DE722367C

DE722367C - Trajectory calculator

Info

Publication number: DE722367C
Application number: DER105298D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Peter Fuesgen
Original assignee: Rheinmetall Borsig AG
Current assignee: Rheinmetall AG
Priority date: 1939-05-26
Filing date: 1939-05-26
Publication date: 1942-07-08

Description

Flugbahnrechenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die Darstellung der durch den Luftwiderstand hervorgerufenen Verzögerung eines fliegenden Geschosses zur mechanischen Errechnüng der Flugbahnen von Geschossen.Trajectory calculating machine The invention relates to the representation the delay of a flying projectile caused by air resistance for the mechanical calculation of the trajectories of projectiles.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art ist der Luftwiderstand lediglich als eine Funktion der Geschoßgeschwindigkeit und der mit der Flughöhe veränderlichen Luftwichte angenommen, und der Einfluß, den die Form und das Kaliber des Geschosses auf den Luftwiderstand haben, durch einen für den jeweiligen Fall unveränderlichen Faktor ausgedrückt. Der Einfluß der Temperatur auf den Luftwiderstand ist bei diesen Einrichtungen aber nicht berücksichtigt.In known devices of this type, the air resistance is only as a function of projectile velocity and that which varies with flight altitude Air weight assumed, and the influence that the shape and caliber of the projectile have on the air resistance by an unchangeable one for the respective case Factor expressed. The influence of the temperature on the air resistance is with these But facilities are not taken into account.

Die Temperatur beeinflußt den Luftwiderstand auf zweierlei Art. Einerseits ändert sich bei sonst unveränderten atmosphärischen Bedingungen mit der Temperatur der Luftdruckverlauf mit der Höhe, also auch die Luftwichte und damit der Luftwiderstand, anderseits bewirkt jede Temperaturänderung die Luft (mit der Höhe und mit der Zeit) aber auch eine Änderung der Schallgeschwindigkeit und damit ebenfalls eine Änderung des Luftwiderstandes (sog. expliziter Temperatureinfluß). Der Temperaturverlauf nach der Höhe ist sowohl mit der Jahres- als auch mit der Tageszeit unregelmäßig veränderlich.The temperature influences the air resistance in two ways. On the one hand changes with the temperature given otherwise unchanged atmospheric conditions the air pressure curve with altitude, i.e. also the air density and thus the air resistance, on the other hand, every change in temperature affects the air (with altitude and with time) but also a change in the speed of sound and thus also a change the air resistance (so-called explicit temperature influence). The temperature profile according to the amount is irregular with both the time of year and the time of day changeable.

Bekannte Universalschußtafeln dienen zum Ablesen der Erhöhung des Geschützrohres oder der Seitenabweichung des Geschosses für vorbekannte Zielentfernungen und Zielwinkel. Sie sind so aufgebaut, daß beliebige auf das fliegende Geschoß wirkende Einflüsse, auch Temperatureinflüsse, Berücksichtigung finden können. In diesen Schußtafeln sind die Bestimmungsstücke von bereits vorher etwa mit Hilfe einer Rechenmaschine errechneten Flugbahnen in übersichtlicher Form zeichnerisch aufgetragen. Durch beigegebene Ablesehilfsmittel kann man zu bestimmten Ausgangswerten als Lösung gehörende Tafelwerte schnell und bequem auffinden und ablesen. Eine Eirechnung von Geschoßflugbahnen kann mit diesen bekannten Ausführungen jedoch nicht vorgenommen werden.Known universal shot boards are used to read the increase in the Gun barrel or the lateral deviation of the projectile for previously known target distances and target angle. They are constructed so that any acting on the flying projectile Influences, including temperature influences, can be taken into account. In these shot boards are the pieces of determination from before, for example with the help of a calculating machine The calculated trajectories are graphically plotted in a clear form. By attached Reading aids can be used as a solution for table values belonging to certain initial values fast and easy to find and read. A calculation of bullet trajectories can be done with however, these known designs are not made.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nun eine den tatsächlich auftretenden Verhältnissen entsprechende Darstellung des Luftwiderstandes zur Bestimmung der Geschoßverzögerung unter Einbeziehung des Temperatureinflusses dadurch erreicht, daß der Einfluß der erfahrungsgemäß von Fall zu Fall und mit der Flughöhe in bestimmter Weise sich ändernden Temperatur in die mechanische Rechnung einbezogen wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, dabei sowohl den Einfluß der Temperatur auf den Luftdruck als auch den expliziten Temperatureinfluß, entweder jeden für sich oder auch beide gleichzeitig, zu berücksichtigen.With the device according to the invention, one is actually the corresponding representation of the air resistance for the determination the projectile deceleration, taking into account the influence of temperature, is achieved by that the influence of the experience has shown from case to case and with the flight altitude in certain Way changing temperature is included in the mechanical calculation. In particular it is suggested that both the influence of temperature on the air pressure as also the explicit influence of temperature, either individually or both at the same time, to consider.

