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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.
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Device for determining the direction of a target moving in space.
Correctors of eavesdropping apparatus and other means of targeting a moving target always require a determination of the direction of movement of this target, e.g. B. the flight of an airplane. So far, this determination has been made in such a way that the aircraft path is drawn in a central projection either on a hemisphere or on a flat plate. These two types have the disadvantage that a registration part (a ball or a cotangent plate) of fairly large dimensions is required, namely to be able to register the entire trajectory of the target on a sufficiently large scale, which for reasons of clarity and a sufficiently accurate Reading the direction of movement (of course) is required.
The registration device used here in and of itself also has significant disadvantages when used in practice, especially for military purposes, since it requires maintenance, namely the insertion of a pen or pen, and replacement of these parts if damaged, which makes operation difficult becomes. In addition, the registered trajectory of the target must be erased again.
The invention aims to avoid all of these disadvantages. The invention solves the task set from new points of view, u. between a new geometric conception of the target path with the help of a similarity point. In order to clarify the nature of the invention, a theoretical consideration with reference to FIGS. 1 and 2 of the drawing should be sent in advance. In Fig. 3 and 4 an embodiment of the apparatus is shown schematically. rp is the variable azimuth of the target relative to the zero direction in the horizontal plane, a is the current course of the target, i.e. H. the angle enclosed by the target path and the zero direction.
This angle can be regarded as constant for a small element s of the target path. t is the elevation angle of the target above the horizontal plane.
Fig. 2 shows the spatial relationships of the angle and size information.
The spatial target track s, which is assumed to be straight and horizontal, has the ground plan: see below when the track c1 2 = V2 (Fig. 1) opposite the apparatus is assumed to be stationary, of a length w. cotg, a vector v1 with a length m1 runs in the further point l'1 of the outline s1 of the target path s. cotg Ti. The vectors v2 and'V1 close with the basic direction
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record uninterrupted sighting of the target and thereby enable the determination of the course angle o. However, they have the common disadvantage that the distances v1 and v2 become too large if the scale is sufficiently large, and the dimensions of the devices in question increase considerably as a result.
According to the invention, on the other hand, a target track s2 is realized which runs parallel and in the opposite direction to the track 81, but is always laid through the observation point C1. This similar route can be implemented on a scale of any size without allowing the distances V1 = eu 1'1 and v2 = Cl l'2 to increase proportionally. According to Fig. 1:
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beak lever) the distance s2 parallel and in the opposite sense to 81 'when the length-variable lever l'2l''2 is suspended in the similarity point z.
One does not need to further realize the point l'1; it is sufficient to simply choose the line l''1z = c1z according to the formulas given.
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e) the variable pantographic lever 1'21 "2, which has to be suspended at point z and whose variable extension and z1" 2 must be in a constant ratio to one another. It is obvious that the scale of s2 can be determined by the choice of the pantographic translation can be made as large as you want without changing the scale of the route 'lnl cotg't'2.
The points l'2 and z can therefore be chosen as fixed points of a pantograph with a transmission ratio q. The point 12 "2 then draws a line 82 'which corresponds to the plan 81 of the aircraft path in the corresponding reduction or enlargement. The path 82 closes
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with the length m1. coter, to temporarily coincide with the fixed mechanical system of the vector V2 with the length m1.cotg # 2, d. H. set the same so that the point l "2 coincides with the point ei (cf. FIGS. 1 and 3). That is then the basic position of the entire device, the details of which will emerge from the more detailed description of FIG.
If the vector v2 is now left stationary and the vector v1 is rotated around the lateral angle, but in the opposite sense, when the target is moving (- #), the pantograph end l "2 leaves point c1 and describes the path 82 ′ thereof Direction deviates from the direction of the vector V2 by the angle # = # 2 + #. The ratio of ei to the total length Vi = tKi. cotgTi remains constant.
To determine the direction angle # is in the embodiment of the invention in point e
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to get voted.
