DE668408C

DE668408C - Device for determining the direction of movement of a flying target

Info

Publication number: DE668408C
Application number: DEK139036D
Authority: DE
Original assignee: HANS VON KARABETZ
Current assignee: HANS VON KARABETZ
Priority date: 1935-08-21
Filing date: 1935-08-21
Publication date: 1938-12-05

Description

Vorrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung eines fliegenden Zieles Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung eines fliegenden Zieles (der Flugrichtung) von einem außenliegenden Beobachtungsstand aus. Hierzu sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, in welchen unter Verwendung eines Schreibstiftes, der entlang eines mit der Visierrichtung schwenkbaren Armes verschoben wird, Aufzeichnungen erfolgen.Device for determining the direction of movement of a flying Objective The invention relates to a device for determining the direction of movement of a flying target (the direction of flight) from an external observation post the end. For this purpose, various devices are known in which using a pen, which runs along an arm that can be swiveled with the direction of sight is moved, records are made.

Erfolgt die Verschiebung des Schreibstiftes gemäß der Kartenentfernung des Zieles, das ist der Abstand der waagerechten Projektion der Ziellage vom Beobachtungsstand, dann ergibt die Aufzeichnung direkt die Bewegungsrichtung des Zieles. Die unvermeidbaren Fehler der Entfernungsmessung verursachen jedoch bei der Ermittlung der von dieser abhängenden Kartenentfernung derart große Fehler, daß hierdurch die Ermittlung der Flugrichtung zu ungenau wird.The pen is moved according to the distance from the card of the target, that is the distance of the horizontal projection of the target position from the observation stand, then the recording directly shows the direction of movement of the target. The inevitable However, errors in the distance measurement cause the determination of the distance measurement Depending on the map distance, errors are so large that this makes it possible to determine the Direction of flight becomes too imprecise.

Erfolgt die Verschiebung des Schreibstiftes gemäß des Cosinus des sogenannten Geländewinkels (Höhenwinkellage des Zieles), unter welchem das Ziel am Beobachtungsstand sichtbar wird, dann ergibt die Aufzeichnung ein Kurvenstück,.welches sich in ein entsprechendes Kurvenstück einer auf einer Drehscheibe vorgesehenen Kurvenschar so einpassen läßt, daß sich aus dem zur Einpassung erforderlichen Drehungswinkel der Scheibe die gesuchte Bewegungsrichtung des Zieles ergibt. Bei diesem Vorgang erhält man jedoch die Flugrichtung nur unter der Voraussetzung richtig, daß das Ziel außerhalb der durch den Beobachtungsstand liegenden waagerechten Ebene waagerecht fliegt. Bei zum Horizont geneigten Zielflügen (bei Schrägflügen) ergibt dieser Voigang Fehlangaben, die bereits bei geringer Neigung des Zielfluges das zulässige Fehlermaß überschreiten.If the pen is shifted according to the cosine des so-called terrain angle (elevation angle of the target), under which the target becomes visible at the observation stand, then the recording results in a piece of the curve, which into a corresponding curve piece provided on a turntable Set of curves can be fitted in such a way that the angle of rotation required for fitting of the target results in the desired direction of movement of the target. In this process However, the flight direction can only be obtained correctly if the Target horizontally outside the horizontal plane defined by the observation stand flies. In the case of destination flights inclined to the horizon (inclined flights), this results in Voigang Incorrect information which, even with a slight inclination of the target flight, is the permissible degree of error exceed.

Um auch bei Schrägflügen entsprechend genaue Flugrichtungsangaben zu erhalten, wird erfindungsgemäß der Schreibstift entlang dem mit der Visiervorrichtung schwenkbaren Arm gemäß der Winkelgeschwindigkeit der Seitenauswanderung des Zieles eingestellt und die Kurvenschar als eine Funktion des Winkels zwisehen der azimutalen Visiervorrichtung und der Richtung der kürzesten Kartenentfernung mit dem Quotienten aus der waagerechten. Zielgeschwindigkeit und der kürzesten Kartenentfernung als Parameter dargestellt.In order to ensure that the flight direction information is correspondingly accurate even for inclined flights to obtain, according to the invention, the pen along with the sighting device pivotable arm according to the angular velocity of the side migration of the target and the family of curves as a function of the angle between the azimuthal Sighting device and the direction of the shortest map distance with the quotient from the horizontal. Target speed and the shortest map distance as Parameters shown.

