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Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des richtigen Zeitpunktes
für den Abwurf von Bomben aus Luftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung des richtigen Zeitpunktes für den Abwurf
von Bomben aus Luftfahrzeugen, insbesondere dann; wenn das Ziel vor dem Abwurf auch
durch längere Zeit unsichtbar bleibt.
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Es sind bereits Verfahren und Zielvorrichtungen bekannt, mit deren
Hilfe es gelingt, den Abwurf der Bombe im richtigen Zeitpunkt erfolgen zu lassen,
auch dann, wenn das Ziel im Augenblicke des Abwurfes durch Wolken verdeckt ist.
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Grundsätzlich benutzt man bei derartigen Vorrichtungen eine durch
Uhrwerksantrieb verschiebbare Zielmarke, deren Verschubgeschwindigkeit der Relativgeschwindigkeit
des Zieles angepaßt wird. Bei den bekanntem: Zielvorrichtungen dieser Art geschieht
diese Anpassung durch eine von Hand aus zu betätigende, die Laufgeschwindigkeit
des Uhrwerkes regelnde Bremse. Solange das Ziel sichtbar ist, bietet wohl die Anpassung
des Bremsdruckes und damit die Uhrwerksgeschwindigkeit an die Zielgeschwindigkeit
keine Schwierigkeit, wohl aber dann, wenn das Ziel hinter einer großen Wolke verschwindet.
In dieser Unsicherheit der genauen Einhaltung eines gewissen Bremsdruckes von Hand
aus liegt der Nachteil der bekannten Zielvorrichtungen.
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Die Erfindung bezweckt, ein neues Verfahren und ein neues Abwurfvisier
zu schaffen, das den berannten- gegenüber den Vorteil bietet, daß der Abwurf der
Bomben für den Fall, daß das Ziel zur Abwurfzeit etwa durch Wolken verdeckt ist,
mit größerer Sicherheit als bisher im richtigen Augenblick erfolgen kann. Voraussetzung
ist nur, daß das Ziel vorher hat einmal richtig erfaßt werden können und daß die
Einstellung des Instrumentes daraufhin vollendet wurde.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin; daß man an einem Instrument
eine Alhidade als Visier und Korn nach erfolgter Einstellung dem Ziel unter der
herrschenden Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Ziel folgen und beim Erreichen
des richtigen Vorhaltwinkels die Bombenabwurfvorrichtun- mittels eines zwangsläufig
ün einer zur Lage der Alhidade ähnlichen Lage geführten Kontaktarmes betätigen läßt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindungergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen, und zwar ist Abb.
ia und ih ein Schema der Seitenansicht eines Instrumentes nach der Erfindung zur
Erläuterung des Gesetzes, nach dem es arbeitet, Abb. 2 eine schematische Darstellung
:einer vervollkommneten Ausführungsform des Instrumentes, Abb.3 eine besondere Ausführungsform
von wesentlichen Teilen des Instrumentes.
Für die Vorrichtung nach:'.
der Erfindung gelten die folgenden Beziehungen: Der richtige Vorhaltwinkel im Augenblick
des Abwurfes sei s und tg s sei
Hierin ist v die Horizontalkomponente der Relativgeschwindigkeit zwischen Flugzeug
und Ziel, t die Fallzeit der Bombe, h die wahre Höhe des Flugzeuges über dem Ziel.
Dies sind Werte, die sich vom Flugzeug aus bestimmen lassen, solange man in Erdsicht
fliegt, und sich über eine nicht zu lange Zeit nicht ändern, wenn das Flugzeug im
Horizontalflug seine eigene Geschwindigkeit beibehält.
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In der Vorrichtung nach der Erfindung werden nun an Stelle der wahren
Hähe und der wahren Relativgeschwindigkeit andere, entsprechend proportionale Werte
dadurch benutzt, daß eine Instrumentenkonstante
eingeführt wird, worin k eine Streckenkonstante und m eine Zeitkonstante ist. Die
der wahren Höhe entsprechende proportionale
Unter Ausnutzung dieser Beziehung ist nun beispielsweise .ein Instrument nach dem
Schema der Abb. i gebaut. In dieser Abbildung ist eine Reibscheibe io mit horizontaler
Achse vorhanden, die von einem Uhrwerk mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben
wird. Vor der Reibscheibe io liegt ein Schlitten i i, auf dem eine quer zur Reibscheibe
bewegliche Reibrolle 12 mit horizontaler Achse drehbar befestigt ist. Mit Hilfe
des Schlittens kann clie Reibrolle 12 vom Mittelpünkt der Reibscheibe i o nach ihrem
äußeren Rand hin und zurück von Hand, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer
Stellvorrichtung, -bewegt werden. Reibrolle 12 trägt eine horizontal gerichtete
Spindel 13, die von der Rolle bei der Verschiebung des Schlittens in ihrer Achsrichtung
mitgenommen wird. Auf Spindel 13 kann sich eine Mutter i q. umdrehbar verschieben.