In a stationary housing 23 of the apparatus, a shaft 5 is rotatably mounted, which carries an arm 6 in which a screw spindle 7 is mounted, which can be rotated with the aid of a bevel gear 8, 9. The gear 9 of this transmission is connected to the planet gear of a differential 11. one of which is firmly connected to a worm gear 12 and the other bevel gear! ? is keyed on the shaft 5. The worm wheel 12 can be attached to the front of the apparatus using a
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realized the point z.
This nut carries the part 14 with the arm i "s. The end of the arm l'2 of the pantograph is articulated to a rack 15 which can be driven with the aid of a pinion 16 via a cam disk 17, which in turn is from a leveling apparatus The end 1 ″ 2 of the other arm is provided with a clearly perceptible mark, for example a roller 18. A transparent disk 19 is rotatably mounted on the housing 23 by means of a cover 22 and is covered the internal organs of the box.
The shaft 5 is driven by a differential 1 and a gear 2 from the shaft 30, which introduces the lateral angle # determined by a straightener. The differential l is also
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controlled by means of a hand wheel 4 via a worm wheel 3 independently of the drive by the side straightening device.
The shaft 30 driven by the side straightening apparatus simultaneously drives the cover 22 together with the disk 19, u. zw. By a gear transmission to a ring gear provided on the outer circumference of the housing cover 22. The drive takes place via a differential 20 on which a hand wheel 21 acts.
The apparatus described works as follows:
The shaft 5 together with the arm 6 is driven by a side straightening device via the shaft 30 and by the side angle! p twisted. This movement of the arm 6 by the side angle! p is through
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The pantograph is thus shifted relative to the axis A-B corresponding to the starting point Cl. that the distance of the point l''2 from the axis A-B corresponds to the value of ml. cotg '"2. This is done by a drive from a leveling device via gear ratios 17, 16 and 15.
By driving the arm 6 from the side straightening device and the rack 15 moving the pantograph arm 1'2, 1 '' 2 from the height straightening device, a movement of the roller 18 corresponding to the path 82 is brought about. In order to now determine the direction angle α between the course of the aircraft and the selected basic direction eCjO, that angle must be measured which the path 82 of the roller 18 includes with the direction c10. The cover 22, which is already rotated by the angle 11 by the drive from the side straightening device, is used to measure this angle. further rotated with the help of the handwheel 21 until the direction indicator i comes to cover the roller 18.
The angle by which the handwheel 21 has to rotate the cover 22 together with the disk 19 is transmitted by means of the differential 20 to the transmission gear between the shaft 30 and the cover 22 and equals the desired direction angle o, so that the cover 22 together with the Disk 19 is rotated by the total angle # = (p + s. On any suitable scale attached to the cover 22, either the angle M can be read off or it can also be read off with the aid of two pitch circles, one of which is opposite to the disk 19 around the Angle p is rotated, on this the desired course angle # can be read immediately.
If the disk 19 with the direction pointer i is set to a certain angle a and this direction angle does not change during the aircraft movement, the roller 18 of the pantograph arm moves in the direction of the direction pointer i. However, as soon as it deviates from this pointer, this is a sign that the aircraft has changed its direction, and then a new angle o is determined by turning the handwheel 21, reiteration movements, i. s. Movements. which are used to produce the initial state on the apparatus, are carried out with the help of the handwheels 4 and 13 by means of switched-on differentials 1 and 11, completely independently of the drive by the height and side straightening apparatus. Through them the point l''2 is brought back to the point C1.
The handwheel 13, with the help of the worm wheel 12 and the differential 11, via the bevel gear 9, 8 by turning the worm 7, brings about a reiteration movement of the nut 10, i. i. a movement of the same into the starting position (height reiteration movement), while the differential 1 enables a side reiteration movement by means of the handwheel 4 independently of the lateral straightening apparatus.
With a correspondingly selected display scale and a suitable pantographic reduction or reduction ratio. Magnification ratio q, very small dimensions of the apparatus can be achieved.
PATENT CLAIMS:
1. Device for determining the direction of a target moving in space, characterized in that it has two mechanical systems (v2, v1) which, in a corresponding refinement, project projections of the distance from the beginning and end of a section of the path of the target
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are rotatable with respect to one another, the one system (v,) being rotated by the respective lateral angle.