In der Abb. r sind 0 der Standort des Gerätes, BC die lotrechte Projektion des Zielweges auf die durch 0 gelegte Horizontalebene und Z die Projektion der augenblicklichen Ziellage. Die Projektion der linearen Geschwindigkeit des in der Richtung ZC fliegenden Zieles ist gleich c. Der kürzeste Abstand des Standortes 0 von B C ist 0 A - a; die Kartenentfernung e ist gleich OZ. Der Flugrichtungswinkel9o-f ist jener Winkel, den die Richtungen OZ und ZC miteinander einschließen; f ist der Winkel A0Z. Zur Orientierung des Gerätes in der Natur dient die Nordrichtung ON, mit welcher die Richtung OZ den. Seitenwinkels einschließt. Fliegt das Ziel geradlinig und mit gleichförmiger Geschwindigkeit, dann nehmen a und - konstante Werte an. Diese Annahme liegt n.un allen weiteren Ausführungen zugrunde. Der Weg, den ein von A gegen C fliegendes Ziel in der Zeit t zürückleg, ist c # t = ä # tg f. Die Winkelgeschwindigkeit die hierbei der Verschwenkung der Geraden @, zukommt, ist gleich d fldt = cla # cos 2 f glei'cli' b # coslf (b = c/a ist eine Konstante).In Fig. R, 0 is the location of the device, BC is the perpendicular projection of the target path onto the horizontal plane defined by 0 and Z is the projection of the current target position. The projection of the linear velocity of the target flying in the direction ZC is equal to c. The shortest distance of location 0 from BC is 0 A - a; the map distance e is equal to OZ. The flight direction angle 9o-f is the angle that the directions OZ and ZC include with one another; f is the angle A0Z. The north direction ON, with which the direction OZ denotes, is used to orient the device in nature. Includes side angle. If the target flies in a straight line and at a constant speed, then a and - take on constant values. This assumption is now the basis for all further explanations. The path that a target flying from A to C travels in time t is c # t = ä # tg f. The angular velocity that is attributable to the swiveling of the straight line @ is equal to d fldt = cla # cos 2 f equals 'cli' b # coslf (b = c / a is a constant).

Mißt man nun während der Verschwenkung der Geraden OZ laufend den Winkel A OZ = f und trägt man laufend in der Richtung OZ von 0 nach P den Wert b # cos'-f auf, dann beschreibt der Purikt P ein Kurvenstück, z. B. jenes P.P. Mit diesem Kurvenstück läßt sich der Winkel f finden, denn der Winkel POP, gleicht dem Winkel ZO A = f. Trägt man andernfalls die gemessene Winkelgeschwindigkeit w laufend von 0 aus in der Richtung OZ auf und erhält man hierdurch ein mit dem Abstand 0 P endendes Kurvenstück, das sich, von P ausgehend, mit dem Kurvenstück P P zur Dekkung bringen läßt, dann erhält man im Winkel PO Po den zur GeradenOZ gehörenden. Winkel f. If one now continuously measures the angle A OZ = f while the straight line OZ is pivoted and one continuously plots the value b # cos'-f in the direction OZ from 0 to P, then the purict P describes a curve segment, e.g. B. That PP With this curve piece the angle f can be found, because the angle POP equals the angle ZO A = f Distance 0 P ending curve piece, which, starting from P, can be brought to cover with curve piece PP, then at angle PO Po the one belonging to the straight line OZ is obtained. Angle f.

Abb. 2 zeigt eine Kurvenschar; die der Gleichung 0 P = b - cos2 f genügt. Jede der Kurven genügt den f- Werten von + go ° bis - go °, während sich die einzelnen Kurven voneinander nur durch verschiedene b-Werte (hl, b ....... b" ) unterscheiden. Der Symmetrielinie der Kurvenschar kommt der Wert f - Null zu.Fig. 2 shows a family of curves; which satisfies the equation 0 P = b - cos2 f. Each of the curves satisfies the f values from + go ° to - go °, while the individual curves only differ from one another in terms of different b values (hl, b ....... b ") the value of f - zero to.

