Elektromechanisches Rechengerät, das die akustisch ermittelten Werte des Ortes eines bewegten Luftzieles durch Fernübertragung vom Horchgerät empfängt und die durch Umrechnung ermittelten, entsprechenden optischen Werte durch Fernübertragung zu einem Zielgerät weiterleitet. Die von einem Horchgerät ermittelten akustischen Peilwerte (Seitenwinkel oder Azimut und Höhenwinkel) zum Beispiel eines Flugzeuges ;können in der Regel nicht unmittelbar benutzt werden.
Meistens wird es erforderlich sein, diese Werte nach einem andern Orte weiterzuleiten, z. B. zum Schein werfer oder zur Flakbatterie. Infolge des Schallverzuges, des Windeinflusses, der durch die Entfernung zwischen Horchgerät und Scheinwerfer bedingten Parallage sind an den ermittelten Winkelwerten ferner Korrekturen anzubringen.
Solche Korrekturen werden durch beson dere Rechengeräte ermittelt. Es-sind Rechen- geräte bekannt, in welche die akustischen Winkel entweder direkt oder durch elek trische Fernübertragung eingeführt und durch den Mechanismus des Rechners in die wahren Werte umgewandelt werden.
Diese w a. 'hren <B>'</B> Warte werden über Kupplungen, Wellen, Zahnräder, Differentialgetriebe an ausserhalb des Rechners liegende Geber einer elektrischen Fernübertragungseinrich- tung weitergeleitet.
Um bei einem elektromechanischen Ite- ch-engerät, das die akustisch ermittelten Werte des Ortes eines bewegten Luftziels, zum Beispiel eines. Flugzeuges durch Fern- übertragung vom Horchgerät empfängt und die mittels.
eines Tlmrechnungs.getriebes er mittelten entsprechenden optischen Werte durch Fernübertragung zu einem. Zielgerät, z.
B. zu einem Scheinwerfer oder einer Flak- batterie weiterleitet, die mit den bisher für diese Zwecke bekannten Fernübertragungs- einiichtun.gen verbundenen Nachteile zu ver meiden, bestehen ,gemäss der Erfindung so wohl der Fernübertragungsempfänger als auch der Fernübertragungs.geber,
des Rechen- gerätes aus je einem zu je einer Brücken- schaltung gehörigen Bürstenpaar, wobei diese Bürstenpaare derart miteinander ver bunden sind,
dass das Bürstenpaar des Emp fängers durch seine Einstellung entsprechend dem akustisch ermittelten Wert das Bürsten- paar des Gebers mittels des U mrechnungs- getriebes entsprechend dem gesuchten opti schen Wert einstellt.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die der elektrischen Fernübertragung dienen den Teile gleichzeitig als Bestandteile des elektromechanischen Rechners verwendet werden! können, so dass alle sonst üblichen mechanischen Übertragungsteile zwischen Rechner und Geber/Empfänger fortfallen, und aus dem Rechner keine Wellenstümpfe an aussenliegende Geber/Empfänger, sondern nur noch Kabel herausführen.
Weitere Vorteile einer solchen elektro mechanischen Kombination liegen in dem einfachen Aufbau, der viel höheren Genauig keit der Rechenoperation infolge Fortfallen der vielen mechanischen Übertragungsteile, in der grösseren Betriebssicherheit und dem geringeren Kraftbedarf.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Die Brückenschaltungen arbeiten nach der Nullmethode, und zwar je nach Wahl in verschiedener in den Abbildungen schema tisch dargestellten Weise.
Der Geber 1 des Horchgerätes und der Empfänger 2 des Rechengerätes, bestehen, nach dem ersten Ausführungsbeispiel, je aus einem Widerstand in der Form eines in sich geschlossenen Ringes (Fig. 1<B>)</B>. Diese beiden Ringe sind durch vier Leitungen miteinander verbunden.
