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Zieleinrichtung zum Einstellen der Visierlinie beim Geschoßabwurf
aus Luftfahrzeugen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Zieleinrichtung zum Einstellen
der Visierlinie beim Geschoßabwurf aus Luftfahrzeugen bei theoretisch richtiger
Berücksichtigung der Rückdrift des Geschosses und des Einflusses des Windes, wobei
für die Ermittlung der Ansteuerrichtung (d. i. die Richtung der Bewegung des Fahrzeugs
zum Ziel) und der Vorhalterichtung sowie des Vorhaltewinkels zwei in der das Ziel
enthaltenden Horizontalebene liegende Bestimmungsstrecken von grundsätzlicher Bedeutung
verwertet werden, nämlich (vgl. Abb. i;) eine in Mitschiffsrichtung des Fahrzeugs
liegende Zurückhaltestrecke PD - T und eine in derAnsteuerrichtung liegende Vorhaltestrecke
DZ-S', nach Patent 42io8i. Eine neue vorteilhafte Ausführungsform dieser Zieleinrichtung
ergibt sich bei Verwendung eines um eine lotrechte Achse drehbaren Diopters, dessen
einer Zielpunkt durch den Schnittpunkt zweier Fäden (eines Ansteuerfadens und eines
Vorhaltefadens) gebildet wird, deren jeder auf einem größten Kreise einer Kugel
lieb und um einen Durchmesser dieses Kreises schwenkbar angeordnet ist, wobei die
beiden Durchmesser aufeinander senkrecht stehen, während der andere Zielpunkt des
Diopters den Mittelpunkt dieser Kugel enthält.
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Eine zweite neue vorteilhafte Ausführungsform dieser Zieleinrichtung
ergibt sich bei Verwendung eines um eine lotrechte Achse drehbaren Fernrohrs, in
dessen Bildebene zwei Fäden (ein Ansteuerfaden und ein Vorhaltefaden) beweglich
so angeordnet sind, daß dem einen, (lern Ansteuerfaden, eine Verschiebung und eine
Drehung, und daß den anderen, dem 1%-orlialtefaden, eine zu der Verschiebungsrichtung
des Ansteuerfadens senkrechte Verschiebung erteilt werden kann. Die Verschiebung
und die Drehung des Ansteuerfadens kann auch durch eine Drehung allein ersetzt «-erden.
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Bei beiden Ausführungsformen wird i orteilhaft eine Wandermarken-Meßeinrichtung
verwendet, die mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die einen dem jeweils betrachteten
Geländeteil entsprechenden Teil des Wandermarkenfeldes in das Gesichtsfeld rückt.
Diese Einrichtung enthält zweckmäßigerweise eine drehbar angeordnete Kugelschale,
deren Innenfläche eine Wandermarkenspirale trägt, und einen Spiegel, um den betreffenden
Teil des Wandermarkenfeldes in das Gesichtsfeld zu rücken, wobei dieser Spiegel
um eine in seiner Spiegelfläche liegende, die Drehachse der Kugelschale in deren
Mittelpunkt senkrecht schneidende Achse drehbar angeordnet ist.
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Es werde zunächst an Hand der Abb. 2 die Einstellebene veränderlicher
Neigung 7o gegen die Horizontalebene als Ausschnitt E einer Kugelfläche betrachtet,
deren Mittelpunkt in der Zielstelle 0 liegt und deren Radius L-00=OU=Op= 02=02'-0e
der Brennweite des Fernrohrs entspricht. Die Vergrößerung des Fernrohrs habe zunächst
den Wert i. Die Achse des Ausschnittes E ist der Strahl OZ'. Auf die Kugelfläche
find die Zurückhaltestrecke T als Bogen PID =:'Z
und die Vorhaltestrecke S
als Bogen Z-2 = 2 projiziert. Der Vorhaltestrich Z7_' wird durch den Bogen 2#j'
dargestellt. Der Ausschnitt E wird durch den Bogen Q110 längshalbiert. Alle in Betracht
kommenden Größen sind durch den Schnitt von vier Ebenen einerseits mit der das Ziel
enthaltenden horizontalen Ebene und anderseits mit der Kugelfläche bestimmt. Es
sind dies: die vertikale Mittellängsebene ODP des Fahrzeugs, die vertikale :Mittelebene
OPZ' des um den Winkel cp seitlich verschwenkten Fernrohres, die geneigte Ansteuerebene
ODZ und, die geneigte Vorhalteebene OZZ'. Diese Ebenen begrenzen eine vierseitige
Pyramide mit der Grundfläche PDZZ' und der Höhe H.
