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Einrichtung zur Bestimmung der Richtung eines im Raume sich bewegenden Zieles.
Korrektoren von Abhorchapparaten und andere Mittel zum Avisieren eines beweglichen Zieles benötigen immer eine Bestimmung der Bewegungsrichtung dieses Zieles, z. B. des Fluges eines Flugzeuges. Diese Bestimmung erfolgte bisher in der Weise, dass die Flugzeugbahn in einer zentralen Projektion entweder auf einer Halbkugel oder auf einer ebenen Platte eingezeichnet wird. Diese beiden Arten weisen den Nachteil auf, dass ein Registrierteil (eine Kugel oder eine Kotangensplatte) von ziemlich grossen Abmessungen erforderlich ist, um nämlich die ganze Bewegungsbahn des Zieles in einem ausreichend grossen Massstab registrieren zu können, welcher aus Gründen der Übersichtlichkeit und einer hinreichend genauen Ablesung der Bewegungsrichtung (des Kurses) erforderlich ist.
Die hiebei verwendete Registriereinrichtung an und für sich weist bei praktischer Anwendung, insbesondere zu militärischen Zwecken, ebenfalls bedeutende Nachteile auf, da sie einer Wartung, nämlich des Einsetzens von Schreibstift oder Feder, und einer Auswechslung dieser Teile bei einer Beschädigung bedarf, wodurch die Bedienung erschwert wird. Ausserdem muss die eingetragene Bewegungsbahn des Zieles wieder ausradiert werden.
Die Erfindung bezweckt, sämtliche dieser Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe von neuen Gesichtspunkten aus, u. zw. auf Grund einer neuen geometrischen Auffassung der Zielbahn mit Hilfe eines Ähnliehkeitspunktes. Zur Aufklärung des Wesens der Erfindung sei eine theoretische Erwägung unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 der Zeichnung vorausgesandt. In Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Apparates schematisch dargestellt. rp ist der veränderliche Seitenwinkel des Zieles relativ zur Nullrichtung in der Horizontalebene, a der augenblickliche Kurs des Zieles, d. h. der Winkel, welcher von der Zielbahn und von der Nullrichtung eingeschlossen ist.
Dieser Winkel kann für ein kleines Element s der Zielbahn als konstant angesehen werden. t ist der Höhenwinkel des Zieles über der Horizontalebene.
Fig. 2 stellt die räumlichen Verhältnisse der Winkel- und Grössenangaben dar.
Die räumliche Zielbahnstrecke s, welche als geradlinig und waagrecht vorausgesetzt wird, hat den Grundriss : su. wens man die Strecke c1 2 = V2 (Fig. 1) dem Apparate gegenüber als ortsfest annimmt, von einer Länge w. cotg, so verläuft in den weiteren Punkt l'1 des Grundrisses s1 der Zielbahn s ein Vektor v1 von einer Länge m1. cotg Ti. Die Vektoren v2 und'V1 schliessen mit der Grundriechtung
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ununterbrochenes Anvisieren des Zieles aufzeichnen und hiedurch die Ermittlung des Kurswinkels o ermöglichen. Dieselben besitzen aber den gemeinsamen Nachteil, dass die Strecken v1 und v2 bei einem genügend grossen Massstab zu gross werden und dadurch die Dimensionen der betreffenden Geräte beträchtlich anwachsen.
Gemäss der Erfindung verwirklicht man dagegen eine Zielbahnstrecke s2, welche parallel und in entgegengesetzter Richtung zur Strecke 81 läuft, stets aber durch den Beobaehtungspunkt Cl gelegt ist. Diese ähnliche Strecke kann in einem beliebig grossen Massstab verwirklicht werden, ohne dabei die Strecken V1 = eu 1'1 und v2 = Cl l'2 proportional anwachsen zu lassen. Gemäss Fig. 1 ist :
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schnabelhebels) die Strecke s2 parallel und im entgegengesetzten Sinne zu 81'wenn der in seiner Länge veränderliche Hebel l'2l''2 im Ähnlichkeitspunkte z aufgehängt ist.
Man braucht den Punkt l'1 gar nicht weiter zu verwirklichen, sondern es genügt, bloss die Strecke l''1z = c1z nach den angeführten Formeln zu wählen.
