Einrichtung zur Ermittlung der für das Beschiessen von Luftzielen erforderlichen Geschützdaten mit Hilfe von Rechenvorrichtungen. Es sind Kommandogeräte zur mechanischen Leitung des Feuers gegen Luftziele bekannt, welche zur Ermittlung der erforderlichen Schussdaten die Zielbahn räumlich darstellen oder die in die Horizontalebene fallenden Projektionen (Kartenentfernungen) benützen, oder die erforderlichen Vorhaltegrössen mit- telst Rechengetrieben nach bestimmten For meln mechanisch oder elektrisch-mechanisch berechnen.
Dabei wird in den meisten Fällen vorausgesetzt, dass das Ziel in gerader; wag rechter Bahn fliegt, weil eine Berücksichti gung der Höhenänderungen bei Schrägflug eine nicht unbeträchtliche Komplikation der Rechengetriebe zur Folge haben würde.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit Hilfe mechanischer und optischer Rechenvorrich tungen auch für den allgemeinen Fall eines beliebigen Schrägfluges, wobei nur die ein zige Annahme gemacht wird, dass das Ziel die Geschwindigkeit, die es im Augenblicke des Abfeuerns des Geschützes besitzt, von diesem Augenblicke ab bis zum Zusammen treffen von Geschoss und Ziel nach Grösse und Richtung unverändert beibehält.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass für eine mechanische Vorrichtung, welche ebene Parallelkoordinaten in Polarkoordinaten umwandelt, einerseits Einstellorgane zur fort laufenden Einführung der vertikalen Winkel geschwindigkeit der Visierlinie und ander seits ebenfalls fortlaufend betätigte Einstell organe für das Produkt aus der horizontalen Winkelgeschwindigkeit der Visierlinie und dem Kosinus des Höhenwinkels vorgesehen sind;
derart, dass zwei mit den Endgliedern der Vorrichtung verbundene Wellen dabei entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Visierlinie in der durch Flugrichtung und Beobachtungsort gelegten Flugebene und ent sprechend der Neigung dieser Ebene mit Bezug auf die durch die Visierlinie gelegte Vertikalebene fortlaufend verstellt werden, und dass ferner mit dieser Vorrichtung ein optisch-mecbanischer Raumkoordinatenwarrd- ler von solcher Ausbildung beeinflussbar ver bunden ist,
dass er den in der Flugebene genommenen Unterschied zwischen Visier- und Treffpunktrichtung in die auf die Dreh achsen des Geschützes bezogenen Komponen ten zerlegt.
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist schaubildlich die Lage der Zielbahn und ihrer Bestimmungsgrössen dar gestellt; Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Ermitt lung der Lage der Flugebene und der Win kelgeschwindigkeit in dieser; Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur fort laufenden graphischen Ermittlung des Schnitt winkels zwischen Zielbahn und Zielrichtung; Fig.4 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Ermittlung der Zielgeschwindigkeit aus ihrer Querkomponente und ihrer Richtung; Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Vor richtung zur Ermittlung der Lage der Ziel bahn in bezug auf den Beobachtungspunkt und der Lage des Treffpunktes auf dieser Zielbahn ;
die Fig. 6a, 6b und 6 zeigen in Drauf sicht, im Schnitt längs A-A und im Schnitt längs B-B ein Ausfübrungsbeispiel für eine Vorrichtung zur optisch-mechaniscben Um wandlung der in die Flugebene fallenden Vorhaltung in die den Geschützrichtbewe- gungen entsprechenden Winkelgrössen.
In Fig. 1 ist 0 der Beobachtungsort (bezw. das Geschütz), WP" Pg die Flugbahn, OTPP < , P6 die Flugebene,<B>OP" p.</B> die Zielebene, TV der Wechselpunkt (Fusspunkt des Lotes K von 0 auf die Zielbahn), K die kürzeste Zielent fernung, Po der augenblickliche Zielort, x" die entsprechende Entfernung, P" der Treff punkt, x, die zugehörige Treffpunktsent- fernung,
e. (e,) der Höhenwinkel zum Ziel (zum Treffpunkt); Winkel OP" Pp <I>=</I> (3o der Schnittwinkel zwischen Zielbahn und Visier linie.
Bezeichnen wir die horizontale und die vertikale Winkelgeschwindigkeit der Visier linie mit wo, co" sowie ihre Winkelgeschwin digkeit in der Flugebene mit wy, ferner den Neigungswinkel der Flugebene gegen die Zielebene mit po, so ergibt eine mathema tische Betrachtung die Beziehungen
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(!)7a = (Cvo - cos 80)2 + W', Es sind somit mittelst Mo, m, und e" der Winkel p,,
also die Lage der Flugebene in bezug auf die jeweilige Visierlinie, und die Winkelgeschwindigkeit in der Flugebene be stimmt.
Die Zielgeschwindigkeit<I>v =</I> Po Q hat in der Flugebene die beiden Komponenten:<I>R</I> Q in Richtung der Visierlinie und gleich der Entfernungsänderung
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in der Zeiteinheit, und Po R = vi,
quer zur Visierlinie und gleich dem Produkt der Winkelgeschwindig keit cvy und der Entfernung xo. Diese zweite Komponente bildet mit der Richtung der Geschwindigkeit den Winkel Q Po <I>B =</I> r. <I>=</I> (30 - 90 .