Die Neigung d der Ansteuerebene
gegen die Vertikale ergibt sich aus der Beziehung
worin 9 den Winkel zwischen
Fahrt- und Ansteuerrichtung bezeichnet.
Da es sich in der Regel um kleine Winkel d handelt, darf tg ö - d gesetzt werden.
Die Fernrolirmittelebene und die Ansteuerebene schneiden sich auf dem Ansteuerkurs
00 des Fahrzeugs. Die in der Regel von der Neigung yo der Einstellebene verschiedene
Neigung der Vorhalteebene gegen die Vertikale sei y. Der beim Ansteuern herzustellende
Abstand ZZ' == T - sin #p des Ziels von der Fernrohrmittelebene erfordert in der
Einstellebene eine Seitenverschiebung des Visierpunktes 2 gegen den Mittelpunkt
q' des Ausschnittes E vom Betrage
Ferner besteht zwischen den sich auf dein Ansteuerkurs bei F schneidenden Tangenten
der Kugelfläche 3F und " F der Winkelunterschied
Endlich ist der aus der Strecke PZ' ü S - T - cos #p zu errechnende Vorhaltebogen(
= L - y - I_ - arc tg
Zu bemerken ist, daß man bei den verhältnismäßig kleinen Gesichtsfeldern der Fernrohre
den Ausschnitt E als eben annehmen 1:ann mit dem Berührungspunkt zwischen Kugelfläche
und Ebene.
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In der hier zu erläuternden Zielvorrichtung wird nun mittels der vorgesehenen
Einstellvorrichtungen, abgesehen von der notwendigen Seitenschwenkung (p des Fernrohrs,
folgendes eingestellt (s. Abb. q.) a) die Ansteuerebene ODZ, i. durch Drehen eines
Längsfadens w in der Einstellebene tun den Winkel
2. durch seitliche Verschiebung des Längsfadens w um den Betrag
h) die Vorhalteebene OZZ', indem ein Vorhaltefaden v auf den Bogenabschnitt
von der Vertikalen eingestellt wird.
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Durch diese drei Einstellungen sind die Visierlinie 02Z und die Ansteuerrichtung
DZ eindeutig festgelegt; man sieht aus den Ableitungen, claß die in dem Hauptpatent
eingeführten Bestimmungsstrecken S und T
und der Punkt D auch hier
von grundfegender Bedeutung für die Wirkungsweise der Zieleinrichtung sind. Ein
Unterschied besteht nur darin, daß der Punkt D nicht mehr in Wirklichkeit aufgesucht
wird. Bei starker j Schwenkung des Fernrohrs nach vorn tritt dieser Punkt sowieso
aus dem Gesichtsfelde heraus, und es macht dann auch Schwierigkeiten, ihn mechanisch
innerhalb der Visiereinrichtung zu verwirklichen. Deshalb werden der Vorhaltefaden
und der Ansteuerfaden gewissermaßen auf einen imaginären Punkt D bezogen und so
bewegt, daß der auf die Herizontalebene durch das Ziel projizierte Vorlialtefaden
den richtigen Abstand vom imaginären Punkt D erhält und daß der ebenfalls auf die
Erdoberfläche projizierte Ansteuerfaden die Fahrzeugmittelebene im imaginären Punkte
D schneidet.
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Eine den vorstehenden Bedingungen entsprechende, äußerlich recht einfache
und elegante Zieleinrichtung besteht darin, daß der durch einen Drahtring o. dgl.
gebildete, durch die Mitte des Gesichtsfeldes gehende Heridiankreis LTP2'O aus der
Vertikalebene um seine Achse U0 herausgeschwungen wird, bis er die Neigung d aufweist
und in der Lage U@JPO die Ansteuerebene festlegt. Der Vorhaltefaden v wird um eine,
durch 0 gehende, senkrecht zu @rQ liegende Horizontalachse in die Neigung y eingeschwenkt.