Wird nun während eines Zielfluges mittels der Winkelgeschwindigkeit w in der bereits beschriebenen Weise eine Kurve gezeichnet, dann. muß sich dieses, insofern das Ziel geradlinig und gleichförmig fliegt, mit einer Kurve-, der Schar zur Deckung bringen oder sich zwischen zwei ihrer Kurven einpassen (roterpolieren) lassen. Der Winkel, den sodann jeweils die Richtung OP der gezeichneten Kurve mit der Symmetrielinie 0 Po der Kurvenschar einschließt, ergibt jeweils den gesuchten Komplemen.twinkel f. Ist hingegen das Einpassen des gezeichneten Kurvenstückes nicht möglich, dann ist erwiesen, daß b variabel verläuft, was auf eine gekrümmte Zielbahn (ein veränderliches a) oder auf eine ungleichförmige lineare J Geschwindigkeit (ein veränderliches c) hinweist.Is now used during a target flight by means of the angular velocity w drawn a curve in the manner already described, then. must this insofar as the target flies in a straight line and uniformly, with a curve, the flock align or fit between two of their curves (red polish) permit. The angle that the direction OP of the drawn curve is then with the symmetry line 0 Po includes the family of curves, results in each case the sought Complemen.twinkel f. However, the fitting of the drawn curve segment is not possible, then it has been proven that b is variable, which indicates a curved target trajectory (a variable a) or a non-uniform linear J velocity (a changeable c) indicates.

Die Vorrichtung nach Abb. 3 ist in einem Kasten i angeordnet. Inder vertikalen Achse oo desselben ist ein Rohr 2 gelagert, an das oben ein Gußstück 3 gelötet ist; am unteren Ende des Rohres ist ein Schneckenrad q. aufgekeilt. In dieses greift die Schnecke 5 ein, die auf der Welle 6 festsitzt, welche den Kasten 7 durchgreift und an ihrem freien Ende mit einem Handrad 8 versehen ist: Das Gußstück 3 dient einer Spindel g als Lager und zur Führung einer Mutter io, die am Verdrehen gehindert ist und einen Schreibstift ii trägt. Auf die Spindel ist ein Kegelrad 12 gekeilt, das in das Kegelrad 13 eingreift, welches auf der Welle 14 festsitzt. Diese ist im Rohr 2 und im unteren Teil des Kastens i drehbar gelagert und wird durch das Kegelrad 15 angetrieben; dieses S essen das eine Sonnenrad eines Differentials, Sensen Planetenräder 16 im Kegelrad 17 gefiert sind, das sich ebenso wie das zweite =Sonnenrad 18 auf der Welle 14 frei drehen kann. Das Kegelrad 17 wird vom Kegelrad ig angetrieben, dessen Welle 2o im Kasten 7 drehbar gelagert ist. Das Rad 18 ist mit einem anderen Kegelrad 21 verschraubt, in das ein Kegelrad 22 eingreift, das sich auf der im Kasten 7 festsitzenden Achse 23 frei drehen kann. In das Kegelrad 22 greift ein Kegelrad 24 ein, welches mit dem Schneckenrad 4. verschraubt ist: Der Antrieb der Welle 14 erfolgt demnach über das Differential 15 bis 18 einerseits vom Schneckenrad 4, anderseits von. der Welle 2o aus. Oben am Kasten i ist eine transparente Scheibe 25 befestigt, auf der der Schreibstift 1i federnd ansteht. Die Scheibe 25 liegt an einer Platte 26 auf, _ die um einen Zapfen des Kastens i drehbar gelagert ist und an deren der Scheibe 25 zugekehrten Fläche eine Kurvenschar nach Abb. 2 » aufgezeichnet igt. Zwecks Verschwenkens der Platte 26 ist an dieser eine Verzahnung 27 vorgesehen, in die ein Zahnrad 28 eingreift. Dieses - sitzt auf der Welle 29, die im Kasten i gelagert ist und ein Kegelrad 30 trägt. Dieses greift in, das Kegelrad 31 ein, auf dessen Welle 32 das Handrad 33 festgemacht ist. Auf der Welle 29 sitzt ein Kegelrad 34, das das Sonnenrad eines Differentials bildet, dessen Planetenräder 35 in einem Schneckenrad 36 drehbar gelagert sind: Dieses dreht sich frei auf der Welle 29 und wird von der Schnecke 37 angetrieben, die auf die Welle 6 gekeilt ist. Das zweite Sonnenrad 38 sitzt auf der Welle 39, die in der Welle 29 drehbar gelagert ist: Die Welle 39 wird demnach über das Differential 34, 35, 38 einerseits vom Handrad 33 aus, anderseits vom Handrad 8 aus angetrieben. Auf die Welle 39 ist ein Zahnrad 41 gekeilt, das mit dem Zahnrad 42 kämmt, welches auf der feststehenden Achse 43 drehbar gelagert ist. Auf dem Zahnrad 42 ist eine Scheibe 44 mit einer Kreisteilung befestigt, an der mittels des gerätefesten Zeigers 45 der Flugrichtüngswinkel go-f abgelesen werden kann.The device according to Fig. 3 is arranged in a box i. In the vertical axis oo the same, a tube 2 is mounted, to which a casting 3 is soldered at the top; at the bottom of the tube is a worm wheel q. wedged. In this engages the worm 5, which is stuck on the shaft 6, which extends through the box 7 and is provided at its free end with a handwheel 8: The casting 3 serves a spindle g as a bearing and to guide a nut io, which is on Twisting is prevented and carries a pen ii. A bevel gear 12 is keyed onto the spindle and engages with bevel gear 13, which is firmly seated on shaft 14. This is rotatably mounted in the tube 2 and in the lower part of the box i and is driven by the bevel gear 15; This S eat the one sun gear of a differential, scythes planetary gears 16 are fixed in the bevel gear 17, which like the second = sun gear 18 can rotate freely on the shaft 14. The bevel gear 17 is driven by the bevel gear ig, the shaft 2o of which is rotatably mounted in the box 7. The wheel 18 is screwed to another bevel gear 21, in which a bevel gear 22 engages, which can rotate freely on the axle 23 which is fixed in the box 7. A bevel gear 24 engages in bevel gear 22, which is screwed to worm gear 4. of the wave 2o. At the top of the box i, a transparent disk 25 is attached, on which the pen 1i resiliently rests. The disk 25 rests on a plate 26 which is mounted rotatably about a pin of the box and on the surface of which facing the disk 25 a set of curves as shown in FIG. 2 is drawn. For the purpose of pivoting the plate 26, a toothing 27 is provided on this, in which a gear 28 engages. This - sits on the shaft 29, which is mounted in the box i and carries a bevel gear 30. This engages in the bevel gear 31, on the shaft 32 of which the handwheel 33 is fixed. On the shaft 29 sits a bevel gear 34, which forms the sun gear of a differential, the planet gears 35 of which are rotatably mounted in a worm gear 36: this rotates freely on the shaft 29 and is driven by the worm 37, which is keyed onto the shaft 6 . The second sun gear 38 sits on the shaft 39, which is rotatably mounted in the shaft 29: the shaft 39 is accordingly driven via the differential 34, 35, 38 on the one hand from the handwheel 33 and on the other hand from the handwheel 8. A toothed wheel 41 is keyed onto the shaft 39 and meshes with the toothed wheel 42, which is rotatably mounted on the stationary axle 43. A disc 44 with a circular division is attached to the gearwheel 42, on which the flight direction angle go-f can be read off by means of the pointer 45 fixed to the device.