Der aus aufeinanderfolgenden Entfernungsmessungen zu bestimmende Wert von und das aus der gemessenen Ent- ferntuig
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x. und der Winkelgeschwindigkeit my erhältliche Produkt (cuy - xo) würden an sich somit die Ermittlung der Zielgeschwin digkeit v nach Grösse und Richtung ermög lichen.
Falls der Wert # nicht mit genügen der Genauigkeit aus den Entfernungsmes sungen erhalten werden kann, kann die Ge schwindigkeit v auch aus der Komponente vi <I>=</I> wy - x, und aus dem Winkel<I>Q</I> Po R=ra (bezw. ,Q.) bestimmt werden, indem dieser Winkel gesondert mit Hilfe der Winkel geschwindigkeit my ermittelt wird.
Eine mathematische Betrachtung ergibt nämlich, dass die Tangente an die Kurve, welche er halten wird, wenn der reziproke Wert
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in einem rechtwinkligen Koordinatensystem in Funktion der Zeit t, aufgetragen wird, in dem dem jeweiligen Zielpunkte entsprechen den Punkt dieser Kurve mit der Richtung der y = Achse den zu diesem Zielpunkte gehörenden Winkel r" bildet. Bei der Be stimmung der Zielgeschwindigkeit v aus vi und r. wird ausserdem der Wert
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erhalten.
Weiterhin kann mittelst des Winkels r. und der Entfernung xo im augenblicklichen Zielpunkte das rechtwinklige Dreieck OWPo erhalten werden, welches den Abstand K und die Flugstrecke WP" liefert. Durch letztere ist also auch, da v bereits ermittelt ist, die Zielflugdauer to vom Wechselpunkte W bis zum Zielorte Po bekannt.
Ist die Ziel- $ugdauer von W bis zum Punkte Pg gleich 1s, so ist Po P8 <I>= v</I> (t. <I>-to),</I> und ist P8 der Treffpunkt, so ist die Zeitdifferenz (t8-to) gleich der zur Entfernung<I>x,
</I> --- <I>0P8</I> schuss- tafelmässig gehörenden Geschossflugzeit z und der Winkel Po <I>0P6 =</I> r, <I>-</I> r" gleich der in die Flugebene fallenden Vorhaltung Q r.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zeigt die Visierfernrohre 1 und 2, die in an sich bekannter Weise zum Verfolgen des Ziels der Seite und der Höhe nach dienen, indem sie der Seite (Höhe) nach mittelst der Kurbel 3 (9) auf das Ziel gerichtet und mittelst der Kurbel 6 (12) das Reibrädchen 7 (13) des Reibgetriebes 8 (14) derart ein gestellt wird, dass die Ziellinie fortlaufend dem Ziele der Seite (Höhe) nach folgt.
Die Verschiebung des Reibrädchens 7 bezw. 13 ist dann proportional der horizontalen bezw. vertikalen Winkelgeschwindigkeit des Zieles coo bezw. to,. Die horizontale Winkelgeschwin digkeit<I>wo</I> wird einem Kosinus-Muitiplika- tionsgetriebe 15 an sich bekannter, hier nicht näher dargestellter Wirkungsweise zugeführt, welches anderseits von der Welle 5 den Drehwinkel der Höhenwelle 11 der beiden Fernrohre,
also den Höhenwinkel e. zum Ziel erhält und fortlaufend das Produkt <B>(WO</B> # cos so) bildet. Letzteres wird der Vor richtung zur Ermittlung von p" und wy zu geführt, indem ein Schlitten 16 proportional diesem Werte von der Mitte der Scheibe 21 aus verschoben wird. Senkrecht zur Be wegungsrichtung dieses Schlittens wird ein zweiter Schlitten 17 proportional der verti kalen Winkelgeschwindigkeit wo verschoben.
Jeder der beiden Schlitten besitzt einen quer zu seiner Bewegungsrichtung angeordneten Schlitz; diese beiden Schlitze führen einen Stift 18, der gemäss den obigen Formeln den Endpunkt des Vektors der in der Flug ebene liegenden Winkelgeschwindigkeit coy darstellt. Er führt seinerseits eine auf der Scheibe 21 radial verschiebbare Zahnstange 19 und bewirkt bei seiner Einstellung ausser deren Verschiebung eine Drebung der Scheibe 21 um den Winkel p", welche von den Rä dern 22 und der Welle 23 fortgeleitet wird.
Die radiale Verschiebung der Zahnstange 19 proportional wy wird durch Stirn- und Kegel räder 20 abgenommen und dem Rückstell- differential 24 zugeführt, durch welches der Einfluss der Scheibendrehung auf wy in be kannter Weise unwirksam gemacht wird; die Welle 25 leitet den Wert wy fort.
