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Zielvorrichtung für den Abwurf von Gegenständen aus Luftfahrzeugen
Bei den bekannten Zielvorrichtungen, weiche für das Abwerfen von Gegenständen aus
Luftfahrzeugen verwendet werden, muß zur Bestimmung der jeweiligen Vorhalterichtung,
nenn keine komplizierten optischen Instrumente mit drehbaren, von einem Uhrwerk
eingestellten Reflektoren verwendet werden sollen, stets ein Hilfsziel anvisiert
werden, das überdies noch in gleicher Höhenlage wie das Abwurfziel gelegen sein
muß. Ist letzteres selbst in Bewegung begriffen (z. B. ein Schiff), so ist auch
das Anvisieren eines Hilfszieles, selbst wenn ein solches vorhanden wäre, völlig
nutzlos.
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Um nun auch bei Ermangelung geeigneter Hilfsziele die von der Flughöhe,
von der relativen Annäherungsgeschwindigkeit und von der geometrischen Form des
abzuwerfenden Gegenstandes abhängigen Vorhalterichtung rasch, mühelos und ohne Verwendung
kostspieliger optischer Instrumente sehr genau bestimmen zu können, wird im Sinne
der Erfindung während einer gewissen Meßdauer, die entweder unveränderlich sein
oder in einem umveränderlichen Verhältnis zur bekannten Fallzeit stehen kann, das
Abwurfziel durch Handverstellung einer horizontal in der Flugrichtung längs einer
Geradführung verschiebbaren Kimme mit einem vor und unter dieser fest angeordneten
Korn in stetiger Visur (der Vorvisur) gehalten, wobei gleichzeitig durch diese Handverstellung
eine zweite, zunächst vertikal über dem Korn einstellte, horizontal gegenläufig
zur Vorvisierkimme geführte Kimme (Abwurfkimme) um einen gleich großen oder größeren
Betrag wie diese verschoben wird, so daß sie zu Ende der Meßdauer einen Visierpunkt
ergibt, der mit einem angenähert vertikal oberhalb des Vorvisierkornes angeordneten
zweiten Korn (dein Abwurfkorn) eine Richtung ergibt, welche gegen die Vertikale
den gesuchten Vorhaltewinkel einschließt, so daß der Abwurf in demselben Augenblicke
erfolgen muß, als das Ziel in dieser durch Abwurfkimme und Abwurfkorn bestimmten
Abwurfvisur erscheint.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen
Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i die theoretische Grundlage der
Bestimmung des Vorhaltewnnkels beim Gegenstand der Erfindung, Abb. :2 die nach der
Erfindung ausgestaltete Vorrichtung in Seitenansicht und Abb. 3 eine Rückansicht
hiervon, teilweise im Schnitt.
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Gemäß Abb. i bewegt sich das Luftfahrzeug in einer Höhe H., über dem
Abwurfziel Z_, das
zu Beginn der Meßdauer dem Beobachter durch Kimme
A0 und Korn K" in der unter dem Winkel a" gegen die horizontale Flugrichtung geneigten
Vorvisur A" K0 erscheint. Der Fußpunkt des Flugzeuges im Zielhorizont sei F". In
der Höhe h" vertikal über dem Vorvisierkorn K0 befindet sich im Kimmenhorizont die
Abwurfkimme B0.
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Nach Ablauf der Meßzeit t, die entweder als eine unveränderliche gewählt
sein kann oder aber in einem gewissen konstanten Verhältnis zur bekannten Fallzeit
T gewählt wird, befindet sich das Vorvisierhorn K in der Lage K" so daß nunmehr
dem Beobachter das Ziel Z unter dem Winkel a, gegen den Horizont geneigt erscheint.