Die Bewegung der Mutter i q. wird also bedingt einmal durch die Längsverschiebung
des Schlittens i i und der Reibrolle 12 und zweitens durch die Steigung und Drehung
der Spindel 13.
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An dem Instrument ist, und zwar in der Darstellung des Schemas durch
die Achse der Scheibe i o laufend, ein Arm 15 in vertikaler Richtung festgelegt.
An diesem kann die Alhidade 16 zur Einstellung verschoben werden. Die Alhidade selbst
ist an der Mutter i q. geführt, und zwar in der einfachen Form des Schemas mit Hilfe
von Schlitz 17 und dem .an der Mutter befestigten Stift 18.
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Der Arm 15 trägt eine Einteilung, die durch die der wirklichen Höhe
h entsprechende Fallzeit t der Bombe multipliziert mit der Geschwindigkeitskonstanten
c des Apparates gefunden wird.
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Die Geschwindigkeitskonstante c ergibt sich aus der Steigung der Spindel
13 sowie der konstanten Winkelgeschwindigkeit der Reibscheibe io. Die vorher
erwähnte Zeitkonstantem kommt in dem jeweiligen Abstand der Reibrolle 12 vom Mittelpunkt
der Reibscheibe i o zum Ausdruck, denn "dieser ist stets gleich m v" worin vl der
der wahren Relativgeschwindigkeit proportionale Wert ist.
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Stellt man nun die Alhidade 16 an dem Arm 15 in solcher Höhe
ltl ein, wie der Fallzeit t der Bombe entspricht, und richtet sie durch Verschiebung
des Schlittens auf das Ziel, so dreht sich die auf der Reibscheibe i o rollende
Reibrolle 12 und demgemäß die Spindel 13 entsprechend dem Reibscheibendurchmesser,
dem die Rolle gegenübersteht. Hierdurch tritt eine fortgesetzte gleichförmige Verschiebung
der Mutter i q. ein, die durch Veränderung des Reibradius mit Hilfe des Schlittens
i i so eingeregelt werden kann, daß die Alhidade ständig auf das Ziel gerichtet
bleibt.
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Es ist nun weiter an dem Instrument ein schwenkbarer Kontaktarm i9
(Abb. ih) mit Drehpunkt 2o angebracht und durch eine nicht dargestellte Führung
ständig parallel der Alhidade 16 gehalten. Der Drehpunkt 2o hat konstanten
Abstand von einer waagerechten Führung 22 eines längs dieser einstellbaren Kontaktes
23. Durch Berührung des Armes i9 mit dem Kontakt 23 wird der Strom der Bombenabwurfvorrichtung
geschlossen.
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Macht man nun einerseits den festen Arm 2 i, d. h. die Strecke 20
bis 24 gleich k, d. h. gleich cm, und sorgt man weiter dafür, daß j der Kontakt
23 vom Punkt 24 ständig um den jeweiligen Abstandmvl entfernt ist, der dem- Abstand
der Rolle 12 von der Mitte der Scheibe io entspricht, so wird die Kontaktgabe, d.
h. das Abwerfen der Bombe in dem Augenblick erfolgen, in dem der zwischen 21 und
i9 eingeschlossene Winkel dem richtigen Vorhaltwinkel s entspricht. Es kommt also
im Grunde nicht darauf an, daß der Arm z i und die Führung 22 in senkrechter und
waagerechter Richtung liegen, viehmehr nur darauf, daß das rechtwinklige Dreieck
19, 21, 22 dem Dreieck i 6; 15, 13 ähnlich ist.
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Demgemäß stellt Abb.2 eine verbesserte Form der Vorrichtung nach der
Erfindung dar, wie sie voMugsweise für die Ausführung benutzt werden kann.