Zum Einbringen dieser beiden Temperatureinflüsse in die Recheneinrichtung werden vorteilhaft zwei Arbeitskurven, mit der Flughöhe als unabhängig Veränderlicher, verwendet, von denen die eine, die Temperaturkurve, den Temperaturverlauf oder den ihm entsprechenden Verlauf der Schallgeschwindigkeit und die andere, die Luftdruckkurve, den dem Temperaturverlauf entsprechenden Luftdruckverlauf wiedergibt.To introduce these two temperature influences into the computing device two working curves are advantageous, with the altitude as independently variable, used, of which the one, the temperature curve, the temperature curve or the the corresponding course of the speed of sound and the other, the air pressure curve, shows the air pressure curve corresponding to the temperature curve.

Die (verkörperte) Temperaturkurve ist zweckmäßig so auszuführen, daß sie als Ganzes verschiebbar und verdrehbar ist und daß sie gegebenenfalls aus gegeneinander verschieblichen und verdrehbaren Teilen zusammengesetzt ist. Die den verschiedenen einstellbaren Temperaturverläufen zugeordneten Luftdruckkurven werden dabei vorteilhaft auf drehbaren und auswechselbaren Tragorganen untergebracht.The (embodied) temperature curve is expediently designed so that it is displaceable and rotatable as a whole and that it is optionally off against each other Slidable and rotatable parts is composed. The different Air pressure curves associated with adjustable temperature curves are advantageous housed on rotatable and exchangeable support members.

Die beiliegende Zeichnung zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch den Teil eines Flugbahnrechners, der zur Darstellung der Geschoßverzögerung durch den Luftwiderstand dient, mit Einrichtungen sowohl zur Berücksichtigung des Einflusses der Temperatur auf den Luftdruck als auch zur Berücksichtigung des expliziten Temperatureinflusses.The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of the invention schematically the part of a flight path computer that is used to display the projectile deceleration is used by the air resistance, with facilities both to take into account the Influence of the temperature on the air pressure as well as to take into account the explicit Influence of temperature.

Der Darstellung -der durch den Luftwiderstand verursachten Geschoßverzögerung ist die Gleichung zugrunde gelegt, worin v die Geschoßgeschwindigkeit, t die Zeit, C einen Festwert (Maßstabfaktor), B einen von Form, Kaliber und Gewicht des Geschosses und vom Bodenluftdruck abhängigen Wert, p den Luftdruck am Geschoßort, p" den Luftdruck am Boden, s die Schallgeschwindigkeit am Ort des Geschosses und Z die Luftwiderstandsfunktion bedeuten.The representation of the projectile deceleration caused by the air resistance is the equation where v is the projectile velocity, t the time, C a fixed value (scale factor), B a value that depends on the shape, caliber and weight of the projectile and the air pressure on the ground, p the air pressure at the projectile location, p "the air pressure on the ground, s the Speed of sound at the location of the projectile and Z mean the air resistance function.