Um zufällige, durch mechanische oder messtechnische Fehler verursachte Schwan kungen in der Einstellung der Endpunkte des Vektors wy ausschalten zu können, kann gegebenenfalls in der Vorrichtung nach Fig. 2 dieser Endpunkt an Stelle eines durch Schlitze geführten Stiftes durch den Schnittpunkt zweier, von den Schlitten 16 und 17 ge tragenen Fäden dargestellt werden.
Die Ein stellung der Schlitten beeinflusst hierbei nicht unmittelbar die weiteren, zur Errechnung der Vorhaltegrössen vorgesehenen fxlieder, sondern es wird mit jenem Schnittpunkte eine Marke derart in Deckung gehalten, dass sie den von Zufälligkeiten herrührenden klei neren Schwankungen der Einstellung des Fadenschnittpunktes nicht folgt. In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur fortlaufenden Ermittlung des Schnitt winkels zwischen Zielbahn und Zielrichtung gezeichnet.
Der von der Welle 25 der Fig. 2 fortgeleitete Wert coy. wird einem Kurven zylinder 33 zugeführt, der mittelst einer ent sprechenden Kurvennut und eines von dieser geführten Stiftes 35 die zu wy proportionale Drehung des Zylinders in eine zu
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pro portionale Verschiebung der Zahnstange 36 umsetzt. Diese Verschiebung wird von dem Zahnrad 3 7 abgenommen und einer Spindel 38 zugeführt, welche die mit einem Zeichen stift 40 versehene Mutter 39 verschiebt. Ein Zeichenband 41 wird, beispielsweise von einem Uhrwerk 42, mit gleichmässiger Ge schwindigkeit senkrecht zur Bewegungsrich tung der Spindelmutter 39 verschoben.
Der Zeichenstift 40 zeichnet dann die oben er wähnte Kurve 28 auf. Zur Ermittlung der Neigung der Tangente dieser Kurve ist ein durchsichtiges Lineal 48 vorgesehen, das so verschoben und um seine Achse gedreht werden kann, dass es durch den zuletzt auf gezeichneten Punkt der Kurve, die übrigens, mathematisch betrachtet, eine Parabel dar stellt, hindurchgeht und zugleich die Rich tung der Tangente in diesem Punkte an nimmt. Die Drehachse des Lineals ist auf einem Schlitten 47 gelagert, der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zeicbenbandes durch die Kurbel 45 mittelst der Spindel 46 verschoben werden kann.
Gleichzeitig kann von der Kurbel 55 aus, über Räder 56, Dif ferential 54, Welle 53 und weiter über das auf dem Schlitten 47 gelagerte, auf Welle 53 längsverschiebbare Zahnrad 52, sowie über Zahnrad 51, Schnecke 50 und Schnek- kenradsegment 49 das Lineal gedreht werden. Der Drehwinkel des Lineals in bezug auf die Bewegungsrichtung des Zeichenbandes ergibt den Winkel r", welcher von der Welle 57 fortgeleitet wird.
Zur fortlaufenden Ermittlung des Winkels r" aus einer einmaligen Richtungseinstellung des Lineals 48 ist folgende Vorrichtung vor gesehen: Die Drehung proportional my wird von der Welle 25 zu einem Reibgetriebe (Integrator) 59 geleitet, dessen Reibrädchen 58 proportional my verschoben wird, so dass der Integrator in an sich bekannter Weise fortlaufend das Integral S my # dt bildet,
wel ches über 60 im Differential 54 zu dem von Kurbel 55 eingestellten Anfangswerte des Winkels r o algebraisch addiert wird. In Fig. 4 bildet ein Multiplikationsgetriebe 61 beliebiger Bauart aus den Werten coy und x" fortlaufend das Produkt vi <I>=</I> my # x"; proportional zu dieser Komponente von v wird ein Schlitten 62 von dem Mittelpunkte einer Scheibe 72 aus verschoben.
Der Schlit ten 62 trägt eine Spindel 63, deren Mutter 64 von der Welle 67 aus über Kegelräder 66 senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens 62, also entsprechend der Rich tung der Komponente
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von v, verschoben werden kann. hin Stift 65 der Mutter 64 greift durch eine Nut des Schlittens 62 in eine auf der Scheibe 72 radial verschiebbare Zahnstange 70 ein. Eine Verschiebung des Schlittens 62 bezw. der Mutter 64 bewirkt ausser einer radialen Verschiebung der Zahn stange 70 eine Drehung der Scheibe 72. Ein Schneckenrad 73 wird von der Schnecke 74 der Welle 57 gedreht und trägt die Gegenkontakte einer Kontaktvorrichtung 69, deren Mittelkontakt auf der Scheibe 72 be festigt ist.
Die Kontaktvorrichtung betätigt beispielsweise einen kleinen Elektromotor 68 derart, dass er in entsprechendem Sinne die Welle 67 so lange dreht und damit die Mutter 64 so lange verschiebt, bis die durch die zu (my # xo) proportionale Verschiebung des Schlittens 62 und die Verschiebung der Mutter 64 bewirkte Drehung der Scheibe 72 gleich ist dem Winkel r"; um den das Schneckenrad 73 vor) der Welle 57 aus ge dreht wurde.
