korrekturabweichung.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist eine punktförmige Li-chtquelle 1 auf, die auf der Rückseite eines konvergenten Objektivs 2 angeordnet ist und die ein Bündel 3 von parallelen Lichtstrahlen aussendet, das auf einen Planspiegel 4 gerichtet

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ist, welcher unter 45° gegen die Achse A des Bündels 3 angebracht ist. Der Spiegel 4 ist von einem beweglichen Halter 5 getragen, der mit Hilfe von zwei Wellenstücken 6, 7 in einem starr mit dem Rahmen 20, der Lichtquelle 1 und dem Objektiv 2 verbundenen Tragbügel 8 schwenkbar gelagert ist. Die Achse A des Bündels 3 ist zur Achse 0-Y der beiden Wellenstücke 6. 7 parallel. In einem ringförmigen Gehäuse 9 des beweglichen-Halters 5 ist ein zweiter beweglicher Halter 10 schwenkbar gelagert, der gleichfalls einen um 45° gegen die Achse des durch den Spiegel 4 abgelenkten Bündels 3 geneigten Planspiegel 11 trägt» Dieser zweite bewegliche Halter 10 ist mit Hilfe zweier Wellenstücke 12 , 13 im Inneren des Gehäuses 9 um eine Achse 0-Z parallel zur Achse B des vom Spiegel 4 abgelenkten Bündels schwerkbar. Ein Kreisel mit seiner Antriebsvorrichtung ist innerhalb des beweglichen Halters 10 angebracht. Die Achse 14 seines Rotors ist nach einer Achse Q-X,parallel zur Achse G des vom Spiegel 11 abgelenkten Bündels ausgerichtet. Der Rotor 15 ist in O zentriert, also am Schnittpunkt der drei Achsen Q-X, Q-X, Q-Z und so mit Hilfe der Halter 5, 1Q am Träger 8 kardanisch aufgehängt» Ein Zapfen 16, der den Halter 10 verlängert, ist koaxial zum Rotor 15- angeordnet. Er endet in einer· Gelenkkugel 17. Die beweglichen Halter 5 und 10 sind mit ihrer Haltevorrichtung mit Hilfe von nicht dargestellten Wuchtgewichten um ihre Schwingachsen sorgfältig ausgewuchtet« Ein Druckknopf 18 ist in einem fest mit dem Gehäuse 20 verbundenen Plansch 19 verschiebbar gelagert. Der Druckknopf 18 weist eine konische Ausnehmung 21 in Riohtung der Verlängerung der Achse 0-X gegenüber der Gelenkkugel

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17 auf. Wird der Druckknopf 18 gedruckt, so setzt er die Gelenkkugel 17 und damit den den Kreisel tragenden, beweglichen Halter 10 fest, was ein Einrichten des Kreisels in der gewünschten, vorbestimmten Eichtung gestattet. Ist dieses Einrichten erfolgt, so entfernt der Bedienende den Druckknopf 18, wie in Fig.1 dargestellt, von der Gelenkkugel 17, wodurch der bewegliche Halter 10 freigesetzt wird und nun durch den Kreisel in Richtung der ™ Achse 0-X, d.h. in der vorgesehenen Richtung des Bündels C, das nun auch zur Achse 0-X parallel ist, stabilisiert ist.

Der Druckknopf 18 kann mit Hilfe einer bekannten, nicht dargestellten Vorrichtung mit einem Elektromagneten und einer Rückholfeder fernbedienbar sein. In freier Lage (Fig. 1) dienen die Wandungen der konischen Ausnehmung 21 als Anschlag zur Begrenzung der Schwingungen des Halters 10 innerhalb des normalen Arbeitsbereiches.

Der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Schieß-Simulator weist eine Vorrichtung nach Fig. 1 auf, deren einzelne Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Bündel mit der Achse C, abgelenkt vom Spiegel 11, trifft auf einen weiteren Spiegel 22, der gegenüber der Achse 0 in einem Winkel von 45 angeordnet und mit Hilfe einer bekannten Einstellvorrichtung 23 für den Lichtpunkt eines Schieß-Simulators verstellbar ist. Das Bündel wird dann auf einen halbdurchlässigen Spiegel 24 geführt, der im Winkel von 45 zur Achse des durch den Spiegel 22 abgelenkten Bündels angeordnet ist. So wird das Bündel in das Objektiv einer

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Visiereinriclitung 25 gerichtet,, deren optische Achse E der Achse C parallel ist.

Der Beobachter sieht also beim Einblick in die Visiereinrichtung 25 einen Lichtpunkt, der von der Quelle 1 ausgesendet, durch den Spiegel 24 reflektiert und dem direkten Bild des Objektivs des Zielfernrohres, das infolge der Durchlässigkeit des Spiegels 24 sichtbar wird, überlagert ist.

Bei 26 kann in Verlängerung der Achse D des durch den Spiegel 22 abgelenkten Bündels ein zweites Fernrohr für einen Richtschützen oder ein bekanntes Registriergerät angeordnet werden. Bei 26 kann das Richtobjektiv durch Reflexion auf dem Spiegel 24 und der Lichtpunkt infolge des Durchscheinens durch diesen Spiegel beobachtet werden.