Bezüglich des Temperaturverlaufes ist in dem Ausführungsbeispiel die übliche Annahme gemacht, daß die Temperatur zunächst geradlinig mit der Höhe abnimmt und sich dann von einer bestimmten Höhe, dem sog. stratosphärischen Punkt, an nicht mehr ändert.With regard to the temperature profile is in the embodiment made the usual assumption that the temperature initially decreases in a straight line with altitude and then not from a certain height, the so-called stratospheric point more changes.

Auf einem in Pfeilrichtung verschiebbaren, mit der ebenen Skala a1 versehenen Schlitten A gleitet, senkrecht zur Bewegung des Schlittens A, ein Schlitten B mit dem zur Skala a1 gehörigen Zeiger b1 und der eigenen ebenen Skala b2. Auf dem Schlitten B liegt ein dritter Schlitten C mit dem zur Skala b, gehörigen Zeiger cl. Der Schlitten C bewegt sich in gleicher Richtung wie der Schlitten A. A slide B with the pointer b1 belonging to the scale a1 and its own flat scale b2 slides on a slide A, which can be moved in the direction of the arrow and is provided with the flat scale a1, perpendicular to the movement of the slide A. On the slide B lies a third slide C with the pointer cl belonging to the scale b. The slide C moves in the same direction as the slide A.

Der Schlitten C trägt eine zweiteilige Arbeitskurve c2, die sog. Temperaturkurve, auf der die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens A verschiebliche Rolle c3 ruht. Das in Gleitrichtung des Schlittens C verlaufende Stück der Temperaturkurve ist fest mit dem Schlitten verbunden. Das andere Stück ist auf dem im Schlitten C gelagerten Zapfen dl drehbar und kann durch das ortsfest gelagerte Handradd-, über das GetriebeD geschwenkt werden. An das Getriebe D ist noch der Zeiger d, -angeschlossen, der mit den beiden ortsfesten Skalen d4 und d,., zusammenarbeitet.The slide C carries a two-part working curve c2, the so-called temperature curve, on which the roller can be moved perpendicular to the direction of movement of carriage A. c3 rests. That part of the temperature curve running in the sliding direction of slide C. is firmly connected to the slide. The other piece is on the one in the sled C pivot dl and can be rotated by the stationary handwheel d, can be swiveled via the gearboxD. The pointer d is still connected to the gearbox D, which works with the two stationary scales d4 and d,.

Am Schlitten A lagert in zwei Armen a2 die Welle ei der .auswechselbaren Trommel E. Auf der Trommel E befinden sich, auf dem Umfang verteilt, eine Anzahl Arbeitskurven, die Luftdruckkurven. Die Welle ei greift in die ortsfest gelagerte Welle e. ein, die mit einer Skalentrommel es und mit dein Handrad e4 versehen ist. Der Skala e3 gegenüber befindet sich der ortsfeste Zeiger e,,. Die auf einer .der Luftdruckkurven der Trommel E aufliegende Rolle er, ist in dem einen Ende der längs beweglich gelagerten Stange e7 drehbar gelagert. Die Stange e7 mündet in das Rechenwerk F.On the carriage A, the shaft of the exchangeable one is supported in two arms a2 Drum E. On drum E there are a number distributed around the circumference Working curves, the air pressure curves. The shaft ei engages in the stationary one Wave e. one that is provided with a graduated drum and with your handwheel e4. The stationary pointer e ,, is located opposite the scale e3. The one on one Air pressure curves of the drum E it rests on, in one end of the longitudinal movably mounted rod e7 rotatably mounted. The rod e7 ends in the arithmetic unit F.