Es ist dann die Hypotenuse des Dreieckes<I>A C</I> b proportional der Ziel geschwindigkeit v deren Betrag über Zahn stange 70, Stirn- und Kegelräder 71, Rück stelldifferential 75 fortgeleitet und zur An zeige gebracht werden kann, während die Verschiebung der Mutter 64 von der Null- lage C aus, bezw. die Drehung der Welle 67, der Komponente
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proportional ist.
Diese Drehung wird auf die Reibrolle 88 des Inte- grators 89 übertragen, welcher das Integral
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dt bildet und dem Differential 83 zu führt, wo es zu einem mittelst der Kurbel 82 eingestellten, gemessenen oder geschätzten Anfangswerte der Entfernung algebraisch addiert wird, so dass das Differential 83 dann fortlaufend die augenblickliche Zielent fernung x" liefert.
In Fig. 5 ist eine Spindel 104 auf einer Scheibe 103 gelagert und wird in Richtung des Vektors der jeweiligen Zielentfernung eingestellt, indem das mit der Scheibe ver bundene Schneckenrad 102 von der Welle 57 gegenüber einer festen, der kürzesten Zielentfernung entsprechenden Bezugsrichtung um r" gedreht wird. Auf der Spindel wird die Mutter 108 über Rückstelldifferential 105, Kegelräder 106 und 107 proportional x" ver schoben.
Der Stift der Spindelmutter 108, der den Endpunkt des Vektors der augen blicklichen Entfernung darstellt, bewegt bei seiner Einstellung zwei zueinander senkrecht verschiebbare Schlitten 109 und 111. Der Schlitten 111 wird in der erwähnten festen Bezugsrichtung um einen Betrag verschoben, der proportional ist- zu der Länge K des Lotes vom Beobachtungspunkte, welcher durch den Mittelpunkt der Scheibe 103 dar gestellt wird, auf die Zielbahn, während die dazu senkrechte Verschiebung des zweiten Schlittens 109 proportional ist dem Abstande (vto) des augenblicklichen Zielortes vom Fuss punkte dieses Lotes (Wechselpunkt).
Der Schlitten 111 trägt weiter quer zu seiner Bewegungsrichtung eine' Spindel 112, welche damit durch die Bewegung des Schlittens um den Betrag g parallel zu sich selbst gegenüber dem ebenfalls dem Beobachtungs punkte zugeordneten Mittelpunkte der Scheibe 123 verschoben wird. Auf dieser die Zielbahn darstellenden Spindel 112 kann eine dem Treffpunkte zugeordnete Mutter 113 von einem Motor 140 aus über Welle<B>115</B> und Kegelräder 114 verschoben werden. Ein Stift der Mutter 113 greift in eine Zahnstange 124 der Scheibe 123 ein und bewirkt bei der Verschiebung der Spindelmutter ausser einer Verschiebung dieser Zahnstange eine Drehung der Scheibe 123.
Der Drehwinkel r. wird einem Differential 121 zugeführt, das anderseits den Drehwinkel r. der Scheibe 103 erhält, die Differenz dieser beiden Win kel bildet und einer anhand von Fig. 611, 6" und 6 beschriebenen Vorrichtung <B>136</B> zu führt.
Die Drehung der Welle 115 propor tional der Verschiebung (v # t & ) der Spindel mutter 113 wird einem Differential 117 zu geführt, das anderseits vom Rad 110 die Verschiebung (v to) des Schlittens 109 erhält und die Differenz v (t5 to) bildet. Dieser Wert wird einem Divisionsgetriebe<B>118</B> be liebiger Bauart zugeführt, das ausserdem den Wert v erhält und fortlaufend die Grösse (t8 <I>to)</I> bildet. Diese wird auf ein Differential 138 übertragen, dessen A'littelräder eine Kon takteinrichtung 139 betätigen, welche den Motor 140 steuert.
Der Abstand der dem Treffpunkte zugeordneten Spindelrnutter <B>113</B> von dem den Beobachtungsort darstellenden Mittelpunkte der Scheibe 123 wird als Ver schiebung der Zahnstange 124 über Stirn und Kegelräder 125, Rückstelldifferential 126 einer Spindel 127 zugeführt, welche einen Schlitten 128 proportional diesem Abstande x" verschiebt. In einer Führung dieses Schlit tens ist eine Zahnstange<B>129</B> senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens verschieb bar.
Die Verschiebung der Zahnstange wird durch ein Röllchen 135 bewirkt, das sich gegen einen die schusstafelmässige Funktion der Flugzeit von Treffpunktsentfernung und Höhenwinkel zum Ziele darstellenden Kurven körper 133 anlegt. Dadurch, dass das Röll chen mit dem Schlitten 128 proportional der Entfernung x. verschoben und der Kurven körper 133 von der von der Vorrichtung 136 kommenden Welle 134 in Abhängigkeit des Höhenwinkels e9 gedreht wird, wird die Zahn stange 129 proportional der zur Entfernung x. gehörenden Geschossflugzeit r unter Be rücksichtigung des Treffpunkthöhenwinkels verschoben.