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In Abb. 2 ist wieder die Reibscheibe i o mit Schlitten i i und Reibrolle
12 vorhanden, die die -mit Mutter i q. ausgerüstete Spindel 13 in Drehung versetzt.
Am Schlitten i i ist nunmehr
der Kontakt 23 angebracht. Kontakt
23 kann am Schlitten selbst in der Führung 6o einstellbar von seiner rechten Endlage
nach links verschoben werden, um dadurch Rücktriftfehler auszugleichen, wie später
näher beschrieben werden wird. Der Gegenkontaktarm i g ist um den Punkt 2o drehbar.
Punkt 20 liegt auf derjenigen Senkrechten zur Achse der Spindel 13, , auf der sich
Kontakt 23 befindet, wenn er selbst in seiner rechten Endlage an der Einstellung
6o steht und Reibrolle 12 sich im Mittelpunkt der Reibscheibe io befindet. Der Abstand
des festen Drehpunktes 20 von der Achse der Spindel ist dadurch bestimmt, daß seine
Entfernung vom Kontakt 23, wenn dieser in der vorerwähnten Nullstellung steht, gleich
der vorerwähnten Streckenkonstanten h gewühlt ist. Die in Betracht kommenden Punkte
und Strecken sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Abb. i.
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Im Punkt 2o ist nun ein Zahnrad 6i gelagert, welches mit dem Arm ig
fest verbunden ist, so daß der Arm ig bei Drehung des Zahnrades 61 mit diesem um
den gleichen Winkel verschwenkt wird. Mit Zahnrad 61 kämmt ein gleich großes Zahnrad
62, dessen Mittelpunkt 63 nicht notwendigerweise auf derselben Senkrechten zur Spindelachse
13 liegt ,die Punkt 20. Mit Zahnrad 62, und zwar durch seinen Mittelpunkt fluchtend,
ist ein innerhalb des Instrumentengehäuses befindlicher Alhidadenarm 64 und ein
äußerer, parallel zu dem inneren angeordneter Alhidadenarrn 65 verbunden. Der innere
Alhidadenarm 6,1 reicht nur bis zu dem Gelenkpunkt 66, während der ,äußere Alhidadenarm
65 als Visier und Korn zum Anpeilen des Zieles dient. Konzentrisch zum Zahnrad 62
ist eine conaxial, im .übrigen aber frei drehbare Scheibe i 13 vorhanden,
die außerhalb des Instrumentengehäuses angeordnet und von Hand gedreht werden kann.
An einem Punkt 67 trägt Scheibe 113, in das Gehäuseinnere ragend, einen Zapfen 67,
an dem die Alhidade 16 mit ihrem einen Ende angelenkt ist. Das andere Ende der.
Alhidade ist, wie in der Ausführung nach Abb. i, am Punkt i $ der Mutter 1q. geführt.
Der mit dem Zahnrad 62 verbundene innere Arm 64. ist durch einen Lenker 68 derart
mit der Alhidade 16 am Punkt 69 verbunden, daß eine Parallelführung
von 16 und 6q., d. h. also auch der beiden Alhidaden 1b und 65, entsteht. Durch
Drehung der Scheibe 113 kann man den Abstand des Punktes 67 von der Spindelachse
13 ändern und so die Höhe k1 nach Wunsch einstellen. Zu diesem Zweck kann Scheibe
i 13
z. B. eine Zeigermarke gegenüber einer Skala am Instrumententräger oder
umgekehrt besitzen. Die Vorrichtung wird _ in folgender Weise benutzt: Zunächst
wird durch ISrehung der Scheibe 113 entsprechend der Fallzeit der Bombe die Höhe
lt, des Punktes 67 eingestellt. Hiermit kommt vorerst die Alhidade 16 in eine beliebige
Richtung, die durch die zufällige Stellung der Mutter i q. bestimmt ist. Parallel
zu dieser Richtung stellt sich Alhidade 65, die nun wieder entsprechend über Zahnräder
62 und 61 den Kontaktarm i g mitnimmt. Sodann wird an der Einstellvorrichtung 6o
die Korrektur z für die Abtrift eingestellt. Nunmehr wird Schlitten i i so lange
verschoben, bis Alhidade 65 auf das Ziel gerichtet ist, und durch Nachregulierung
der Sthlittenstellung wird erreicht, daß die Visur über Alhidade 65 auf das Ziel
gerichtet bleibt. Nachdem somit die richtige Stellung der Reibroller 12 gegenüber
der Scheibe io einmal erreicht ist, wird, gleichbleibende Fluggeschwindigkeit vorausgesetzt,
eine Kontaktgabe zwischen 23 und i g in dem Augenblick erfolgen, in dem Alhidade
65 mit der Senkrechten den richtigen Vorhaltwinkel E einschließt.