Beim Zielen werden Ansteuer- und Vorhaltefaden durch eine Diopterdffnung von 0 aus
betrachtet.
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Die Wirkungsweise einer anderen, vollkommeneren Zieleinrichtung sei
zunächst an Hand der schematischen Darstellung der Abb. 6 erläutert.
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Es ist a ein Handrad, mittels desse i die Fernrohrmittelebene um den
Winkel (p seit. lieh geschwenkt werden kann, b die Einstellvorrichtung für den Ausdruck
als Funktion der Flughöhe Hund c ein Sinuszetriebe
zur Bildung des Ausdruckes In d wird dieser Ausdruck durch
ein ähnliches Getriebe noch, mit dem Sinus des in 1a zugeführten Wertes y o multipliziert
und der sich als Drehung der Welle e ergebende Wert
fadens u, im Gesichtsfelde des Fernrohres g
in f zur Drehung eines Längsverwertet. Von /a zweigt sich. ein anderes Getriebe
i ab; welches das Produkt
der Welle j" auf k übertragen, wo die entbildet. Letzteres. wird als Drehung sprechende
0uerverschiebung des Längsfadens z;, Lewirkt wird.
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Von b zweigt ferner das Getriebe l ab, das aus c'p und
den Wert bildet.
Dieser Wert wird in dem Getriebe m vondem Wert
subtrahiert und aus der Differenz der Vorhaltewinkel y - arc tg
hergestellt. Von diesem Winkel
muß hier jedoch nach Abb. 5 noch
die bei diesem Fernrohr als willkürlich veränderlich vorausgesetzte Neigung 7o der
optischen Hauptachse abgezogen werden, um die im Gesichtsfelde allein maßgebende
Abweichung y' des Vorhaltestrahles vom optischen Mittelstrahl zu erhalten. Dies
geschieht mittels eines Differentialgetriebes n. Die Einstellung von 7o erfolgt
am Handrad o im Zusammenhange mit der Verstellung des Spiegels in p. Die ermittelte
Differenz - y - y0 wird durch die Vorhalteeinrichtung q im Gesichtsfelde
des Fernrohrs g sichtbar L-emacht. Der bei m zugeführte Wert entsteht in dem Getriebe
r in der
aus dem Hauptpatent bekannten Weise aus dem durch die Regelschraube t und das Wandermarkengetriebe
2c gemessenen Wert
und dem am Handrad s einzustellenden Wert
(wobei t die Fallzeit des Geschosses bedeutet).
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Die Einzelheiten der Zieleinrichtung sind aus den Abb. 7 und 8 zu
ersehen. Abb. 7 stellt die einzelnen Getriebe im Zusammen-1 ange mit dem
Fernrohr dar, Abb.8 gibt eine vergrößerte Schnittzeichnung des in Abb. 7 in Ansicht
gezeichneten Wandermarkengetriebes.
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Es ist i das Fernrohr mit der Okularniuschel2 und dem beweglichen
Spiegel 3 vor dem Objektiv. Spiegel 3 kann in bekannter Weise durch Schneckengetriebe
4 und Handrad 6 auf der Welle 5 gedreht werden, so daß beliebige Teile der Erdoberfläche
von der Lotrechten bis etwa zur Horizontalen voraus ifn Fernrohr sichtbar gemacht
werden können. Das Fernrohr ist so eingerichtet, daß bei Schwankungen des Fahrzeugs
keine Verschiebung des Bildes gegenüber den Zielrnarken im Gesichtsfelde eintritt.