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e) den veränderlichen pantographischen Hebel 1'21"2, welcher im Punkte z aufgehängt werden muss und dessen veränderliche Streckens und zl''2 in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen müssen. Es leuchtet ein, dass man den Massstab von s2 durch die Wahl der pantographischen Übersetzung beliebig gross machen kann, ohne den Massstab der Strecke'lnl cotg't'2 zu ändern.
Die Punkte l'2 und z können daher als Fixpunkte eines Pantographen mit einem Übersetzungsverhältnis q gewählt werden. Der Punkt l" 2 zeichnet dann eine Linie 82'weIche dem Grundriss 81 der Flugzeugbahn in der entsprechenden Verkleinerung oder Vergrösserung entspricht. Die Bahn 82 schliesst
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mit der Länge m1. coter, zeitweise mit dem festen mechanischen System des Vektors V2 mit der Länge m1.cotg #2 in Übereinstimmung zu bringen, d. h. dasselbe so einzustellen, dass der Punkt l"2 mit dem Punkte ei zusammenfällt (vgl. Fig. 1 und 3). Das ist dann die Grundstellung der ganzen Einrichtung, deren Einzelheiten aus der näheren Beschreibung der Fig. 3 hervorgehen werden.
Wenn man nun den Vektor v2 ortsfest belässt und den Vektor v1 um den Seitenwinkel, jedoch im entgegengesetzten Sinne dreht, als sich das Ziel bewegt (-#), so verlässt das Pantographenende l''2 den Punkt c1 und beschreibt die Bahn 82'deren Richtung von der Richtung des Vektors V2 jeweils um den Winkel # = #2 + # abweicht. Das Verhältnis von ei zur Gesamtlänge Vi=tKi. cotgTi bleibt dabei konstant.
Zur Bestimmung des Richtungswinkels # wird bei der Ausführung der Erfindung im Punkte e
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gewählt werden.
In einem ortsfesten Gehäuse 23 des Apparates ist eine Welle 5 drehbar gelagert, die einen Arm 6 trägt, in dem eine Schraubenspindel 7 gelagert ist, welche mit Hilfe eines Kegelradgetriebes 8, 9 gedreht werden kann. Das Rad 9 dieses Getriebes ist mit dem Planetenrad eines Differentials 11 verbunden. von dem ein Kegelrad lla mit einem Schneckenrad 12 fest verbunden und das andere Kegelrad ! ? auf der Welle 5 aufgekeilt ist. Das Schneckenrad 12 kann mit Hilfe eines an der Vorderseite des Apparates zu-
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den Punkt z realisiert.
Diese Mutter trägt den Teil 14 mit dem Arm i"s. Das Ende des Armes l'2 des Pantographen ist mit einer Zahnstange 15 gelenkig verbunden, welche mit Hilfe eines Ritzels 16 über eine Nockenscheibe 17 angetrieben werden kann, welche ihrerseits von einem Höhenrichtapparat aus um den Höhenwinkel # gedreht wird. Das Ende l''2 des andern Armes ist mit einer gut wahrnehmbaren Marke, z. B. einer Rolle 18, versehen. Eine durchsichtige Scheibe 19 ist mittels eines Deckels 22 auf dem Gehäuse 23 drehbar gelagert und verdeckt die inneren Organe des Kastens.
Der Antrieb der Welle 5 erfolgt über ein Differential 1 und über ein Getriebe 2 von der Welle 30 aus, welche denvoneinem Richtapparatermittelten Seitenwinkel # einführt. Das Differential l wird ausserdem
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mittels eines Handrades 4 über ein Schneckenrad 3 unabhängig vom Antrieb durch den Seitenrichtapparat gesteuert.
Die durch den Seitenrichtapparat angetriebene Welle 30 treibt zugleich den Deckel 22 samt der Scheibe 19 an, u. zw. durch eine Zahnradilbersetzung auf einen am äusseren Umfang des Gehäusedeckels 22 vorgesehenen Zahnkranz. Der Antrieb erfolgt über ein Differential 20, auf welches ein Handrad 21 einwirkt.