Da während der ganzen Meßdauer das Ziel durch Handverstellung stetig in der Vorvisur
A K (Kimme-Korn, Abb. 2) gehalten werden mußte, so verschob sich dabei die Vorvisurkimme
A um einen Betrags - A, A'" gleichzeitig aber auch die Abwurfkimme B um denselben
Betrag s, so daß sie zu Ende der Meßdauer t im Punkt B', steht, also B, B', _-_
s. Der während dieser Zeit t vom Flugzeug zurückgelegte Weg ist bei der Annäherungsgeschwindigkeit
v gegeben durch F, F,, - v # t = A" A,. Ist jedoch
T
die Fallzeit des abzuwerfenden Gegenstandes, so müßte unter der vorläufigen
Annahme, daß die horizontale Geschwindigkeitskomponente der Wurfbewegung unveränderlich
gleich der Annäherungsgeschwindigkeit v wäre, der Fußpunkt F, des Flugzeuges im
Augenblick des Abwurfes um die Strecke F2 Z - v T = B2 B
vor dem Ziele
liegen, wenn der abgeworfene Gegenstand im Punkte Z auffallen soll. Verbindet man
die um den Betrag s aus, ihrer Anfangslage B. ausgewanderte Abwurfkimme B2 mit Z,
so wird die durch das Korn K2 gezogene Vertikale im Punkt C2 geschnitten, der also
die Lage des Abwurfkornes und damit auch den gesuchten Vorhaltewinkel a2 der Abwurfvisur
B', C2 ergibt; denn aus der Ähnlichkeit der beiden vertikal schraffierten Dreiecke
C2 C3 Z und B'. B2 C2 folgt die Beziehung C_, C3 : B'2 B2 = C3 Z : B2 C2 - H" :
hb, oder v T : Ha s : ha und daraus ha - Ha. -Nu n ergibt sich
aber aus der Ähnlichkeit
der beiden horizontal schraffierten Dreiecke Z K" K, und K, A, A',, die Beziehung
K, K, : A, A',
=--ZK, :K1A'1=ZK3 :K3 B3 oder v₧t:s H" : h,,
und daraus s = v t #
Durch Einsetzen dieses Wertes in die Gleichung für ha ergibt sich ha -
lt", und mit Rücksicht auf die im Vergleich zu hv-ha sehr großen Flughöhen
kann Ha=Hv gesetzt werden, und es ergibt sich sodann ha = I. # h". Wird demnach
eine unveränderliche Meßzeit, z. B. t- Io Sek., gewählt, dann liegt das Abwurfkorn
C um eine der Fallzeit T verkehrt proportionale Strecke lt" unterhalb der Kimmenbahn
A B. Ist dagegen die Höhenlage ha des Abwurfkornes eine unveränderliche, dann ist
das Verhältnis der Meßzeit zur Fallzeit, also r ein unveränderliches -
Bei der Einstellung des Abwurfkornes C ist allerdings noch zu berücksichtigen, daß
infolge des Luftwiderstandes die horizontale Geschwindigkeitskomponente der Wurfbewegung
beständig verzögert wird, so daß die mittlere Horizontalgeschwindigkeit vm des abgeworfenen
Gegenstandes auf alle Fälle kleiner ist als die unveränderliche Flugzeuggeschwindigkeit
v. Demnach hätte sich während der Fallzeit das Flugzeug um die Strecke B.. (B3)
- (v - va) T weiter bewegt, als der Strecke F2 Z entspricht, so daß
der Punkt Z hinter dem Fußpunkt F3 des Flugzeuges im Augenblicke des Auftreffens
liegt. Der sehr kleine Winkel F, (B,) Z- p wird als Rückdrift bezeichnet, und um
diesen Winkel müßte daher auch die Verbindungslinie des Abwurfkornes C gegen die
Vertikale durch K nach rückwärts geneigt, also das Abwurfkorn C um einen. sehr kleinen
Betrag = ha - t g O nach rückwärts verschoben sein, wenn der dem Luftwiderstand
ausgesetzte Abwurfgegenstand das Ziel Z treffen soll.
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Zur mechanischen Durchführung dieser theoretischen Grundlage sind
laut Abb. i und Abb. 2 auf der oberen horizontalen Leiste ia eines dreieckigen Rahmens
i zwei horizontale Lagerzapfen 2, 2 befestigt, auf denen die bei- i den gleich großen
Bandscheiben 3 und q. drehbar gelagert sind. Über diese ist ein dünnes Stahlband
5 gespannt, auf dessen Oberteil 5a links die Abwurfkimme B befestigt ist, während
sein Unterteil 5g- rechts über der horizon- i talen Tischfläche eines Kastens 6
gleitet und durch den herabgedrückten Arm 7" einer darin gelagerten vertikal
verschiebbaren, oben mit einem Druckknopf 7g- versehenen Stange 7 festgeldemmt werden
kann. Durch das Herab- 1 drücken dieser Stange wird gleichzeitig ein im Kasten 6
vorgesehenes Uhrwerk in Gang gesetzt, welches nach Ablauf einer bestimmten Meßzeit
t die Stahlbandklemmung löst. Der Kasten 6 ist auf zwei horizontalen, am 1 Rahmen
i durch die Doppellager 8 und 9 abgestützten Führungsstangen io und i i gelagert,
von denen die letztere als eine mittels EIandkurbel i i" verdrehbare Schraubenspindel
ausgebildet ist, durch deren Verdrehung der r: Kasten eine Horizontalverschiebung
nach links erfährt, die bei Klemmung des unteren
Stahlbandteiles
5b, auf diesen übertragen wird und eine gegenläufige Verschiebung der am oberen
Stahlbandteil befestigten Abwurfkimme B bewirkt, die jedoch sofort zur Ruhe kommt,
wenn nach Ablauf der Meßzeit selbsttätig die Stahlbandklemmung 6-7a gelöst wird.