Diese Verschiebung wird vom Zahnrad 130, welches auf dem Schlitten 128 gelagert und auf der Welle 131 verschieb bar ist, abgenommen und von der Welle<B>131</B> zum Differential 138 geleitet.
Solange die Drehbewegungen der Wellen 131 und 137 voneinander abweichen, schaltet die Kontaktvorrichtung 139 den Motor 140 ein, so dass eine Verschiebung des Einstell gliedes 113 erfolgt. Sobald die Gleichheit beider Drehbewegungen erreicht ist, stellt das Einstellglied 11:3 den zu dem durch das Glied 108 dargestellten augenblicklichen Ziel ort gehörigen Treffpunkt dar. Es ist dann die Verschiebung der Zahnstange 124 der Treffpunktentfernung x, proportional, wäh rend die vom Differential 121 gebildete Dif ferenz der Drehwinkel beider Scheiben der Vorhaltung 0 rin der Flugebene entspricht.
In den Fig. 6a, 6b und 6 wird zur Ein stellung des Höhenwinkels e" das Rundblick fernrohr 150 als Ganzes über Schnecken antrieb 152 um die wagrechte, durch den Schnittpunkt .1T der beiden Drehachsen des Kopfprismas 154 hindurchgehende Achse a-a fortlaufend um diesen Höhenwinkel gedreht.
Dadurch wird erreicht, dass zwischen der ursprünglich senkrechten Drehachse m-in des Fernrohrkopfes und der wagrechten Dreh achse des kreisbogenförmigen Bügels 116 der Winkel 90 - e. eingestellt wird. Dem Kopfprisma 154 werden zwei Einstellbe wegungen zum Anschneiden einer um Q r auf dem Bügel verschobenen Marke 143 mit- telst der Kurbeln 167 und 163 erteilt.
Mit telst der Kurbel 167 wird das Prisma mit dem .Kopfteil 153 um die Achse m-na über Rückstelldifferential 166, Kegelrad 165, Kegel radsegment 164, das am Kopfteil 153 be festigt ist, um den auf die Horizontalebene bezogenen Seitenvorhaltewinkel 0 99 und mittelst der Kurbel 163 um die Achse c-c über Rückstelldifferential 162 und 161, Stirn räder 160, Kegelradsegment 159, Kegelrad- segnient 158, das um den Kopfteil 153 lose drehbar ist, Stirnradsegment 157,
welches mit 158 verbunden ist, Stirnrad 156, dessen Welle am Kopfteil 153 gelagert ist, Kegel räder 155, um den Höhenwinkel es zum Treff punkte gedreht. Soll gegebenenfalls der Höhen vorhaltewinkel für sich zum Geschütz über tragen werden, so wird die Drehung s6 einem Differential zugeführt, welches anderseits den Winkel e" erhält und fortlaufend die Differenz 0 e bildet.
Die Vorrichtung zur Einstellung der dem Treffpunkte zugeordneten Marke 143 besteht aus dem kreisbogenförmigen Bügel 116, der um seine Drehachse Mpo von der Achse 141 aus um den Winkel p" gegen die (senkrechte) Bezugslage gedreht wird. Der Bügel<B>116</B> bildet die Führung für ein Gleitstück 142; welches die dem Treffpunkte zugeordnete Marke 143 trägt. Zur Einstellung des Win kels A r wird das Gleitstück vom Schnek- kenantrieb 149 aus über Rückstelldifferential 148, Stirnrad 147, Stirnrad 146, das um Welle 141 lose drehbar ist, sowie über Stirn rad 145, Zahnrad 144 und Verzahnung des Gleitstückes entsprechend verschoben.
Die Drehungen der Kurbeln 163 und 167, welche proportional e, und /, cp sind, können in an sich bekannter Weise den Geschützen übermittelt werden. Ebenso können bekann termassen aus den ermittelten Bestimmungs stücken für den Treffpunkt die sonstigen Sehiessdaten, wie Aufsatzwinkel und Geschoss- tempierung bestimmt und den Geschützen zugeleitet werden.
Zum Sehlusse sei noch bemerkt, dass man die auf der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber getrennt dargestellten Vorrichtungen in der Praxis am besten zu einem einzigen Geräte vereinigt, das somit als Zentral kommandogerät für die Feuerleitung benützt wird.
Device for determining the gun data required for firing air targets with the aid of computing devices. Command devices for the mechanical management of fire against air targets are known, which spatially represent the target trajectory to determine the required shot data or use the projections falling into the horizontal plane (map distances), or the required reserve values by means of computer gears according to certain formulas mechanically or electrically. calculate mechanically.
In most cases it is assumed that the goal is straight; wag right lane flies because taking into account the changes in altitude when flying at an angle would result in a not inconsiderable complication of the calculating gear.
The invention solves the problem with the help of mechanical and optical computing devices also for the general case of any inclined flight, only the single assumption being made that the target has the speed it has at the moment the gun is fired from that moment remains unchanged in terms of size and direction until the projectile and target meet.