Hier ist zu diesem Zwecke, wie im Hauptpatent, eine kardanische Aufhängung 7, 8
des Fernrohres im Fahrzeug g angenommen, jedoch können auch andere optische Ausgleichvorrichtungen
(bewegliche Spiegel usw.) dafür vorgesehen werden. Im inneren Kardanring 7 ist das
Fernrohr um die Lotrechte drehbar. Die Drehung geschieht mittels des Hdndrades und
Kegelradgetriebes i i. Das Fernrohr ist ein terrestrisches mit zwei reellen Bildebenen,
in deren einer sich eine Glasplatte 42 mit einem querlaufenden Vorhaltestrich v
in Längsrichtung verschieben läßt. In der anderen Bildebene befindet sich eine Glasplatte
13 mit einem Längsstrich w, die sich in dem Schlitten 14 drehen und mit dem Schlitten
seitlich verschieben. läßt. Dem Auge bietet sich im Fernrohr etwa das aus Abb. 3
ersichtliche Bild dar mit dem Vorhaltestrich v und dem Ansteuerstrich w. Dazu treten
nach willkürlicher Entfernung einer nicht gezeiclitieten Blende noch die Wandermarken
x. Ein anderes Beispiel für die Einstellung der Striche gibt Abb. 4., wo die Wandermarken
abgeblendet sind. In jedem Falle erfolgt das Abwerfen, wenn das scheinbar auf dem
Ansteuerstrich w in Pfeilrichtung anwandernde Ziel den Vorhaltestrich anschneidet.
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Zugleich mit der Drehung des Fernrohrs i um den Seitenwinkel (p wird
durch Vermittlung der Kette 15 o. dgl. die Schnecke 16 und von dieser der mit einem
Schneckenzahnkranz versehene, am Fernrohrgehäuse drehbar gelagerte Körper 17 eines
Sinusgetriebes ebenfalls um den Winkel cp gedreht. Hierbei verschiebt der auf einer
Spindel 18 radial hin und her schraubbare Zapfen 1g die Platte 2o, wobei er sich
in einem Querschlitz der letzteren verschiebt. Die in Führung gleitende Platte 2o
erhält eine Verschiebung gleich dem Produkt aus dem Radius des Zapfens 1g und sin
rp, das durch Zahntrieb und Ritzen auf die Achse 21 als Drehung übertragen wird.
Der Radius des Zapfens 1g läßt sich durch Drehen der Spindel 18 mit Hilfe eines
Kegelradgetriebes und eines Rändelrades 22 nach einer Skala 23 mit Zeiger 24 entsprechend
dem Wert
einstellen, so daß mithin die Drehung der Achse 21 dem Produkt
proportional ist. Die aus den Teilen 16 bis 24 bestehende Einrichtung stellt also
das Sinusgetriebe b, c der Abb. 6 dar.
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Die Drehung
wird über ein Differentialgetriebe 25 und ein Kegelradpaar auf die Spindel 26 eines
ähnlichen Sinusgetriebes übertragen, derart, daß der Zapfen 27 den Abstand
von der Drehachse des Getriebekörpers 28 erhält. Letzterer wird mittels eines Stirnradpaares
29 von der Welle 5 des Spiegelantriebes 4 um den Winkel y0 gedreht. Folglich wird
die mit Schlitz versehene Platte 30 um den Betrag
sin sin y0 verschoben. Bei der Drehung des Drehkörpers 28 würde sich jedoch das
Kegelrad der Spindel 26 auf seinem Gegenrad abrollen und so zu einer Drehung
der Spindel und zu einer Verschiebung des Zapfens 27 Anlaß geben. Daher -wird von
der Welle 5 des Spindelantriebes ein Stirnrad 31 in gleichem Sinne, jedoch doppelt
so schnell angetrieben wie der Körper 28. Das vom Stirnrad 31 angetriebene Differentialgetriebe
25 bewirkt infolgedessen beim Drehen des Sinusgetriebes 28 eine gleich große und
gleich gerichtete
Drehung des großen Kegelrades im Spindelantrieb,
d. h. die Spindel 26 bleibt in Ruhe und die Zapfenstellung 27 ist unabhängig von
der Drehung yo. Die durch dieses Sinusgetriebe erzielte Verschiebung
sin 7o der Platte 30 bewirkt über eine Zahnstange und ein Ritzel 32 eine
Drehung der -Glasplatte 13 und des darauf befindlichen Ansteuerstriches w.