In der Nullstellung der Vorrichtung fallen die horizontale Achse der Spindel g sowie die Symmetrielinie 0A der Kurvenschar der Platte 26 in, die Richtung ON. Wird nun durch Drehen an der Handkurbel 8 über das Schneckenrad 4 das Gußstück 3 um den Seitenwinkel s verschwenkt, dann gelängt die Achse der Spindel g in die Richtung OZ, während die Linie 0A in der Richtung ON verbleibt: Im Kasten 7 wird nun in bekannter Weise (durch Tachymetrieren der Drehung der Welle 6) die Winkelgeschwindigkeit w dargestellt und mittels der Welle 2o über das Differential 17, 15 und mit der Welle 14 auf die Spindel g übertragen, wodurch der Schreibstift ii von 0 aus entsprechend dem Werte w eingestellt wird. Der Fehler, den diese Einstellung bei der seitlichen Verschwenkurig durch das Kegelräderpaar 12,13 erfahren würde, wird dadurch vermieden, daß hierbei die Welle 14 vom Schneckenrad q. (über das Differential 18, 15) um den Winkel s gedreht wird. Durch das Verschwenken der Spindel g um den Winkel s und durch die radiale Verschiebung der Mutter io entsprechend der Winkelgeschwindigkeit w zeichnet der Stift ii auf der transparenten Scheibe 25 ein Kurvenstück auf. Um dieses in die Kurvenschar einzupassen, wird die Platte 26 mittels Handrades 33 gedreht; das Maß der erforderlichen Drehung ist gleich dem Winkels-/. Die vom Differential 34 bis 38 getriebene Welle 39 wird einerseits durch die Welle 29 mit dein Wert f-s und anderseits vom Schneckenrad 36 aus mit dem Wert s angetrieben, womit sich an der Welle 39 der Summenwert f ergibt, der schließlich zur Einstellung der Kreisskala qq. führt, an welcher der Flugrichtungswinkel go-f abzulesen ist. Hat man einmal das Kurvenstück auf der Scheibe 25 richtig eingepaßt, dann wird, sobald das Ziel seinen Flug gerade mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortsetzt, die folgende Aufzeichnung des Stiftes ii von selbst eingepaßt bleiben, so daß keine Betätigung des Handrades 33 zu erfolgen hat. Die Lage der Platte 26 bleibt unverändert, während sich der Winkel f nach Maßgabe des Winkels s ändert, was durch die Antriebe vom Handrad 8 auf das Gußstück 3 und auf die Welle 38 in Erscheinung tritt und an der Ablesung der Skala 44 zum Ausdruck kommt.In the zero position of the device, the horizontal axis of the spindle g and the line of symmetry 0A of the family of curves of the plate 26 fall in the direction ON. If the casting 3 is now pivoted by the side angle s by turning the hand crank 8 via the worm wheel 4, the axis of the spindle g extends in the direction OZ, while the line 0A remains in the direction ON: In box 7 is now known in The angular velocity w is represented (by totalizing the rotation of the shaft 6) and transmitted to the spindle g by means of the shaft 2o via the differential 17, 15 and with the shaft 14, whereby the pen ii is set from 0 according to the value w. The error that this setting would experience with the lateral pivoting through the bevel gear pair 12, 13 is avoided by the fact that the shaft 14 from the worm gear q. (via the differential 18, 15) is rotated by the angle s. As a result of the pivoting of the spindle g by the angle s and the radial displacement of the nut io corresponding to the angular velocity w, the pin ii records a curve piece on the transparent disk 25. In order to fit this into the family of curves, the plate 26 is rotated by means of the handwheel 33; the amount of rotation required is equal to the angle /. The shaft 39 driven by the differential 34 to 38 is driven on the one hand by the shaft 29 with the value fs and on the other hand by the worm wheel 36 with the value s, which results in the total value f on the shaft 39 , which is ultimately used to set the circular scale qq. leads, at which the flight direction angle go-f is to be read. Once the curve piece has been correctly fitted on the disk 25, as soon as the target just continues its flight at a uniform speed, the following recording of the pen ii will automatically remain fitted so that the handwheel 33 does not have to be actuated. The position of the plate 26 remains unchanged, while the angle f changes in accordance with the angle s, which occurs through the drives from the handwheel 8 on the casting 3 and on the shaft 38 and is expressed in the reading on the scale 44.