Sie zapfen die Widerstandsringe an vier gleichmässig auf dem Umfang ver teilten Punkten an. Führt man dem Geber durch zwei gegenüberliegende Bürsten, die auf dem Widerstand verstellt werden können, eine Spannung zu,
so verteilt sich die Span nung von den beiden Berührungspunkten der Bürsten .gleichmässig auf die vordere und hintere Ringhälfte. Durch die Verbindungs leitungen herrschen nun auch auf der Emp- fängerseite dieselben Spannungszustände. Tastet man am Empfänger diesen Wider standsring durch
@awei Bürsten ab, die mit einem @Strommemer (Nullinstrument) ver bunden sind, so kann man eine Bürsten stellung finden, in welcher das Instrument durch Nullstellung anzeigt, dass an den beiden Bürsten die gleiche Spannung herrscht.
Diese Stellung ist zu den Geber- bürsten um<B>90'</B> versetzt. Sorgt man dafür, dass, die Bürstenstellungen an einer Skala abgelesen werden können, so kann man durch Nachdrehen der Empfängerbürsten;
bis zur Nullanzeige des Instrumentes immer an der Stellung der Bürsten den am Geber ein- gestellten Winkel ablesen.
Diese Übertra- gung eignet sich für Winkel, die sich von 0 bis<B>360'</B> und darüber hinaus verändern, zum Beispiel für die Seitenwinkelübertra- gung. Für den Höhenwinkel, der sich nur von 0 bis<B>90'</B> verändert,
kann zweckmässig die Übertragungsart nach Fig. 2 verwendet wenden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind auf der Seite des Gebers G und Emp fängers E Platten 5 resp. 6 angeordnet, die mit Widerstandsdraht Windung neben Win- dung einlagig bewickelt sind.
Um die Dritte dieser Platte laufen zwei Bürsten 1, 2 resp. 3, 4, die um<B>90'</B> zueinander versetzt sind, im gleichen Abstand vom Drehpunkt 7 resp. 8 über die Windungen des Widerstandes und geben dabei Kontakt. Die beiden Bürsten des Gebers sind mit denen des Empfängers durch elektrische Leitungen verbunden, und die Mitten der Widerstandsplatten sind mit einem elektrischen Nullinstrument verbun den.
Stellt man auf dem Geber die Bürste 1 so ein, dass sie mit der Horizontalen den Winkel y bildet, so liegt zwischen der Bürste 1 und der Plattenmitte 7 der Teilwiderstand 1 . 7 = cos y und zwischen 2 und 7 der Wi derstand 2. 7 = sin y, wenn der ganze Wi derstand einer Plattenhälfte gleich 1 gesetzt wird.
Leitet man jetzt den beiden Bürsten eine Spannung zu, so wird das Nullinstru- ment 9 dann keinen Strom mehr anzeigen, wenn die Widerstände zwischen den Bürsten 3 und 4 bis zur Plattenmitte 8 sich genau so verhalten wie auf der Geberseite. (Be- dingung für Brückengleichgewicht).
Da aber auch die Empfängerbürsten gleich wie die Geberbürsten angeordnet sind, wird also nur dann Gleichgewicht herrschen, wenn die Bürste 3 auch unter dem Winkel y steht. Es verhalten sich dann die Widerstände:
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An Stelle des plattenförmigen Widerstandes am Geber, kann man aber auch zwei Einzel widerstände verwenden (Fig. 3).
Man erhält an dem nach Fig. 2 ausgeführten Empfänger ebenfalls den Winkel y, wenn auf der Geber seite an dem Widerstand 10 durch die Bür sten 12 ein Widerstand 12.14 eingestellt wird, der sich zum Widerstand 13.14, der getrennt von 10 auf einem Streifen 11 ein gestellt wird, wie cos <I>y</I> zu sin <I>y</I> verhält.
Stellt man also am Geber an den beiden Wi derständen, die Betrieblich voneinander ge trennt sein können, zwei derartige Werte ein, so zeigt die Bürstenstellung am Empfänger nach dem Einspielen des Instrumentes auf Null einen Winkel an, dessen Tangens sich ,vie die beiden am Geber eingestellten Wi derstände verhält, denn es ist dann
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Die Möglichkeit, den Geberwiderstand in zwei Einzelwiderstände zerlegen zu können, wird im Rechner - wie das weiter unten be handelte Anwendungsbeispiel zeigen wird zur Vereinfachung des Getriebes verwendet.
