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Vorrichtung zur Bestimmung von Richtfehlern bei Richtübungen gegen Modellbahn-Attrappen Bei der Ausbildung von Richtkanonieren an kleinkalibrigen Flugzeugabwehrgeschützen stellt sich die Aufgabe festzustellen, mit welcher Genauigkeit die Waffe auf den richtigen Vorhaltepunkt gerichtet wird.
Der hierbei auftretende Richtfehler R ergibt sich aus dessen Komponenten RS und R, nach Seite und Eleva- tion, welche die Differenzen zwischen den Schiesselementen auf den richtigen Vorhaltepunkt und den tat- sätzlich am Geschütz eingestellten Richtelementen sind.
Es sind Vorrichtungen bekannt, welche eine fortlaufende Registrierung der Richtfehlerkomponenten ermöglichen, bei denen entweder ein Zielvermessungsge- rät zur Ermittlung der Zielkoordinaten oder ein Feuer- leitgerät zur Bestimmung der Sollwerte der Schiesselemente verwendet wird.
Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, dass sie einen relativ grossen Aufwand erfordern, indem einerseits teure Flugstunden anfallen, anderseits müssen teure Geräte für die Zielvermessung oder für die Ermittlung der Sollwerte der Schiesselemente eingesetzt werden. Zudem ist man noch auf günstiges Flugwetter angewiesen, so dass z. B. bei Nebel diese Anlagen nicht verwendet werden können.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei welcher diese Nachteile vermieden werden.
Bekanntlich existieren auf den meisten Fliegerab- wehr-Waffenplätzen sogenannte Modellbahnen, bestehend aus einem endlosen Seil, welches zwischen zwei horizontal angordneten Rollen gespannt und mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird und an welchem Flugzeug-Attrappen angehängt sind, die zur Ziel- darstellung für die übenden Richtkanoniere dienen.
Es wäre möglich, mit einem einfachen Zielverfol- gungsgerät und einem sogenannten Parallaxrechner die für das Geschütz gültigen Richtwerte auf das Ziel zu ermitteln oder auch das Zielverfolgungsgerät mit einem Vorhalterechner auszustatten, um die für das Geschütz gültigen Richtwerte auf den Vorhaltepunkt zu bestim- men. Die konstruktive Durchbildung solcher Geräte bietet jedoch grosse Schwierigkeiten und erfordert noch einen erheblichen Aufwand, und zwar hauptsächlich aus folgendem Grunde: Die relativ kurzen Distanzen auf die Modellbahn- Attrappen bedingen eine exakte Berücksichtigung der geometrischen Verhältnisse.
Die besondere Schwierigkeit liegt darin, dass die Zieloptik beim Geschütz eine recht komplizierte Bewegung ausführt: Diese ist gewöhnlich seitlich von der Pivotachse des Geschützes angebracht, führt also bei einer Seitenbewegung des Geschützes eine Kreisbewegung aus. Ebenso kompliziert sind oft die Verhältnisse bei der Höhenbewegung des Geschützes. Beim Schiessen sind solche Standortbewegungen im Verhältnis zu den vorkommenden Schussdistanzen sowie den Streuungen der Geschosse vernachlässigbar gering, was jedoch bei einer Trainingsanlage auf eine Modellbahn nicht der Fall ist.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten werden erfindungsgemäss in einem Rechengerät die geometrischen Verhältnisse unter Berücksichtigung der exzentrischen Anordnung der Zielvorrichtung des betreffenden Geschützes in reduziertem Massstab mechanisch nachgebildet.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Geometrie der Zielbewegung in axonometrischer Darstellung.
Fig. 2 ist ein Rechengerät zum Teil schematisch und zum Teil axonometrisch dargestellt.
In Fig. 1 bewegt sich die am endlosen Seil der Modellbahn angehängte Attrappe A bzw. B auf der Zielkursgeraden a und simuliert damit die Bewegung eines Flugzieles A* bzw. B*, welches sich in der durch die beiden Strahlen b und c definierten sogenannten Dachebene, z. B. auf der Geraden a*, bewegt. Der Standort des Geschützes ist einfachheitshalber als Punkt G dargestellt. Die Projektion der Zielkursgeraden a in
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der Karten- oder Horizontalebene ist mit a' bezeichnet. Das Ziel bewegt sich von links nach rechts.
Wenn die Attrappe den Punkt B erreicht, befindet sich das simulierte Ziel bei B--i . Der zu B * gehörige Vorhaltepunkt V'- liegt um die Vorhaltestrecke v - t auf der Geraden a* vor dem simulierten Ziel, wobei mit v die simulierte Zielgeschwindigkeit und mit t die Ge- schossflugzeit zum simulierten Vorhaltepunkt V * bezeichnet wird.
