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Akustisch wirkender Trefferanzeiger für geschleppte Flug- zeugzielscheiben
Beim
Übungsschießen auf Flugzeugzielscheiben ist es erwünsc'ht9 daß die Zielscheibe mit
einem Trefferanzeiger zum Hessen der 1Oritfernung von der Zielscheibe, an der die
abgeschossenen Projektile vorbeifliegen, ausgerüstet ist. Diese Lntfernung wird
gewöhnlich die Fehlentfernung genannt. Beim Schießen z.B. mit automatischen Waffen
werden Trefferanzeiger der aku;itischen Art im allgemeinen am meisten verwendet.
Ein solcher Trefferanzeiger enthält ein oder mehrere, auf Schall ansprechende Elemente,
z.B. Mikrophone, die die von der Mikrophonmembran aufgenommene Schallenergie in
elektrische Impulse umwandeln.-Jedes mit Überschallgeschwindigkeit sich bewegende
Projektil erzeugt eine Bugwelle, Ü.h. eine konzentrische dünne Schicht komprimierter
Luft. Diese Welle pflanzt sich senkrecht
zur Frontrichtung mit Schallgeschwindigkeit
fort. hie Energie-Inhalte nehmen bei ihrer-Ausbreitung in den Luftraum aufeinanderfolgend
ab; das heißt, je weiter sich. die Ba,#;%yelle von der Projektilbahn fortbewegt,
desto schwächer wird der elektrische Impuls sein, der von dem auf die Bugwelle ansprechenden
kikrophon geliefert wird. Diese Erbcheinun@wird bei aku-stischen Trefferanzeigern
zum Bestimmen der Fehlentfernung eines Erc jektils ausgenutzt.
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Den metrischen Wert der Fehlentfernung erCZlt man hauptsächlich durch
Vergleichen der Größe des vom 1..ikrephon gelieferten Ausgangssignals oder -impulses
mit Impulsgrößer,., die als Ergebnis des Eiehschießens unter Verwendung der entsprechenden
Arten von Trefferanzeigern und Projektilen gewo@s:@er@ ::erden.
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Um beim Messen der Fehlentfernungen mittels akustischer Trefferanzeiger,
vor allem beim Schießen auf Flugzeugzielscheiben, sehr genaue T,ießergebnisse zu
erhalten, ist es wichtig, das Mikrophon so.anzuordnen, daß einerseits das durcäi
den Geschwindigkeitswind über dem Mikrophon erzeugte Geräusch (Störschall) klein
ist, und andererseits die Amplitude des j#iiicrophonausgangssignals, das sich aus
einem in einer bestimmten i et@lentferriurlg an einer Zielscheibe vorbeifliegenden
Projektil ergibt, einen konstanten wert hat und vom Auftreffwinkel (Einfallwinkel)
des Projektils unabhäntiig ist und damit auch von der Sci@icht der Bugwelle.
Es
ist bekannt, daß das zuvor erwähnte Luftgeräusch über dem Mikrophon durch dessen
Einbau in einen aerodynamisch gestalteten Körper - im folgenden "Mikrophonkörper"genannt
- wesentlich abgeschwächt werden kann. Das Mikrophon wird dann vorzugsweise im Mikrophonkörper
konzentrisch und mit seiner Membran planparallel nach rückwärts bezüglich der Bewegungsrichtung
des sikrophonkörpers angeordnet. In der Wandung seines Gehäuses wird ein Schalleinlaß,
z.B. durch Verteilen kleiner Üffnwigen oder "Fenster" in einer rotationssymmetrischen
kreisförmigen Reihe um den Mikrophonkörper herum unmittelbar hinter oder in irgendeiner
Weise nahe bei der Membran vorgesehen. Diese Öffnungen sind in der Regel durch ein
feinmaschiges Tuch oder einen Metallschirm abgedeckt, das bzw. der eine nur kleine
dämpfende :Wirkung auf eine ankommende Bugwelle ausübt, jedoch den durch den Geschwindigkeitswind
über dem Mikrophon erzeugten Störschall vermindert.