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Infolge der bestehenden Geschwindigkeitsbeziehung ist, wie eine einfache
Überlegung zeigt, in jedem Falle :eine gewisse Zeit erforderlich, nicht nur, um
die Alhidade auf das Ziel erstmalig zu richten, sondern auch, um so nachregeln zu
können, daß die Alhidade fortlaufend auf das Ziel gerichtet bleibt. Je nachdem,
ob man vor Beginn der Einsstellung durch eine Voreinstellung schon die Muttier i
¢ in die annähernd richtige oder gerade umgekehrt in eine weit abliegende Stellung
gebracht hat, steht für die Feineinregulierung beim asymptotischen Heranfühlen an
den richtigen Reibungsradius. ein größerer oder kleinerer Teil des Zeitwertes; m
zur- ' Verfügung.
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Nun läßt sich jedoch durch eine besondere Anordnung dafür sorgen,
daß man für diese Einstellung nicht völlig abhängig von den Instrumentenkonstanten
bleibt. Dies gelingt, wenn man die Spindel 13 nicht starr mit der Reibrolle 12 kuppelt,
sondern die Möglichkeit einer Längenverschiebung zwischen Rolle und Spindel vorsieht.
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In Abb. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dafür gegeben. In diesem bedeutet
25 einen. Gehäuseteil des Instrumentes, in dem Schlitten i i durch eine Gewindestange
26 mit Drehkopf 27 hin und her bewegt werden kann. Die Stange 26 ist mit Kopf
5 1 drehbeweglich im Schlitten i i gelagert, so jedoch, daß Schlitten i i
den Längsbewegungen der Gewindestange 26 folgen muß.
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Schlitten i i trägt die Reibrolle i 2, deren in einen Vierkant 3o
auslaufende Achse in ein entsprechendes Hohlstück 3 1 mit Vierkantquerschnitt
der
-Spindel 13 hineinragt. "Spindel 13 nimmt infolgedessen an Drehungen der Rolle 12
teil, kann sich jedoch längs des Vierkants bewegen. An ihrem anderen Ende ist Spindel
13 durch ein geteiltes Lagerstück 32 drehbar gehalten, das durch Stange 33 im Lager
34 am Schlitten längs verschieblich geführt ist. Die Führungsstange 33 dient gleichzeitig
als Sicherung der Mutter 14 gegen Drehung.
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Lager 32 läßt sich mittels der im Schlitten I I gelagerten
und durch Gewinde 39 verstellbaren Schubstange 37 in Achsrichtung verschieben. Die
Schubstange 37 trägt ein Zahnrad 44 welches mit Zahnrädern 43, 44 48 ein Wechselgetriebe
mit zwei Gängen bildet. Die Gänge können nach Wunsch mittels der Kupplung 49 und
des Hebels 5 5 geschaltet werden.
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In der dargestellten Leerlauflage der Kupplang 49 würde Drehung am
Kopf 27 der Spindel 26 eine Verschiebung von Mutter 14 nur entsprechend der Drehung
und Steigung der Spindel 26 zur Folge haben. Wird einer der Gänge 43 und
44 eingeschaltet, so bewegt sich wohl Reibrolle 12 am Schlitten i i entsprechend
der Betätigung der Spindel 26,
während Mutter 14 eine Bewegung macht, die
den zusammengesetzten Umdrehungen der Spindel 26 und des Gewindes 39 der Zugstange
37 entspricht. Gleichzeitig wirkt naturgemäß stets auf die Verschiebung der Mutter
14 aucli noch die Drehung der Reibrolle 12 entsprechend ihrer jeweiligen Lage gegenüber
der Reibscheibe io.
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Es ist zu bemerken, daß das Instrument auch dann im wesentlichen richtig
arbeitet, wenn das Flugzeug sich im Gleitflug befindet, und zwar insbesondere, wenn
die Flughöhe und Geschwindigkeit so groß sind, daß die Bombe beim Durchfallen des
Raumes ihre im wesentlichen konstante Höchstfallgeschwindigkeit erreichen kann.