In dem in Fig. 2 dargestellten Rechner treibt das Antriebsorgan SR, proportional zur Geschwindigkeit der Zielattrappe über die eingeschaltete elektromagnetische Kupplung 1 und über das Differential 2 die in einem weiter nicht dargestellten Gehäuse gelagerte Gewindespindel 3 an. Auf dieser ist eine Mutter 4 beweglich gelagert, welche kardanisch mit einer Stange 5 verbunden ist. Diese kann in einer Hülse 6 gleiten, welche mit einer senkrecht zum zylindrischen Stab 5 angeordneten Achse 7 fest verbunden ist.
Das Lager 8 ist mit der Welle 9, welche dem Pivot des Geschützes entspricht, fest verbunden, die in einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Lager 10 drehbar gelagert ist. Die Teile 6 bis 10 sind so angeordnet, dass der Schnittpunkt der Stange 5 mit der Achse 6 in reduziertem Massstab die Bewegung der Zieloptik des Geschützes nachbildet.
Das Lager 10 ist relativ zur Spindel 3 derart angeordnet, dass die Stange 5 die Bewegung des Visierstrah- les c nachbildet, d. h. die Stellung der Welle 9 entspricht dem Seitenwinkel auf den Zielpunkt B und die Stellung der Welle 7 stellt die Elevation auf den Zielpunkt B dar, ferner ist der Abstand des Schnittpunktes der Achse 7 mit der Stange 5 vom Schnittpunkt der Spindel 3 mit der Stange 5 proportional zur Entfernung des fiktiven Zieles B'' vom Geschütz G.
Entsprechend der Verschiebungsbewegung der Stange 5 in der Hülse 6 kann in bekannter Weise die reduzierte Zielentfernung als Drehbewegung einem Kurvenkörper 11 zugeführt werden, wie dies durch die strichpunktierte Linie 12 angedeutet ist. Der Kurvenkörper 11 kann entsprechend der vorwählbaren simulierten Zielgeschwindigkeit axial verschoben werden. Dieser Funktionskörper bildet das Produkt aus der Ge- schossflugzeit t, welche eine Funktion der Zielentfernung ist, und der Zielgeschwindigkeit v.
Das Ergebnis wird mittels einer Zahnstange 13 abgetastet und über das Zahnritzel 13a dem Differential 2 zugeführt, so dass der Drehbewegung der Spindel 3 eine zum Produkt v - t proportionale Drehbewegung derart überlagert wird, dass die Stellung der Stange 5 dem Strahl d auf den Vorhaltepunkt V bzw. V''\ entspricht.
Die Stellung der Welle 9 entspricht nun dem Seitenwinkel auf den Vorhaltepunkt V, und die Stellung der Welle 7 stellt die Elevation auf den Vorhaltepunkt V dar, ferner ist der Abstand des Schnittpunktes der Achse 7 mit der Stange 5 vom Schnittpunkt der Spindel 3 mit der Stange 5 proportional zur Entfernung des fiktiven Vorhaltepunktes V* vom Geschütz G. Diese Sollwerte der Schiesselemente können nun mittels weiter nicht dargestellte Übertragungssysteme, z.
B. Selsyns , in bekannte Richtfehlerregistriergeräte übertragen, in diesen mit den vom Geschütz zugeführten Richtwerten verglichen und daraus die Richtfehlerkomponenten ermittelt und aufgezeichnet werden.
Als Antriebsorgan SR, kann beispielsweise ein Elektromotor konstanter Drehzahl verwendet werden, welcher ein stufenlos regulierbares Getriebe antreibt, so dass die Drehzahl der Spindel exakt proportional zur Zielgeschwindigkeit eingestellt werden kann. Es ist aber auch möglich, die Drehbewegung der Antriebsrolle der Modellbahn für diesen Antrieb zu verwenden, indem proportional zu dieser Bewegung ein Selsyn angetrieben wird, welcher die Bewegung dem Selsyn - Empfänger SR, zuführt. Dieser übernimmt dann die Rolle des Antriebsmotors.
Da infolge eines nicht vermeidbaren Durchhanges des Seiles der Modellbahn die Bewegung der Zielattrappe nicht über den ganzen Bereich horizontal verläuft, ist im Rechner eine Vorrichtung vorgesehen, um die Achse 9 entsprechend dem Neigungswinkel der Zielbewegung auch in der Vertikalebene parallel zur Spindel 3 schwenken zu können. Dies ist auch notwendig, wenn auf Steib oder Stechflüge geübt werden soll. Im praktisch vorkommenden Zielbereich kann die Zielbewegung mit guter Annäherung als geradlinig angenommen werden.