Bei einer solchen Anordnung richtet der Schütze den Lichtpunkt mit der Vorrichtung 23 auf bekannte Weise ein. Hierbei 1st der Lichtpunkt durch die Anordnung nach Fig. 1, deren Kreisel im Zeitpunkt des Schusses freigesetzt wird, stabilisiert. Auf diese Weise bleibt die anfängliche Lage des Lichtpunktes unabhängig von den Bewegungen des Zielfernrohres erhalten. Dieses karn daher ohne Nachteile auf einem in Fahrt befindlichen Fahrzeug oder einem anderen, nicht stabilen Gerät angebracht werden.

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Claims

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Pat entansprüche

1. Verfahren zum Parallelhalten eines optischen Strahlenbündels zu einer vorbestimmten Richtung unabhängig von den Bewegungen des Trägers der Quelle dieses Bündels, dadurch gekennzeichnet. daß das aus der Strahlenquelle (1) austretende Bündel (3) zunächst so eingestellt wird, daß es zu der vorbestimmten Richtung (6) senkrecht verläuft, daß es dann senkrecht zu der eingestellten Richtung (A)und zu der vorbestimmten Richtung (G) reflektiert wird, bevor es erneut reflektiert wird, um ihm die endgültige Richtung, nämlich die vorbestimmte gewünschte Richtung zu geben, und daß die Reflektionswinkel durch Kreiselstabilisation der endgültigen Richtung (C) konstant gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Lichtquelle (1) austretende Bündel (3) nacheinander durch zwei Reflektoren (4, 11) reflektiert wird, die jeweils mit einem beweglichen Halter (5, 10), von denen einer mit dem Rahmen (20) eine kardanische Aufhängung bildet, lest verbunden sind, und daß der Reflektor (11) durch seine starre Verbindung mit dem Stator ' (15) eines Kreisels, dessen Achse (X) parallel zu der vorbestimmten Richtung (G) verläuft, stabilisiert wird.

3. Optische Einrichtung nach einem uer Ansprüche 1 oder 2 aum Aussenden eines Lichtstrahlenbiindtls, das stets parallel au einer vorbestimmten Richtung unabhängig von den Bewegungen des Trägers der Einrichtung verläuft, dadurch /,ekermselclinet, datf sie einen

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Kreisel mit in die vorbestiinmte Richtung (C) einstellbarer Achse (X) aufweist, welcher mit seiner Antriebsvorrichtung fest in einem ersten beweglichen ausbalancierten Halter (10) montiert ist, der einen ersten optischen Reflektor (11) trägt und der um eine erste Achse (Z) schwingen kann, die senkrecht zur Kreiselachse (X) steht, daß der erste Halter (10) schwenkbar in einem zweiten beweglichen, ausbalancierten Halter (5) gelagert ist, der einen zweiten optischen Reflektor (4) tragt und frei um eine zweite Achse (Y) schwingen kann, die in der gleichen Ebene wie die Kreiselachse senkrecht zur ersten Achse (Z) steht, welche auf dem Träger (20) schwenkbar ist, daß das Ganze eine kardanisehe Aufhängung für den Kreisel auf dem Träger (20) bildet, daß weiter eine Episkopeinrichtung für den ersten und den zweiten Spiegel vorgesehen ist, daß sie ferner eine Lichtquelle (1) enthält, die mit dem Träger (20) fest verbunden ist und die ein Bündel Lichtstrahlen (3) aussendet, das parallel zur zweiten Achse (Y) verläuft und auf den zweiten Reflektor (4) gerichtet ist, der es parallel zur ersten Achse (Z) in Richtung auf den " ersten Spiegel (11) und dann parallel zur Kreiselachse (X) reflektiert, und daß sie schließlich eine nach Belieben freisetzbare Anordnung zum Einstellen des ersten Halters (10) in die vorbestimmte Richtung aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die ireisetzbare Anordnung zum Einstellen des ersten Halters in die vorbestimmte Richtung aus einer Einheit aus Zapfen (T^ und konischem Zentrierlager (21) besteht, deren einer Teil (17) mit

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dem ersten beweglichen Halter (10) und deren anderer Teil (21)" mit einem von Hand bedienbaren Einstellgerät (16) verbunden ist, das nach BelieDen verstellbar ist, um den ersten beweglichen Halter (10) in der vorbestimmten Richtung einzustellen und darm freizusetzen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4* dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle (1) ausgesandte Strahlenbündel (3) eine Visiereinrichtung durchläuft, die mit dem Träger (20) der Lichtquelle (1) fest verbunden ist, bevor es auf dem zweiten Spiegel reflektiert wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, gekennzeichnet durch die Verwendung in Verbindung mit einem Übungs-Sohießgerät für fernlenkbare Geschosse als optischer Simulator für die Geschoßbahn.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßbahn-Kontrolleinrichtung wenigstens ein Simultaugerät zur Zielbeobachtung und einen lenkbaren Lichtpunkt aufweist, der die Bahn des abgehenden Geschosses mit Hilfe der stabilisierten optischen Einrichtung simuliert.

ö. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz Spiegel nach Art eines Episkops vorgesehen ist, der einen halbdurchlässigen Spiegel aufweist, welcher im Beobachtungsfeld angeordnet ist und wenigstens eine Simuütenbeobachtung durch Transparenz und Reflexion des zu erreichenden Zieles und des

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lenkbaren Lichtpunktes, der die Geschoßbahn simuliert, möglich macht. ,

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Visiereinrichtung zum Einstellen des Kreiselhalters (10) in Schußrichtung vorgesehen ist und daß der Kreiselhalter durch eine Einrichtung freigesetzt wird, die bei Abgehen des simulierten Geschosses auslöst.

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