In der Fig. 4 ist beispielsweise gezeigt, wie man bei spezieller Anwendung des Ver fahrens auf die Schallverzugsermittlung die optischen Seiten- und Höhenwinkel aus den akustischen Werten bekommt. In diesem Bild wird ein Flugzeug auf seinem nach einem beliebigen Verfahren ermittelten Ziel weg von der Station H in einem Augenblicke in der Richtung<I>HB</I> gehört. Der Zielweg wird für die Dauer der Messzeit als gerad linig und waagrecht angenommen.
Nach be kanntem Verfahren wird nun aus dieser akustischen Richtung die optische erhalten, indem man den Punkt 0, der um die Strecke
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(v - Flugzeuggeschwindig keit, a = Schallgeschwindigkeit) von H in der Zielwegrichtung entgegen der Flugrich tung verschoben ist, mit dem Punkte B verbin det. Das dadurch entstandene Dreieck OBH liegt in der durch die Flugrichtung und die Horchstation H gelegten Ebene (der so genannten Horchdachebene), deren Neigungs winkel bei gleichbleibender Flugrichtung unverändert bleibt.
Die Richtung OB ist die gesuchte optische Richtung. War der akustische Peilstrahl ge geben durch den akustischen Seitenwinkel a und Iden akustischen; Höhenwinkel y, -so liegtdie optische Richtung idureh,den optischen .Seiten winkel a1 und den optischen Höhenwinkel y1 fest.
Die Umwandlung der akustischen Werte in die optischen wird nun so vorgenommen, dass das Dreieck OB' H als die Projektion des Geschwindigkeitsidreieaks OBH in ;die Hori zontalebene mechanisch nachgebildet wird. In diesem Dreieck schliesst die Strecke<I>HB'</I> mit der Nordsüdriehtung den akustischen (a), die Strecke OB' den optischen Seitenwinkel <I>ä</I> ein.
Das Dreieck OB'H ist gegeben aus ider .Streoke <I>HB'</I> = HB cos y, der Strecke
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und dem Winkel B'H0. Letz terer ist bekannt, da die Zielwegrichtung als bekannt vorausgesetzt wird.
Es ergibt sich also bei der Nachbildung des Dreiecks automatisch die Richtung und Grösse der dritten Seite OB'. Der optische Höhenwinkel y1 kann aus dem recht winkligen Dreieck BB'0 bestimmt werden. Dieses Dreieck ist bestimmt durch die Seite BB' <I>= HB</I> . sin y,<I>B'0</I> als die neu gefundene Seite im Dreieck OB'H und -den rechten Winkel bei B'.
Im vorliegenden Falle wer den die ,,Strecken BB' und<I>B'0</I> an,den beiden in Fig. 2 und 3 erläuterten Geberwiderstän- den eingestellt. Der eine Widerstand wird durch dasselbe Getriebe, welches die Strecke B'H <I>= BH.</I> cos y rechnet, auf den Wert <I>HB</I>. sin <I>y</I> eingestellt. Der zweite Wider stand wird durch das Getriebe, welches das Dreieck OB'H nachbildet, auf eine Grösse eingestellt, welche der Strecke B'0 ent spricht.
Stellt man jetzt bei so eingestelltem Geber (Fig. 3) die Empfängerbürsten so ein, dass kein Strom durch das Instrument 9 (Fig. 2!) angezeigt wird, so ist die Tangens des Winkels, den die Bürste 3 in Fig. 2 mit der Horizontalen einschliesst:
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das heisst, der eingestellte Winkel ist der gesuchte optische Höhenwinkel.