Die mit der Rolle c3 verbundene, längs verschieblich gelagerte Stange c5 führt wie die Welle g der Geschwindigkeitstrommel G in das Rechenwerk H. Aus diesem tritt die Welle 1i aus, die die Achse der Luftwiderstandstrommel I bildet und fest mit ihr verbunden ist. Der Mantel der Luftwiderstandstrommel I trägt eine nicht dargestellte Kurvenbahn, entsprechend der einzuführenden Luftwiderstandsfunktion mit dem Ouotienten als unabhängig Veränderlicher. Auf dieser Kurvenbahn läuft die Rolle il, die in dem einen Ende der längs verschieblich gelagerten Stange i2 drehbeweglich gelagert ist. Sowohl die Stange i2 als auch noch eine dritte ebenfalls längs verschieblich gelagerte Stange k1 führen in das Rechenwerk F. Der Zeiger lz_ an der Stange k1 spielt über der festen Geschoßskala k2. Aus dem Rechenwerk F tritt die Ergebniswelle f aus.The longitudinally displaceable rod c5 connected to the roller c3 leads like the shaft g of the speed drum G into the arithmetic unit H. From this, the shaft 1i emerges, which forms the axis of the drag drum I and is firmly connected to it. The jacket of the air resistance drum I carries a curved path, not shown, corresponding to the air resistance function to be introduced with the ouotient as independently changeable. The roller il, which is rotatably mounted in one end of the longitudinally displaceable rod i2, runs on this cam track. Both the rod i2 and a third rod k1, which is also mounted so as to be longitudinally displaceable, lead into the arithmetic unit F. The pointer lz_ on the rod k1 plays over the fixed projectile scale k2. The result wave f emerges from the arithmetic unit F.

Die sog. Temperaturkurve c2 stellt in Wirklichkeit die Schallgeschwindigkeit abhängig von der Flughöhe dar. Da die Schallgeschwindigkeit verhältnisgleich der Wurzel aus der absoluten Temperatur ist, verläuft, bei den obenerwähnten Annahmen über .den Temperaturverlauf nach der Höhe, der abfallende, für einen mittleren Fall berechnete Teil der Temperaturkurve schwach (parabolisch) gekrümmt.The so-called temperature curve c2 actually represents the speed of sound depending on the altitude. Since the speed of sound is proportional to the The square root of the absolute temperature runs, given the above-mentioned assumptions about .the temperature profile according to the height, the falling one, for a middle case calculated part of the temperature curve slightly (parabolic) curved.

Die Skalen a1, b" d4- und d5 dienen dazu, der Temperaturkurve c2 die für -den jeweiligen bestimmten Fall passende Lage zu geben. An den Skalen a1 und b2 werden die Koordinaten des stratosphärischen Punktes, nämlich die stratosphärische Temperatur und die stratosphärische Höhe eingestellt, wobei die Temperaturskala a1, entsprechend dem Zusammenhang zwischen der Schallgeschwindigkeit und der Temperatur, eine parabolischie Teilung erhält, während die Höhenskala b2 gleichmäßig .geteilt .ist.The scales a1, b "d4- and d5 are used to trace the temperature curve c2 to give a suitable location for the particular case in question. On the scales a1 and b2 are the coordinates of the stratospheric point, namely the stratospheric point Temperature and stratospheric altitude set using the temperature scale a1, corresponding to the relationship between the speed of sound and the temperature, a parabolic division is given, while the height scale b2 is evenly divided .is.