According to the invention, this is achieved in that, for a mechanical device which converts plane parallel coordinates into polar coordinates, on the one hand adjusting elements for the continuous introduction of the vertical angular velocity of the line of sight and, on the other hand, also continuously actuated adjusting organs for the product of the horizontal angular velocity of the sight line and the cosine of the elevation angle are provided;
in such a way that two shafts connected to the end members of the device are continuously adjusted according to the angular velocity of the line of sight in the plane of flight laid by the direction of flight and observation location and according to the inclination of this plane with respect to the vertical plane laid by the line of sight, and that furthermore with this Device an optical-mechanical spatial coordinate warmer is connected to such training that can be influenced,
that it breaks down the difference between the direction of sight and the point of impact taken in the flight plane into the components related to the axes of rotation of the gun.
In the drawings, an embodiment example of the invention is shown.
In Fig. 1, the position of the target path and its determinants is shown diagrammatically; Fig. 2 is a device for determining the position of the flight plane and the Win kel speed in this development; Fig. 3 shows a device for the ongoing graphic determination of the intersection angle between the target path and target direction; 4 illustrates a device for determining the target speed from its transverse component and its direction; Fig. 5 is an embodiment of the device for determining the location of the target path in relation to the observation point and the location of the meeting point on this target path;
6a, 6b and 6 show a plan view, in section along A-A and in section along B-B, an exemplary embodiment for a device for opto-mechanical conversion of the provision falling in the flight plane into the angular values corresponding to the gun directional movements.
In Fig. 1, 0 is the observation site (or the gun), WP "Pg the trajectory, OTPP <, P6 the flight plane, <B> OP" p. </B> the target plane, TV the change point (base point of the perpendicular K from 0 to the target path), K the shortest distance to the target, Po the current target location, x "the corresponding distance, P" the meeting point, x, the corresponding meeting point distance,
e. (e,) the elevation angle to the target (to the meeting point); Angle OP "Pp <I> = </I> (3o the intersection angle between target path and sight line.
If we denote the horizontal and vertical angular speed of the sight line with wo, co "and its angular speed in the flight plane with wy, and the angle of inclination of the flight plane against the target plane with po, a mathematical consideration of the relationships results
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(!) 7a = (Cvo - cos 80) 2 + W ', So by means of Mo, m, and e "the angle p ,,
so the position of the plane of flight with respect to the respective line of sight, and the angular velocity in the plane of flight be true.
The target speed <I> v = </I> Po Q has the two components in the flight plane: <I> R </I> Q in the direction of the line of sight and equal to the change in distance
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in the unit of time, and Po R = vi,
across the line of sight and equal to the product of the angular velocity cvy and the distance xo. This second component forms the angle Q Po <I> B = </I> r with the direction of the speed. <I> = </I> (30 - 90.
The value to be determined from successive distance measurements and that from the measured distance
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x. and the angular velocity my available product (cuy - xo) would thus make it possible to determine the target velocity v according to size and direction.
If the value # cannot be obtained from the distance measurements with sufficient accuracy, the speed v can also be derived from the component vi <I> = </I> wy - x, and from the angle <I> Q </ I > Po R = ra (resp., Q.) Can be determined in that this angle is determined separately with the help of the angular velocity my.
A mathematical consideration shows that the tangent to the curve, which it will hold when the reciprocal value
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is plotted in a right-angled coordinate system as a function of time t, in which the point of this curve corresponds to the respective target point and the direction of the y = axis forms the angle r "associated with this target point. When determining the target speed v from vi and r. is also the value
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receive.
Furthermore, by means of the angle r. and the distance xo at the current target point, the right-angled triangle OWPo can be obtained, which provides the distance K and the flight route WP ". The latter also, since v has already been determined, the target flight duration to from the changeover point W to the destination Po known.
If the target duration from W to point Pg is 1s, then Po P8 <I> = v </I> (t. <I> -to), </I> and if P8 is the meeting point, then is the time difference (t8-to) equal to that of the distance <I> x,
</I> --- <I> 0P8 </I> bullet flight time z and the angle Po <I> 0P6 = </I> r, <I> - </I> r "equal to that in the Flight level falling provision Q r.
The device shown in Fig. 2 shows the sighting telescopes 1 and 2, which are used in a manner known per se for tracking the target from the side and from the height by moving the side (height) to the target by means of the crank 3 (9) directed and by means of the crank 6 (12) the friction wheel 7 (13) of the friction gear 8 (14) is set in such a way that the target line continuously follows the target of the page (height).
The displacement of the friction wheel 7 respectively. 13 is then proportional to the horizontal respectively. vertical angular velocity of the target coo respectively. to ,. The horizontal angular velocity <I> wo </I> is fed to a cosine multiplication gear 15 of a known mode of operation, not shown here, which, on the other hand, determines the angle of rotation of the vertical shaft 11 of the two telescopes from the shaft 5.
so the elevation angle e. to the goal and continuously forms the product <B> (WHERE </B> # cos so). The latter is fed to the device for determining p ″ and wy by displacing a slide 16 proportionally to these values from the center of the disk 21. A second slide 17 is displaced perpendicular to the direction of movement of this slide proportionally to the vertical angular velocity wo .