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Ein nach obigen Überlegungen angeordnetes I,Ukrophon hat ,jedoch der:
Nachteil, daß sich seine Empfindlichkeit für eine gegebene !uz#wellenenergie in
Übereinstimmung mit dem Auftreffwinkel der 3ugwellenscl-:icht auf den Mikrophonkörper
ändert.
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Lufgabe den- vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben,
und einen Auftreffanzeiger zu schaffen, der inner-. j:alb aerodynamisch gestalteter
Körper T,flikrophone oder andere auf
Schall ansprechende Mittel
enthält und eine Ansprechschwelle oder eine Empfindlichkeit für auf die genannten
Körper auftreffende Bugwellenenergie aufweist, die von der Auftreffrichtung der
Bugwelle im wesentlichen unabhängig ist.
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Die Erfindung beruht auf der Beobachtung bei praktischen Versuchen,
daß ein Element (Geber), das aus einem in einem aerodynamisch gestalteten Körper
konzentrisch angeordneten Mikrophon besteht und einen ebenfalls konzentrisch und
nahe bei der Membran des Mikrophons angeordneten Schalleinlaß durch das Gehäuse
des Körpers-aufweist, eine Empfindlichkeit für eine auftreffende Bugwellenenergie
hat, die von der Auftreffrichtung der Bugwelle weniger abhängig ist, wenn der genannte
Schalleinlaß sich nur über einen beschränkten Teil des Umfanges des Körpers erstreckt,
als wenn er über den gesamten Umfang verteilt ist.
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Es ist ferner beobachtet worden, daß durch Vereinigen zweier spiegelbildlich
angeordneter Mikrophone nach der Erfindung eine im wesentlichen kreisförmige Richtcharakteristik
erreicht wird.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung in einem akustisch wirkenden
Trefferanzeiger für geschleppte Flugzeugzielscheiben und geht von einem aerodynamisch
gestalteten Körper aus, in dem ein auf Schall ansprechendes Element, z.13. ein Mikrophonsatz,
untergebracht ist, der in dem Körper im wesentlichen konzentrisch angeordnet und
durch einen Schalleinlaß beeinflußbar
ist, dessen wirksame Ausdehnung
entlang des Umfanges des Körpers gerichtet ist.. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Schalleinlaß über einen radialen Winkel erstreckt, der beträchtlich
kleiner als 3600, vorzugsweise etwa 180o, ist, wodurch die Schallempfindlichkeit
(sound response) des Elements im wesentlichen von einem Auftreffwinkelbereich über
wenigstens den halben'Umfang des Körpers unabhängig ist.
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Die Anordnung der Erfindung wird nunmehr nachstehend anhand der Zeichnungen
beschrieben.
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Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Ansicht und einen Querschnitt entlang
der Linie II-II eines Mikrophonkörpers nach der Erfindung; Fig. 3 zeigt eine Ansprechkurve
für die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung; Fig. q- zeigt eine Ansprechkurve
für die übliche Art des Mikrophonkörpers; Fig. 5 zeigt eine Ansprechkurve für eine
Kombination zweier Mikrophonkörper nach der Erfindung, und Fig. 6 eine :mit genannter
Kombination ausgerüstete Flug-In Fig. 1 ist der Mikrophonkörper mit 1 bezeichnet.
Er besteht aus einem Bugteil 2 mit einem Lufteinlaß in Form einer
Reihe
von Öffnungen oder löchern 3, die auf dem Umfang des Bugteils in einer zur Längsachse
des Körpers senkrechten Ebene verteilt sind. Die Löcher erstrecken sich über einen
Winkel 4 (Fig. 2) von etwa 1800. Der Körper enthält ferner eine Mikrophonkapsel
5 mit einer Membran 6, einen aerodynamisch geformten Endteil 7 und einen Stützfuß
8 für den Mikrophonkörper.