An den Skalen d4 und d5 wird durch Drehen am Handrad d2 die für den jeweiligen Fall vorgetriebene Temperaturänderung je Höhenmeßeinheit, beispielsweise die Temperaturänderung auf je roo m Höhenunterschied, eingestellt. Die Skala d4 ist dazu in Grad je Höhenmeßeinheit eingeteilt. Für diejenigen Fälle, bei denen mit einem unveränderlichen stratosphärischen Punkt gerechnet werden soll, wird an der dafür vorgesehenen Skalads einfach die Bodentemperatur eingestellt. Es sind mehrere Skalen d5, für verschiedene stratosphärische Punkte geltend, vorgesehen. Diese Skalen d5 .befinden sich, als Kreisbogenstücke aneinandergereiht, auf einer drehbaren Skalenscheibe, so daß die Skala für den jeweils geltenden stratosphärischen Punkt .durch Drehen dieser Skalenscheibe schnell und leicht eingestellt werden kann.On scales d4 and d5, turn the handwheel d2 to set the for the respective case driven temperature change per height measuring unit, for example the temperature change is set for each roo m height difference. The scale d4 is divided into degrees per height measuring unit. For those cases where a constant stratospheric point is to be expected at Simply set the floor temperature using the scalads provided for this purpose. There are several d5 scales for different stratospheric points are provided. These scales d5 are lined up as circular arcs on a rotatable dial, so that the scale for the applicable stratospheric Point can be set quickly and easily by turning this dial.

Auf -der Luftdrucktrommel E sind die zu ,dem angenommenen Temperaturverlauf gehörigen Luftdruckkurven für verschiedene Bodentemperaturen angebracht. Die jeweils der bestimmten Bodentemperatur entsprechende Luft.druckkurve wird durch Drehen der Trommel E .mit Hilfe des Handrades e4 nach dem Abheben der Rolle es unter diese Rolle gebracht, wobei die vorgenommene Einstellung von der in Temperaturgrad eingeteilten Skalentrommel es an dem feststehenden Zeiger cs abgelesen werden kann. Zu jeder anderen Temperaturkurve c2 gehört auch eine besondere Luftdrucktrommel.On -the air pressure drum E are the to, the assumed temperature profile appropriate air pressure curves for different ground temperatures attached. The respectively The air pressure curve corresponding to the specific floor temperature is set by turning the Drum E. With the help of the handwheel e4 after lifting the roll it under this Brought role, with the setting made of the divided into temperature degrees Graduated drum it can be read from the fixed pointer cs. For everyone Another temperature curve c2 also includes a special air pressure drum.

Vor Inbetriebnahme der als Ausführungsbeispiel gezeigten Einrichtung sind die folgenden Einstellungen zu machen: z. Einstellen des dem Geschoß und dem Bodenstück zugeordneten Festwertes B an der Geschoßskal.a k3, a. Einsetzen der zu dem Geschoß gehörigen Luftwiderstandstrommel I, 3. Einstellen .der Temperaturkurve c2 entsprechend den der Rechnung zugrunde zu legenden atmosphärischen Verhältnissen.Before putting the device shown as an exemplary embodiment into operation the following settings must be made: e.g. Setting of the floor and the Fixed value B assigned to the floor piece on the floor scale. A k3, a. Inserting the too Drag drum I belonging to the projectile, 3. Adjustment of the temperature curve c2 according to the atmospheric conditions on which the calculation is based.

Es werden eingestellt: Die stratosphärische Temperatur an der Skala a1, die stratosphärische Höhe an der Skala b2, das Temperaturgefälle oder die Bodentemperatur an der Skala d4 oder d5.The following are set: The stratospheric temperature on the scale a1, the stratospheric height on the scale b2, the temperature gradient or the ground temperature on the d4 or d5 scale.

q.. Einsetzen der zu der gewählten Temperaturkurve c2 gehörenden Luftdrucktrommel E.q .. Insertion of the air pressure drum belonging to the selected temperature curve c2 E.

5. Einstellen -der der gewählten Bodentemperatur zugeordneten Luftdruckkurve an der Skala e$ (bei abgehobener Rolle eJ.5. Set the air pressure curve assigned to the selected floor temperature on the scale e $ (when the roll is lifted eJ.