Each of the two carriages has a slot arranged transversely to its direction of movement; These two slots guide a pin 18 which, according to the above formulas, represents the end point of the vector of the angular velocity coy lying in the flight plane. In turn, it guides a rack 19 which is radially displaceable on the disk 21 and, when it is set, besides its displacement, causes the disk 21 to rotate by the angle p ″, which is passed on by the wheels 22 and the shaft 23.
The radial displacement of the rack 19 proportionally wy is removed by spur and bevel gears 20 and fed to the reset differential 24, through which the influence of the disk rotation on wy is made ineffective in a known manner; the wave 25 forwards the value wy.
In order to be able to switch off random fluctuations caused by mechanical or metrological errors in the setting of the end points of the vector wy, this end point can optionally be used in the device according to FIG. 2 instead of a pin guided through slots through the intersection of two of the carriages 16 and 17 ge carried threads are shown.
The setting of the carriages does not directly influence the other links provided for calculating the lead values, but rather a mark is kept in congruence with that intersection point in such a way that it does not follow the smaller fluctuations in the setting of the thread intersection point resulting from coincidences. In Fig. 3 an embodiment of the device for the continuous determination of the cutting angle between the target path and target direction is drawn.
The value coy forwarded from the shaft 25 of FIG. a cam cylinder 33 is fed, which by means of a corresponding cam groove and a pin 35 guided by this, the rotation of the cylinder proportional to wy into a
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per proportional displacement of the rack 36 implemented. This shift is taken from the gear 37 and fed to a spindle 38, which the pin provided with a character 40 nut 39 moves. A sign tape 41 is, for example by a clockwork 42, with a uniform speed Ge perpendicular to the direction of movement of the spindle nut 39 is moved.
The pen 40 then draws the curve 28 mentioned above. To determine the inclination of the tangent of this curve, a transparent ruler 48 is provided, which can be shifted and rotated about its axis so that it passes through the last point on the curve, which, mathematically speaking, represents a parabola at the same time the direction of the tangent assumes at this point. The axis of rotation of the ruler is mounted on a slide 47 which can be moved perpendicular to the direction of movement of the tape by means of the crank 45 by means of the spindle 46.
At the same time, the ruler can be rotated from the crank 55, via wheels 56, differential 54, shaft 53 and further via the gear 52 mounted on the carriage 47 and longitudinally displaceable on shaft 53, as well as via gear 51, worm 50 and worm gear segment 49 will. The angle of rotation of the ruler in relation to the direction of movement of the marking tape results in the angle r ″ which is passed on by the shaft 57.
For the continuous determination of the angle r ″ from a one-time setting of the direction of the ruler 48, the following device is provided: The rotation proportional to my is passed from the shaft 25 to a friction gear (integrator) 59, whose friction wheel 58 is shifted proportionally to my so that the integrator continuously forms the integral S my # dt in a manner known per se,
which is algebraically added over 60 in the differential 54 to the initial value of the angle r o set by crank 55. In FIG. 4, a multiplication gear 61 of any desired design forms the product vi <I> = </I> my # x "continuously from the values coy and x"; a carriage 62 is displaced from the center of a disk 72 in proportion to this component of v.
The Schlit th 62 carries a spindle 63, the nut 64 of which from the shaft 67 via bevel gears 66 perpendicular to the direction of movement of the carriage 62, that is, according to the direction of the component
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by v, can be shifted. The pin 65 of the nut 64 engages through a groove in the slide 62 in a toothed rack 70 which is radially displaceable on the disk 72. A shift of the carriage 62 respectively. the nut 64 causes apart from a radial displacement of the toothed rod 70 a rotation of the disc 72. A worm wheel 73 is rotated by the worm 74 of the shaft 57 and carries the mating contacts of a contact device 69, the center contact of which is fastened on the disc 72 be.
The contact device actuates, for example, a small electric motor 68 in such a way that it rotates the shaft 67 in a corresponding manner and thus moves the nut 64 until the displacement of the slide 62 proportional to (my # xo) and the displacement of the nut 64 caused rotation of the disk 72 is equal to the angle r ″ by which the worm wheel 73 was rotated before) the shaft 57 from.
It is then the hypotenuse of the triangle <I> AC </I> b proportional to the target speed v, the amount of which can be passed on via rack 70, spur and bevel gears 71, reset differential 75 and can be displayed while the displacement of the Nut 64 from the zero position C, respectively. the rotation of the shaft 67, the component
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is proportional.
This rotation is transmitted to the friction roller 88 of the integrator 89, which the integral
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dt and leads to the differential 83, where it is algebraically added to an initial value of the distance set, measured or estimated by means of the crank 82, so that the differential 83 then continuously supplies the instantaneous target distance x ".
In Fig. 5, a spindle 104 is mounted on a disk 103 and is set in the direction of the vector of the respective target distance by the worm gear 102 connected to the disk of the shaft 57 relative to a fixed, the shortest target distance corresponding reference direction rotated by r " On the spindle, the nut 108 is displaced proportionally x "by means of the reset differential 105, bevel gears 106 and 107.