Auf dem Kasten 6 ist in gleicher Höhe mit der Abwurfkimme B die Vorvisierkimme A
befestigt sowie eine nach Meßdauer bzw. nach Flughöhe geteilte Scheibe 6" zum Einstellen
der Klemmungs- bzw. Meßdauer vorgesehen. Vertikal unter der durch einen am Rahmen
i befestigten Anschlag 12 festgelegten Normalstellung der Abwurfkimme B ist am unteren
Rahmenende das Vorvisierkorn K befestigt, während das Abivurfkorn C zwecks Ermöglichung
einer entweder nur horizontalen oder auch vertikalen Ein stellbarkeit auf einem
vertikalen Arm 13 entweder fest oder verschiebbar angeordnet ist, der selbst um
den im Rahmen i befestigten Horizontalzapfen 14 drehbar gelagert ist. Zur Höhenverstellung
des Abwurfkornes dient eine am Führungsarm 13 angebrachte Höhen- bzw. Fallzeitskala,
nach welcher es mittels einer am Gleitstück vorgesehenen Klemmschraube am Arm festgeklemmt
werden kann, oder es ist das Abwurfkorn C an einem dünnen Stahlband 15 befestigt,
das um die beiden Bandscheiben 18 und Ig gespannt ist, die selbst um die im Rahmen
i befestigten Horizontalzapfen 16, 17 drehbar gelagert sind. Die obere Bandscheibe
18 trägt eine Skalentrommel 18a, auf der mittels eines oben am Rahmen i befestigten
Zeigers 2o die Flughöhe bzw. die Fallzeit eingestellt werden kann. Zwecks Berücksichtigung
der Rückdrift kann der vertikale, das Abwurfkorn C tragende Arm 13 mittels einer
Rückdriftskala 13a und einer am Rahmen i befestigten Zeigermarke 21 nach rückwärts
verdreht und mittels einer Klemmschraube in der erforderlichen Lage gehalten werden.
Zur richtigen Einstellung des Gerätes dient die am Rahmen befestigten Dosenlibelle
23.
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Die Arbeitsweise mit diesem Gerät gestaltet sich wie folgt: Nach der
bekannten Abwurfhöhe Ha wird entweder bei konstanter Meßzeit die Höhenlage
ha des Abwurfkornes mittels der Höhen- oder Fallzeitskala am Arm 13 bzw. auf der
Skalentrommel 18" eingestellt, oder es wird bei fester Höhenlage h."
des Abwurfkornes
C der dem Verhältnisher entsprechende Bruchteil der Fallzeit T als Meßzeit auf der
Skalenscheibe 6" eingestellt. Ebenso muß die für den Abwurfgegenstand bekannte Rückdrift
auf der Skala 13a eingestellt und die Abwurfkimme in ihre durch den Anschlag 12
festgelegte Normalstellung i durch Linksverschiebung des oberen Stahl-Bandteiles
5« gebracht werden. Hierauf wird nach Einspielen der Libelle 23 das Abwurfziel in
die Vorvisur A" K0 (Abb. i) genommen und durch Niederdrücken des Stangenknopfes
7L das Stahlband 5 an den Kasten 6 geklemmt und das in letzterem befindliche Uhrwerk
in Gang gesetzt. `Tun muß das Ziel beständig durch Verdrehen der Handkurbel 1 Ia
in der Visur A K gehalten werden, wodurch die Abwurfkimme B gegenläufig zur Vorvisierkimme
A verschoben wird. Nach Ablauf der Meßdauer wird die Klemmverbindung zwischen Stahlband
5 und Kasten 6-7a selbsttätig durch das Uhrwerk gelöst, so daß dadurch auch die
weitere Verschiebung der Abwurfkimme B aufhört. Nun wird das Ziel geradlinig horizontal
»angeflogen«, bis es in die Abwurfvisur B', C, gelangt, in welchem Augenblick der
Gegenstand abgeworfen wird.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Verschiebung der Abwurfkimme
die gleiche ist wie die der Vorvisierkimme. So könnte etwa jede der beiden gleich
großen Bandscheiben 3, ,4 mit je einer neben ihr angeordneten größeren Bandscheibe
3', .4' fest verbunden sein, deren Durchmesser z. B. das Eineinhalbfache der Scheiben
3, .4 beträgt. Spannt man über diese beiden Scheiben 3' und a' auch ein dünnes Stahlband
5' und befestigt an diesem links die Abwurfkimme B', so wäre die Verschiebung der
letzten eineinhalbmal so groß wie jene der Vorvisierkimme A am Uhrwerkkasten 6.
Um bei dieser Abwurfkimmenverschiebung den gleichen Vorhaltewinkel a2 zu erhalten,
müßte eben auch die Höhe der Abwurfkimme B' über dem Abwurfkorn C gleich der eineinhalbfachen
Höhe ha gewählt werden. Diese Anordnung mit ungleichen Kimmenverschiebungen hätte
den Vorteil, daß bei gleicher Meßdauer die Kimmenentfernung vom Korn eineinhalbmal
größer ist als bei gleichen Kimmenverschiebungen, so daß dadurch die Abwurfvisur
genauer wird. Dagegen wird bei gleicher Visurgenauigkeit die Meßzeit t' auf =/;
jener bei gleichen Kimmenverschiebungen vermindert.