Die gesamte Vorrichtung kann entweder für sich als Gerät-zur Ermittlung der Flugrichtung und der Geschwindigkeit von Flugzeugen verwendet werden, oder sie kann als Zusatz in andere Apparate (z. B. in ein Flakkommandogerät) eingebaut werden.The entire device can either be used as a device for determination the direction of flight and the speed of aircraft are used, or they can be installed as an add-on in other devices (e.g. in a flak commando).

Mit gegen go ° zunehmenden Werten für den Komplementwinkel fverringert sich infolge der "Gestaltung der Kurvenschar in der Nähe des Punktes 0 die Genauigkeit der Ermittlung des Winkels f Um diesen Winkel hier genauer bestimmen zu können, werden bei der Anlage der Kurvenschar und bei der Einstellung des Schreibstiftes ii die Werte b # coslf bzw. w um einen konstanten Wert vergrößert, wodurch die Abstände zwischen den Kurven der Schar, und zwar in der Nähe des Punktes 0 am stärksten, vergrößert werden.With values for the complement angle f increasing towards go °, the accuracy of the determination of the angle f is reduced due to the "design of the family of curves in the vicinity of point 0 With the pen ii, the values b # coslf or w are increased by a constant value, whereby the distances between the curves of the family, namely the greatest near point 0, are increased.

Claims

Claim: Device for determining the direction of movement of a flying target from an external observation stand using a pen displaceable along an arm pivotable with the direction of sight to record a curve piece into which a corresponding curve piece is fitted from a set of curves provided on a turntable the required direction of movement of the target results from the angle of rotation of the disc required for fitting, characterized in that the pen can be adjusted along the arm pivotable with the direction of sight according to the angular velocity (w) of the lateral migration of the target and the family of curves is a function of the angle (f) between the azimuthal aiming direction and the direction of the shortest map distance (a) with the quotient of the horizontal target speed (c) and the shortest map distance (a) as a parameter.