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Fig. 3 offenbart eine Richtcharakteristik 9 des 1,#Tikrophonkörpers
1 in den Fig. 1 und 2. Aus ihr geht hervor, daß sie im großen und ganzen eine kreisförmige
Gestalt hat (d.h. eine konstante Mikrophonempfindlichkeit) über derjenigen Hälfte
des Diagrammsi die der mit dem Söhalleinlaß versehenen Hälfte entspricht. Im Gegensatz
dazu zeigt die Fig. ¢ die entsprechende Charakteristik 10 eines Mikrophonkörpers
11, dessen Schalleinlaß sich über den ganzen Umfang des Bugteils 2 erstreckt.
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Die Ausbildung des Schalleinlasses für ein Mikrophon gemäß der Erfindung
ist im einzelnen nicht kritisch. Er kann aus einer oder mehreren Schlitzreihen oder
aus einem oder mehreren ununterbrochenen Schlitzen gebildet sein. Der nicht mit
Einlaßöffnungen versehene Teil des Körpersumfanges befindet sich vorzugsweise oberhalb
des Stützfußes 8, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Durch diese Maßnahme liegt die im wesentlichen
kreisförmige Hälfte der Richtcharakteristik, vom Halterungsbereich des Mikrophons
aus betrachtet, nach außen.
Durch Zusammenbauen zweier grundsätzlich
gleicher Mikrophone, die mit ihren Halteflächen aneinanderliegen, wie in Fig. 5
gezeigt ist, d.h. mit den beiden spiegelbildlich angeordneten Mikrophonen, und durch,ihr
elektrisches Zusammenschalten mit dem Trefferanzeiger derart, daß der Impuls eines
der beiden Mikrophone, der die größte Amplitude hat,'auch zum Bestimmen der Fehlentfernung
verwendet wird, ergibt sich eine Richtcharakteristik 12, die eine im wesentlichen
kreisförmige Gestalt rings um den Umfang des Körpers hat; d.h. der erwünschte Zweck
wird verwirklicht, nämlich die Empfindlichkeit oder den Frequenzbereich des Trefferanzeigers
im wesentlichen von der Auftreff- (Einfall-) Richtung einer gegebenen Bugwelle unabhängig
zu machen. Das bedeutet in der Praxis, daß der Zielwinkel - d.h. der Winkel zwischen
den jeweiligen Projektilbahnen und dem Ziel - die Ergebnisse nicht beeinflussen
wird. In Fig. 6 ist eine solche bei einer geschleppten Flugzeugzielscheibe 13 praktische
angewendete Anordnung gezeigt, bei der die beiden Mikrophonkörper 1 an diametral
entgegengesetzten Flächen des Zielscheibenkörpers befestigt sind.
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Eine Abwandlung der Erfindung für praktische Zwecke erhält man dadurch,
daß in einem einzigen aerodynamisch gestalteten-Mikrophonkörper eine aus zwei (oder
mehr) Mikrophonen bestehende Mikrophonanordnung in koaxialer und getrennter Zuordnung
eingebaut wird. Hierbei ist'für jedes Mikrophon ein Schalleinlaß
in
einer solchen Weise vorgesehen, daß der dem einen Mikrophon zugeordnete Schalleinlaß
eine Halbkugel umschließt, während der dem anderen Mikrophon zugeordnete Schalleinlaß
die entgegengesetzte Halbkugel umschließt. Die hieraus sich ergebende Richtcharakteristik
ähnelt im allgemeinen derjenigen für die beiden entgegengesetzt angeordneten Mikrophone
gemäß Fig. 4.
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Selbstverständlich werden auch andere als die beschriebenen Ausführungsformen
von dem Rahmen und dem Sinn.der Erfindung umf aß t .