Um das Übungsgeschütz relativ zur Modellbahn beliebig aufstellen zu können, sind im Rechner weiter nicht dargestellte Mittel vorgesehen, um die Position des Lagers 10 relativ zur Spindel 3 entsprechend ver- ändern zu lkönnen.
Vor Beginn einer Übung wird die Mutter 4 mittels des Rückstellmotors 14 in die Ausgangsstellung 15 gebracht, wobei die Kupplung 1 ausgeschaltet ist. Bei Durchgang der Attrappe durch die analoge Position wird die Kupplung 1 automatisch oder durch eine Hilfsperson eingeschaltet, womit der Bewegungsvorgang im Rechner beginnt. Nach Beendigung der einzelnen Richtübung oder bei Erreichen der Endstellung 16 wird die Kupplung 1 aus- und der Rückstellmotor 14 eingeschaltet, um die Anlage innert kürzester Zeit für die nächste Übung bereitzustellen. Die Verhältnisse sind analog, wenn sich das Ziel von rechts nach links bewegt.
Zur Berücksichtigung des Schusswinkels kann die Stange 5 in der Vertikalebene mit einer entsprechenden leichten Krümmung ausgebildet werden, so dass die Führungshülse 6 entsprechend dem Schusswinkel nach oben verstellt wird.
Zur Justierung der Anlage ist vorgesehen, das Produkt v - t = 0 einstellen zu können, damit der Rechner die Werte auf den Zielpunkt liefert, so dass die Richtung der Stange 5 der Richtung auf die Attrappe entspricht. Bei exaktem Verfolgen des Zieles mit der Optik des Geschützes müssen dann die Richtfehlerkom- ponenten gleich Null werden.
Es ist auch möglich, die Richtwerte des Geschützes im Rechner angebrachten Selsyn Empfängern zuzuleiten und mittels Differentialen die gesuchten Richtfeh- lerkomponenten direkt zu ermitteln, welche beispielsweise in. Form von Spannungsgrössen einem Schreibgerät zugeführt werden.
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Device for the determination of alignment errors during alignment exercises against model railway dummies When training directional cannoners on small-caliber anti-aircraft guns, the task is to determine the accuracy with which the weapon is aimed at the correct lead point.
The alignment error R that occurs here results from its components RS and R, to the side and elevation, which are the differences between the firing elements at the correct lead point and the aligning elements actually set on the gun.
Devices are known which enable continuous registration of the alignment error components, in which either a target measuring device is used to determine the target coordinates or a fire control device is used to determine the target values of the firing elements.
The disadvantage of these devices is that they require a relatively large amount of effort, in that on the one hand expensive flight hours are incurred, on the other hand expensive devices have to be used for target measurement or for determining the target values of the firing elements. In addition, one is still dependent on favorable flying weather, so that z. B. in fog these systems cannot be used.
The purpose of the present invention is to propose a device in which these disadvantages are avoided.
It is well known that so-called model railways exist on most anti-aircraft weapon stations, consisting of an endless rope which is stretched between two horizontally arranged rollers and driven at constant speed and to which dummy aircraft are attached, which are used for targeting for the exercising directional gunners serve.
It would be possible to use a simple target tracking device and a so-called parallax computer to determine the target values valid for the gun, or to equip the target tracking device with a lead calculator to determine the target values valid for the gun to the lead point. The construction of such devices, however, presents great difficulties and still requires considerable effort, mainly for the following reason: The relatively short distances to the model railway mock-ups require precise consideration of the geometric relationships.
The particular difficulty lies in the fact that the aiming optics in the gun perform a rather complicated movement: This is usually attached to the side of the pivot axis of the gun, i.e. it performs a circular movement when the gun moves sideways. The conditions for the height movement of the gun are often just as complicated. When shooting, such location movements are negligibly small in relation to the shooting distances that occur and the scattering of the projectiles, which is not the case with a training facility on a model railway.
In order to avoid these difficulties, according to the invention, the geometric relationships are mechanically simulated on a reduced scale in a computing device taking into account the eccentric arrangement of the aiming device of the gun concerned.
The drawing shows an embodiment of the device according to the invention.
Fig. 1 shows the geometry of the target movement in an axonometric representation.
Fig. 2 shows a computing device partly schematically and partly axonometrically.
In Fig. 1, the dummy A or B attached to the endless rope of the model railway moves on the target course line a and thus simulates the movement of a flight target A * or B *, which is in the so-called roof plane defined by the two rays b and c , e.g. B. on the straight line a *, moved. The location of the gun is shown as point G for the sake of simplicity. The projection of the target straight line a in
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the map or horizontal plane is denoted by a '. The target moves from left to right.