Durch die übrigen von -der Erfindung nicht berührten Teile des Flugbahnrechners werden der dargestellen Einrichtung fortlaufend ,die Geschoßgeschwindigkeit durch eine entsprechende Verdrehung der Geschwindigkeitstrommel G und die Flughöhe durch eine entsprechende Verschiebung des Schlittens A (nach links) zugeführt.By the other parts of the trajectory computer not affected by the invention the device shown continuously, the projectile speed through a corresponding rotation of the speed drum G and the flight altitude a corresponding displacement of the carriage A (to the left) is supplied.

Mit dem Schlitten A werden auch die Schlitten B und C mit der Temperaturkurve c2 und die Luftdrucktrommel E mit den Luftdruckkurven verschoben. Die nicht mitverschobenen Rollen c3 und e, rollen dadurch relativ auf den zugehörigen Kurvenbahnen ab. Ihre jeweiligen Höhenlagen sind ein Maß für die jeweilige Schallgeschwindigkeit s und das jeweilige Luftdruckverhältnis Das Maß für die Schallgeschwindigkeit s wird durch die Stange c5 an das Rechenwerk H weitergegeben, .das aus ihm und dem -von der Welle g eingeleiteten Maß v für die Geschwindigkeit den Quotienten bildet und die LuftwiderstandstrommelI entsprechend die-, sein Wert verdreht. Die Höhenlage der Rolle il ist ein Maß für den zugehörigen Wert der Luftwiderstandsfunktion o Dieser Wert und der durch die Stange e, einzuführende augenblickliche Wert des Luftdruckverhältnisses - werden zusammen mit dem auf :der Geschoßskala kg eingestellten und durch die Stange k1 übermittelten Festwert B durch das Rechenwerk F miteinander malgenommen und das sich ergebende Produkt als Drehung an der Ergebniswelle dargestellt. Die Drehung der Ergebniswelle f ist dadurch nach der der Rechnung zugrunde gelegten vorerwähnten Formel ein Maß für die durch den Luftwiderstand hervorgerufene Verzögerung des Geschosses.With the carriage A, the carriages B and C with the temperature curve c2 and the air pressure drum E with the air pressure curves are also moved. The rollers c3 and e, which are not shifted at the same time, therefore roll relatively on the associated cam tracks. Their respective altitudes are a measure for the respective speed of sound s and the respective air pressure ratio The measure for the speed of sound s is passed on to the arithmetic unit H by the rod c5, and the measure v introduced from it and from the shaft g for the speed is the quotient forms and the aerodynamic drag drum I rotates its value accordingly. The altitude of the role il is a measure of the associated value of the air resistance function o This value and the instantaneous value of the air pressure ratio to be introduced by the rod e - are measured together with the fixed value B set on: the bullet scale kg and transmitted by the rod k1 by the arithmetic unit F and the resulting product is displayed as a rotation on the result shaft. The rotation of the resulting wave f is a measure of the delay of the projectile caused by the air resistance according to the formula on which the calculation is based.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Trajectory calculator with continuous mechanical calculation of the projectile delay caused by the air resistance, characterized in that devices are provided therein for taking into account the influence of the temperature changing from case to case and with the flight altitude. z. Trajectory calculating machine according to Claim i, characterized in that the influence of the temperature on the air pressure and thus on the air density is taken into account. 3. A flight path calculator according to claim i and 2, characterized in that the so-called. Explicit temperature influence, ie the influence of the speed of sound which changes with the air temperature, is taken into account. .t. Trajectory calculating machine according to claim 3, characterized in that it contains two working curves (c2, E), with the flight altitude being independently variable, one of which, the temperature curve (c2), the temperature curve or the corresponding curve of the speed of sound and the the other, the air pressure curve (E), shows the air pressure curve corresponding to the temperature curve. 5. trajectory calculator according to claim 4, characterized in that the temperature curve (c2) as a whole is displaceable and rotatable and optionally composed of mutually displaceable and four-rotatable parts and that the individual air pressure curves associated with the various adjustable temperature profiles on rotatable and exchangeable bodies (E ) are housed.