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Der in einen Schlitz der Platte 30 greifende Zapfen 27 verschiebt
noch eine andere Platte 33 mit senkrecht dazu stehendem Schlitz und um go° gedrehter
Bewegungsrichtung. Die Bewegung dieser dem Cosinus von ;,o folgenden Platte entspricht
folglich dem Produkt
und auf die darin drehbar gelagerte Glas-
sie geht auf den Schlitten 14
platte 13 mit Ansteuerstrich w über, welcher
also außer der Drehung eine seitliche Verschiebung senkrecht zum Schnitt des Fernrohrs
erfährt. Zu bemerken ist, daß man den Ansteuerfaden auch unverschiebbar anordnen
und ihn sich nur um den Mittelpunkt des Gesichtsfeldes drehen lassen kann, indem
man die Verschiebung des Fadens gegen das Bild durch eine entsprechende Verschiebung
des Objektivs ersetzt.
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Der Zapfen ig des ersten Sinusgetriebes greift außer in die Platte
2o ebenfalls noch in eine zweite Platte 34, mit um 9o° gedrehter Bewegungsrichtung,
deren Schlitz senkrecht zu demjenigen der Platte 2o steht und deren Verschiebung
mithin dem Produkt
entspricht. Diese Verschiebung überträgt sich durch eine Zahnstange auf ein Stirnrad
35. Letzteres rollt auf Zahnstange 36, deren Verschiebung im Zusammenhange mit der
Einstellung
des aus dem Hauptpatente bekannten Gleitschienendreiecks für die Ermittlung des
V orhaltewinkels steht. Die Verstellung der beiden, mit dem Stirnrad 35 in Eingriff
stehenden Zahnstangen 34 und 36 bewirkt, daß die Achse des Stirnrades 35 eine der
Differenz
proportionale Parallelverschiebung A' erleidet. Der mit einem Schlitz über die Achse
des Stirnrades greifende Hebel 37 hat folglich eine Winkelablenkung y entsprechend
dem Wert arc tg
. Diese Ablenkung wird über das Kegelräderpaar 38 auf das Differentialgetriebe
39 und über dessen Planetenrad 4o auf das Ritzel 41 übertragen. In dem Differentialgetriebe
39 wird von dieser Bewegung jedoch die von der Welle 5 mit Hilfe von Zahnrädern
43 abgenommene Drehung yo subtrahiert, so daß endlich die vom Ritzel41 bewirkte
Verschiebung der Vorbalteplatte 42 dem Wert y' - y - yo entspricht. Da die Verschiebung
des auf der Vorhalteplatte angebrachten Vorhaltestriches v in der Bildebene vor
sich geht, müßte die @@erschiebung eigentlich dem Tangens von y' entsprechen. Weil
aber das Gesichtsfeld der Fernrohre an sich beschränkt ist und der Winkel y' folglich
auch nur beschränkte Werte haben kann, darf man hier statt des Tangens den Winkel
selbst setzen, so daß die beschriebene Verschiebung nach der Arcus-Funktion berechtigt
ist.
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Die Wandermarken werden bei der hier beschriebenen Zieleinrichtung
durch eine Spirale i4o (Abb. 8) auf der Innenfläche der um die Achse X-Y rotierenden
Kugel 44 gebildet. Die Spirale ist dadurch hergestellt, dal3 das erzeugende Werkzeug
(Diamant o. dgl.) bei gleichförmig rotierender Kugel 44 längs eines Meridians so
geführt wird, daß seine Geschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit
des Winkels yo entspricht, wenn
konstant ist. Dabei rechnet y0 vom Äquator ab. Die einzelnen Gänge der Spirale werden
durch den im Mittelpunkt der Kugel angeordneten Spiegel 142, die Kollimatorlinse
143 und die im Strahlengang des Fernrohrs i liegende, planparallele durchsichtige
Glasplatte 144 im Gesichtsfeld sichtbar gemacht. Sie zeigen sich dort als Querstriche
(Abb.3) und bewegen sich mit einer von ihrer Steigung und der Umlaufsgeschwindigkeit
der Kugel 44 abhängigen scheinbaren Geschwindigkeit parallel zu sich selbst durch
das Gesichtsfeld. Der im Mittelpunkt der Kugel angeordnete Spiegel 142 ist um eine
OOuerachse drehbar. Seine Verstellung erfolgt durch Schneckenantrieb von der Welle
45 aus, die durch Kegelräder 46 im Zusammenbange mit der Achse 5 gedreht wird. Der
Spiegel 142, bewegt sich also synchron dem Spiegel 3 und spiegelt folglich denjenigen
Teil der Spirale auf Kugel 44 in das Gesichtsfeld, der dem zur selben Zeit betrachteten
Geländeteil entspricht.