The pin of the spindle nut 108, which represents the end point of the vector of the instantaneous distance, moves two mutually perpendicularly displaceable carriages 109 and 111 when it is set. The carriage 111 is displaced in the aforementioned fixed reference direction by an amount that is proportional to that Length K of the perpendicular from the observation point, which is represented by the center of the disk 103, to the target path, while the perpendicular displacement of the second slide 109 is proportional to the distance (vto) of the current target location from the base of this perpendicular (change point).
The carriage 111 further carries a 'spindle 112 transversely to its direction of movement, which is thus displaced by the movement of the carriage by the amount g parallel to itself relative to the center points of the disc 123 which are also assigned to the observation points. On this spindle 112, which represents the target path, a nut 113 assigned to the meeting point can be displaced by a motor 140 via shaft 115 and bevel gears 114. A pin of the nut 113 engages in a toothed rack 124 of the disk 123 and, when the spindle nut is displaced, causes a rotation of the disk 123 in addition to a displacement of this toothed rack.
The angle of rotation r. is fed to a differential 121 which, on the other hand, determines the angle of rotation r. the disk 103 receives, forms the difference between these two angles and leads to a device <B> 136 </B> described with reference to FIGS. 611, 6 ″ and 6.
The rotation of the shaft 115 proportional to the displacement (v # t &) of the spindle nut 113 is fed to a differential 117 which, on the other hand, receives the displacement (v to) of the slide 109 from the wheel 110 and forms the difference v (t5 to) . This value is fed to a division gear <B> 118 </B> of any type, which also receives the value v and continuously forms the variable (t8 <I> to) </I>. This is transmitted to a differential 138 whose A'littelräder actuate a contact device 139 which controls the motor 140.
The distance of the spindle nut 113 assigned to the meeting point from the center point of the disk 123 representing the observation point is fed as a displacement of the rack 124 via face and bevel gears 125, reset differential 126 to a spindle 127, which has a slide 128 proportional to it A rack <B> 129 </B> can be displaced perpendicular to the direction of movement of the slide in a guide of this slide.
The shifting of the rack is effected by a roller 135 which rests against a curved body 133 which represents the target-like function of the flight time of the point of impact and the angle of elevation to the target. Because the roller with the carriage 128 is proportional to the distance x. moved and the cam body 133 is rotated by the shaft 134 coming from the device 136 as a function of the elevation angle e9, the toothed rod 129 is proportional to the distance x. belonging projectile flight time r, taking into account the point of impact angle.
This displacement is taken from the gear 130, which is mounted on the slide 128 and can be displaced on the shaft 131, and is passed from the shaft 131 to the differential 138.
As long as the rotational movements of the shafts 131 and 137 differ from one another, the contact device 139 switches on the motor 140, so that the adjustment member 113 is displaced. As soon as the equality of the two rotary movements is achieved, the setting member 11: 3 represents the meeting point associated with the current target location represented by the member 108. The displacement of the rack 124 is then proportional to the point of impact distance x, while that formed by the differential 121 The difference between the angles of rotation of the two disks corresponds to the provision 0 r in the plane of flight.
6a, 6b and 6 is to set the elevation angle e "the panoramic telescope 150 as a whole via worm drive 152 about the horizontal axis aa passing through the intersection .1T of the two axes of rotation of the head prism 154 continuously rotated about this elevation angle .
It is thereby achieved that between the originally vertical axis of rotation m-in of the telescope head and the horizontal axis of rotation of the circular bow-shaped bracket 116, the angle 90 - e. is set. The head prism 154 is given two adjustment movements for cutting a mark 143 displaced by Q r on the bracket by means of the cranks 167 and 163.
With the crank 167, the prism with the .Kopfteil 153 is about the axis m-na via reset differential 166, bevel gear 165, bevel gear segment 164, which is fastened to the head part 153 be, by the side lead angle related to the horizontal plane 0 99 and by means of the Crank 163 about axis cc via reset differential 162 and 161, spur gears 160, bevel gear segment 159, bevel gear segment 158, which is loosely rotatable around head part 153, spur gear segment 157,
which is connected to 158, spur gear 156, the shaft of which is mounted on the head part 153, bevel gears 155, rotated by the elevation angle it points to the meeting. If the height lead angle is to be transferred to the gun for itself, the rotation s6 is fed to a differential which, on the other hand, receives the angle e ″ and continuously forms the difference 0 e.
The device for setting the mark 143 assigned to the meeting point consists of the arc-shaped bracket 116, which is rotated about its axis of rotation Mpo from the axis 141 by the angle p ″ with respect to the (vertical) reference position. The bracket <B> 116 </ B > Forms the guide for a slide 142, which bears the mark 143 assigned to the meeting point. To set the angle A r, the slide can be loosely rotated by the worm drive 149 via the reset differential 148, spur gear 147, spur gear 146, around shaft 141 is, as well as on spur wheel 145, gear 144 and teeth of the slider shifted accordingly.
The rotations of the cranks 163 and 167, which are proportional to e and /, cp, can be transmitted to the guns in a manner known per se. Likewise, as is known, the other sighting data, such as attachment angle and projectile temperature, can be determined from the determined items for the meeting point and forwarded to the guns.
On the other hand, it should be noted that the devices shown separately in the drawing for the sake of clarity are best combined into a single device in practice, which is thus used as the central command device for the fire control.