When the dummy reaches point B, the simulated target is at B - i. The lead point V'- belonging to B * lies around the lead distance v - t on the straight line a * in front of the simulated target, where v denotes the simulated target speed and t denotes the projectile flight time to the simulated lead point V *.
In the computer shown in FIG. 2, the drive element SR drives, proportionally to the speed of the target dummy, via the activated electromagnetic clutch 1 and via the differential 2, the threaded spindle 3 mounted in a housing (not shown further). A nut 4, which is gimbaled to a rod 5, is movably mounted on this. This can slide in a sleeve 6, which is firmly connected to an axis 7 arranged perpendicular to the cylindrical rod 5.
The bearing 8 is fixedly connected to the shaft 9, which corresponds to the pivot of the gun, which is rotatably mounted in a bearing 10 which is fixedly connected to the housing. The parts 6 to 10 are arranged in such a way that the point of intersection of the rod 5 with the axis 6 reproduces the movement of the target optics of the gun on a reduced scale.
The bearing 10 is arranged relative to the spindle 3 in such a way that the rod 5 simulates the movement of the visor beam c, d. H. the position of the shaft 9 corresponds to the lateral angle to the target point B and the position of the shaft 7 represents the elevation to the target point B, furthermore the distance of the intersection of the axis 7 with the rod 5 from the intersection of the spindle 3 with the rod 5 is proportional to remove the fictitious target B '' from the G.
Corresponding to the displacement movement of the rod 5 in the sleeve 6, the reduced target distance can be fed to a cam 11 as a rotary movement in a known manner, as indicated by the dash-dotted line 12. The cam 11 can be axially displaced in accordance with the preselectable simulated target speed. This functional body forms the product of the projectile flight time t, which is a function of the target distance, and the target speed v.
The result is scanned by means of a toothed rack 13 and fed to the differential 2 via the pinion 13a, so that a rotational movement proportional to the product v - t is superimposed on the rotary movement of the spindle 3 in such a way that the position of the rod 5 moves the beam d to the lead point V. or V '' \.
The position of the shaft 9 now corresponds to the lateral angle to the lead point V, and the position of the shaft 7 represents the elevation to the lead point V, furthermore the distance between the intersection of the axis 7 and the rod 5 from the intersection of the spindle 3 and the rod 5 proportional to the distance of the fictitious lead point V * from the gun G. These target values of the firing elements can now by means of transmission systems, not shown, e.g.
B. Selsyns, transferred to known alignment error registration devices, compared in this with the reference values supplied by the gun and from this the alignment error components are determined and recorded.
An electric motor of constant speed can be used as the drive element SR, for example, which drives a continuously variable transmission so that the speed of the spindle can be set exactly proportional to the target speed. However, it is also possible to use the rotary movement of the drive roller of the model railway for this drive, in that a Selsyn is driven proportionally to this movement, which feeds the movement to the Selsyn receiver SR. This then takes on the role of the drive motor.
Since the movement of the target dummy does not run horizontally over the entire area due to an unavoidable slack in the model railway cable, a device is provided in the computer to be able to pivot the axis 9 in the vertical plane parallel to the spindle 3 according to the angle of inclination of the target movement. This is also necessary when practicing steib or piercing flights. In the practically occurring target area, the target movement can be assumed to be straight with a good approximation.
In order to be able to set up the training gun in any position relative to the model railway, means (not shown) are provided in the computer in order to be able to change the position of the bearing 10 relative to the spindle 3 accordingly.
Before starting an exercise, the nut 4 is brought into the starting position 15 by means of the return motor 14, the clutch 1 being switched off. When the dummy passes through the analog position, the clutch 1 is switched on automatically or by an assistant, which starts the movement process in the computer. After completion of the individual straightening exercise or when the end position 16 is reached, the clutch 1 is switched off and the return motor 14 is switched on in order to prepare the system for the next exercise within a very short time. The relationships are analogous when the target moves from right to left.
To take into account the firing angle, the rod 5 can be designed with a corresponding slight curvature in the vertical plane, so that the guide sleeve 6 is adjusted upwards in accordance with the firing angle.
To adjust the system, provision is made to be able to set the product v - t = 0 so that the computer delivers the values to the target point, so that the direction of the rod 5 corresponds to the direction of the dummy. If the target is followed exactly with the gun's optics, then the alignment error components must be zero.
It is also possible to pass the reference values of the gun to Selsyn receivers installed in the computer and to determine the desired directional error components directly by means of differentials, which are fed to a writing instrument, for example in the form of voltage values.