Die Fig. 5 zeigt als praktisches Beispiel ein gemäss der Erfindung ausgebildetes Ge rät, und zwar handelt es sich um einen Rechner, der die akustischen Peilwerte in die optischen Peilwerte umwandelt, der also le diglich den Schallverzug berücksichtigt. Na türlich ist das Verfahren ebenso für Rechner anwendbar, die die Parallaxe oder eine an dere Korrektur oder mehrere Korrekturen gleichzeitig ermitteln, oder für Rechen geräte anderer Art.
Die vom Horchgerät ermittelten aku stischen Winkel werden durch die Fern übertragung nach Fig. 1 bis 3 in das Rechen gerät eingeführt; die berichtigten Werte wer den gleichfalls durch Fernübertragung zum Scheinwerfer oder zur Flaäbatterie .geleitet. Die Ausführung des Rechenvorganges setzt voraus, dass die Zielwegrichtung bekannt ist, bezw. das Rechengerät muss noch mit einer zusätzlichen Einrichtung für die Zielweger- mittlung versehen sein. Im obern Teil der Fig. 5 ist eine solche Einrichtung dargestellt. Die Zielwegermittlung ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Ihre Wirkungsweise braucht daher nicht erläutert zu werden. Es kann na türlich auch ein anderes Verfahren der Ziel wegermittlung angewandt werden.
In der Fig. 5 ist das ganze Gerät zur Er läuterung in der Höhe stark auseinander gezogen gezeichnet. Unter einem Deckel 26 ist ein Zahnkranz 27 um die Achse H-H drehbar angeordnet. Ein Handrad 28 verbin det durch ein Zahnrad 29 den Kranz 27 mit dem Deckel 26, der auch um H-H drehbar ist. Durch eine Welle 30 ist der Deckel 26 mit einer Scheibe 32 verbunden. Sie trägt zwei Bürsten 33, die auf einem Widerstands ring 34 schleifen, der auf der obern Kasten platte 35 montiert und durch vier Leitungen mit dem Geber für den akustischen Seiten winkel am Horchgerät verbunden ist.
Die Bürsten 33 sind mit dem elektrischen Null instrument 36 im Deckel 26 verbunden. Auf der Platte 32 ist ferner noch die Wider standsplatte 37 des Empfängers für den akustischen Höhenwinkel angebracht. Auf ihr gleiten die beiden Bürsten 38, die durch die hohle Welle 31 mit dem Zahnkranz 27 verbunden sind. Die Mitte der Platte 37 ist an das Instrument 39 angeschlossen, an welches noch die zugehörige Leitung vom Geber geführt ist. Es kann nun durch Drehen des Deckels 26 um die Achse H-H die Bürstenstellung auf dem Ringe 34 so lange verstellt werden, bis das Instrument 36 keinen Strom anzeigt.
Dann ist der Deckel 26 und mit ihm die Scheibe 32 auf den vom Horchgerät ermittelten akustischen, Seiten- winkel eingestellt. Um auch die akustischen Höhenwinkel in das Gerät einzuführen, braucht das Handrad 28 nur solange gedreht zu werden, bis das Instrument 39 Null zeigt. Durch Drehung an diesem Handrad werden der Zahnkranz 27 und über die Hohlwelle 31 die Bürsten 38 des Höhenwinkelempf ängers 37 bewegt. Unterhalb des Deckels 26 ist die Scheibe 41 angeordnet, durch deren Ver drehen die richtige Zielwegrichtung ein gestellt wird.
Sie ist auf dem Gehäuse 35 gelagert und trägt in einer Geradführung 42 und einer Gewindespindel 43 einen Ring 44, der gegenüber der Achsenmittel H-H exzentrisch um
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durch die Spindel 43 verstellt werden kann. Diese Verstellung ist an einer Skala 45 ablesbar.
Die Grösse <I>HB</I> in dem Wert
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ist darin eine R Apparatkonstante. Diese Verschiebung wird über den Ring 46 und den Steg 47 entgegen der Zielwegrichtung auf die Platte 48 über tragen, die durch die Prismenführung 49 so auf der Grundplatte 50 gelagert ist, dass sie wohl in allen Richtungen verschoben, aber nicht verdreht werden kann. Es ist dadurch erreicht, dass die Mitte des Gebers für den optischen Seitenwinkel 51 auch um
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von der Achse H-H ver schoben ist, und zwar entgegen der Zielweg richtung.