Der beschriebene Apparat arbeitet wie folgt :
Die Welle 5 samt dem Arm 6 wird über die Welle 30 von einem Seitenrichtapparat aus angetrieben und um den Seitenwinkel ! p verdreht. Diese Bewegung des Armes 6 um den Seitenwinkel ! p wird durch
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Pantographen wird der dem Ausgangspunkt Cl entsprechenden Achse A-B gegenüber so verschoben. dass der Abstand des Punktes l''2 von der Achse A-B dem Werte von ml. cotg'"2 entspricht. Dies erfolgt durch einen Antrieb von einem Höhenrichtapparat aus über Übersetzungen 17, 16 und 15.
Durch den Antrieb des Armes 6 vom Seitenrichtapparat aus und der den Pantographenarm l'2, l''2 bewegenden Zahnstange 15 vom Höhenrichtapparat aus wird eine der Bahn 82 entsprechende Bewegung der Rolle 18 bewirkt. Um nun den Richtungswinkel a zwischen dem Kurs des Flugzeuges und der gewählten GrundrichtungeCjO zu bestimmen, muss derjenige Winkel gemessen werden, welchen die Bahn 82 der Rolle 18 mit der Richtung c1O einschliesst. Zur Messung dieses Winkels wird der Deckel 22, welcher bereits durch den Antrieb vom Seitenrichtapparat aus um den Winkel 11 gedreht wird. mit Hilfe des Handrades 21 weiter verdreht, bis der Richtungszeiger i mit der Rolle 18 zur Deckung kommt.
Der Winkel, um welchen das Handrad 21 den Deckel 22 samt der Scheibe 19 zu verdrehen hat, wird mittels des Differentials 20 auf das Übersetzungsgetriebe zwischen der Welle 30 und dem Deckel 22 übertragen und gleicht dem gesuchten Richtungswinkel o, so dass der Deckel 22 samt der Scheibe 19 um den Gesamtwinkel # = (p + s gedreht wird. Auf irgendeiner geeigneten, am Deckel 22 angebrachten Skala kann entweder der Winkel M abgelesen werden oder es kann auch mit Hilfe von zwei Teilkreisen, von welchen der eine der Scheibe 19 gegenüber um den Winkel p gedreht ist, auf diesem unmittelbar der gesuchte Kurswinkel # abgelesen werden.
Wenn die Scheibe 19 mit dem Richtungszeiger i auf einen bestimmten Winkel a eingestellt wird und dieser Richtungswinkel sich während der Flugzeugbewegung nicht ändert, so bewegt sich die Rolle 18 des Pantographenarmes in der Richtung des Richtungszeigers i. Sobald sie jedoch von diesem Zeiger abweicht, so ist dies ein Zeichen dafür, dass das Flugzeug seine Richtung geändert hat, und dann wird durch ein Verdrehen des Handrades 21 ein neuer Winkel o bestimmt, Reiterationsbewegungen, d. s. Bewegungen. die dazu dienen, um am Apparat den Ausgangszustand herzustellen, erfolgen mit Hilfe der Handräder 4 und 13 mittels eingeschalteter Differentiale 1 und 11 vollkommen unabhängig vom Antrieb durch den Höhen- und Seitenrichtapparat. Durch sie wird der Punkt l''2 in den Punkt Cl zurückgebracht.
Das Handrad 13 führt mit Hilfe des Schneckenrades 12 und des Differentials 11 über das Kegelradgetriebe 9, 8 durch ein Drehen der Schnecke 7 eine Reiterationsbewegung der Mutter 10 herbei, d. i. eine Bewegung derselben in die Ausgangslage (Höhenreiterationsbewegung), während das Differential 1 eine Seitenreiterationsbewegung mittels des Handrades 4 unabhängig vom Seitenrichtapparate ermöglicht.
Bei einem entsprechend gewählten Darstellungsmassstab und einem geeigneten pantographisehen Verkleinerungs-bzw. Vergrösserungsverhältnis q können sehr kleine Abmessungen des Apparates erreicht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Bestimmung der Richtung eines im Raume sich bewegenden Zieles, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe zwei mechanische Systeme (v2, v1) besitzt, die in entsprechender Verldeinerung Projektionen der Entfernung vom Anfang und Endpunkt eines Stückes der Bahn des Zieles
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einander verdrehbar sind, wobei das eine System (v,) um den jeweiligen Seitenwinkel zu gedreht wird.