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Der Antrieb der Kugel 44 erfolgt unter Vermittlung der Zahnräder 145
von einem Reibrollengetriebe mit Reibrolle 146 und mit durch Uhrwerk o. dgl. gleichmäßig
bewegter Reibscheibe 147, wie dies aus dem Hauptpatent bekannt ist. Die Reibrolle
ist in dort ebenfalls schon beschriebener Weise an einem Schieber 48 (Abb. 7) befestigt,
der von dem Rändelrad 49 aus verstellt wird und hierbei außer der Reibrolle 146
auch den auf dem Schiebstück So angeordneten Zapfen 51 in horizontaler Richtung
mitnimmt. Dadurch
wird einerseits die Drehgeschwindigkeit der Kugel
44 proportional dem Abstand der Reibrolle 146 von der Drehachse der Reibscheibe
14.7 geregelt und mithin die Wandermarkengeschwindigkeit beeinflußt. Anderseits
wird der Diagonalliebe152 des Gleitschienendreiecks durch den Zapfen 51 verstellt.
Von denn Hebel 52 erhält wiederum in schon erläuterter Weise mittels Schlitzes
und Zapfens 53 die Zahnstange 36 ihre Verschiebung
Senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers .48 wird auf diesem Schieber durch
Drehen der Rändelschraube 54 von Hand das schon erwähnte Schiebestück 5o verschoben,
derart, daß Zapfen 5 1 den Vertikalabstand
vom Drehpunkt des Hebels 52 bekommt. Die Verstellung geschieht nach einer nach Höhen
geteilten Skala 55 auf dem Schieber 48.
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Die hier beschriebene Zieleinrichtung erfüllt die strengsten Anforderungen
an Vollkommenheit und Genauigkeit, fällt aber entsprechend kompliziert aus. Stellt
man minder große Ansprüche an die Leistungsfähigkeit der Einrichtung, so ergeben
sich Vereinfachungen von selbst. Eine besonders große Vereinfachung tritt ein, wenn
man die optische Hauptachse unter konstantem Winkel yo anordnet. Dann fallen alle
mit der Einstellung des Winkels 7,0 zusammenhängenden 'f'eil'e fort, d. i. das Differentialgetriebe
25, das Cosinusgetriebe 28, die Verstellung der Spiegel 3 und 142 durch Handrad
6 und Welle 5, sowie das Differentialgetriebe 39.
Die Verdrehung und Verschiebung
der den Ansteuerfaden tragenden Glasplatte 13 geschieht unmittelbar durch die Ritzelwelle
des ersten Sinusgetriebes, indem deren Drehung
mit der Übersetzung des jetzt konstanten sin /a auf den Drehantrieb und mit der
Übersetzung des ebenfalls konstanten cos 7o auf das Verschiebewerk der Glasplatte
13 übertragen wird.
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Ferner läßt sich der Ansteuerfaden auch dadurch richtig einstellen,
daß man den Faden durch entsprechende Drehung des Fadenträgers um den Punkt F (vgl.
Abb. 2) schwenkt, in dein sich alle im Gelände parallel zur Fernrohrmittelebene
verlaufenden Geraden bei ihrer Betrachtung durch das Fernrohr schneiden. Der Schwenkwinkel
ist
und das Getriebe zur Einstellung dieses Winkels ist bei der Er-Läuterung des Drehgetriebes
der Glasplatte 1j schon behandelt.