Diese Verschiebung bildet die Seite <I>OH</I> des nachzubildenden Dreiecks OHB' der Fig. 4. Der Punkt H liegt auf der Drehachse H-H des Gerätes, der Punkt 0 auf der Achse des Widerstandsringes 59 für den optischen Seitengeber. Gleichzeitig bildet 0 die Mitte des Bürstenträgers 52. Der dritte Dreieckspunkt B' liegt ebenfalls auf dem Bürstenträger und ist durch den Stift 53 gegeben, der in einen Schlitz des Bürstenträgers hineinragt. Das nachgebil dete Dreieck ist in Fig. 5 gestrichelt ein gezeichnet. Der Stift 53 gehört zu einem mechanischen Sinusgetriebe, welches den Wert<I>HB' - HB</I> . cos <I>y</I> nachbildet.
Zu die sem Zwecke ist auf der Scheibe 32 eine Kulisse 62 so gelagert, dass ihre Führung 54 parallel zum akustischen Seitenwinkel verläuft. Durch die hohle Welle 31 wird noch eine Kurbel 55 mitgenommen, die mit der Achse der Kulissenführung immer den akustischen Höhenwinkel einschliesst. Der Zapfen 56 der Kurbel 55 greift in den Schlitz 57 der Kulisse 62 ein und bewirkt dadurch, dass der Stift 53 von der Achse H-H immer zwangsläufig den Abstand <I>HB</I>. cos <I>y</I> (mechanisches Sinusgetriebe) hat.
Dadurch ist die Dreieckseite <I>HB' = HB .</I> cos <I>y</I> der Grösse und Richtung nach bestimmt. Da die Verbindung des Stiftes 53 mit H-H die akustische Seitenrichtung ist, muss der Trä ger 52 -die optische Seitenrichtung anzeigen. Er führt diesen Winkel durch die beiden Bürsten 58 dem Widerstandsring 59 des Gebers für den optischen Seitenwinkel zu.
Für die Ermittlung und Übertragung des optischen Höhenwinkels ist auf der hohlen Welle 31 noch eine Bürste 60 vorgesehen, welche so auf der Widerstandsplatte 61 um den akustischen Höhenwinkel gedreht wird, dass der bis zu der Plattenmitte abgegriffene Widerstand immer dem Werte<I>HB</I>. sin <I>y</I> entspricht (elektrisches Sinusgetriebe). Fer ner liegt parallel zum Bürstenträger 52 ein Widerstandsband 68, das von einer Bürste abgetastet und durch den Stift 53 eingestellt wird.
Dieser Widerstand entspricht seiner elektrischen Grösse nach der Länge der zweiten Dreieckseite oder der Strecke<I>OB'</I> in Fig. 4. Wird dieser Widerstand mit dem Widerstand auf der Platte 61 hintereinander als Geber geschaltet (Fig. 3), so ist der am Empfänger erhaltene Winkel der gesuchte optische Höhenwinkel. Es lässt sich für den Höhenwinkel aber auch ein Übertrager nach der in Fig. 1 gezeigten Art in etwas ab geänderter Form verwenden.
Die Bedienung des Gerätes geschieht wie folgt: Die geschätzte Flugzeuggeschwindig keit wird an der Skala 45 durch Drehen der Spindel 43 eingestellt. Der Rechner wird eingeschaltet. Der Handgriff 28 wird solange um sich selbst und um die Achse H-H herumgedreht, bis die Instrumente 36 und 39 Null anzeigen. Sie werden durch laufen des Nachdrehen des Handrades 28 dauernd auf Null gehalten. Ein zweiter Beobachter stellt durch Verdrehen der Scheibe 41 die richtige Zielwegrichtung ein. Die am Schein werfer erhaltenen Winkel haben dann die gesuchten optischen Werte.