DE1269543B - Flugabwehrwagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4HTSWS^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

.F41g

Deutsche Kl.: 72 f-15/08

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

P 12 69 543.1-15
26. April 1965
30. Mai 1968

Flugabwehrwagen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flugabwehrwagen, das ist ein Fahrzeug, gewöhnlich ein Raupenfahrzeug, das eine Waffe, gewöhnlich eine automatische Flugabwehrkanone, zum Bekämpfen von Luftzielen trägt. Die Waffe ist dabei in einem Turm angeordnet und mittels eines Servomotors höhenrichtbar. Der Turm ist dabei von dem fahrbaren Untergestell des Fahrzeuges getragen und ist im Verhältnis zum Untergestell mittels eines Servomotors seitenrichtbar. Ein Flugabwehrwagen dieser Art ist weiter mit einer vollständigen Feuerleitanlage für die Waffe versehen, die sowohl ein Radargerät zum Bestimmen der Koordinaten eines Ziels in einem sphärischen Koordinatensystem und der Geschwindigkeiten des Ziels in den Koordinatenrichtungen des Koordinatensystems als auch ein Gerät zum Berechnen der Richtwerte enthält, nämlich zum Berechnen des Vorhaltepunktes, gegen den die Waffe zum Bekämpfen des Ziels gerichtet werden soll, aus den vom Radargerät bestimmten Daten hinsichtlich der Lage und der Bewegung des Ziels. Bei einem modernen Flugabwehrwagen dieser Art muß die Feuerleitung völlig automatisch sein, was bedeutet, daß das Radargerät in einer an sich bekannten Weise mit Einrichtungen zum selbsttätigen Zielführen versehen ist. Die Radarantenne wird dabei mit Servomotoren sowohl der Höhe als auch der Seite nach gerichtet, wobei die Servomotoren von Fehlersignalen gesteuert werden, die vom Radargerät erzeugt werden und die die Abweichungen zwischen der wahren Seitenrichtung bzw. Höhenrichtung zum Ziel und der vorliegenden Seitenrichtung bzw. Höhenrichtung der Antenne repräsentieren, so daß die Antenne dazu gebracht wird, dem Ziel automatisch zu folgen.

Ferner wird auch die Entfernungsmeßeinheit des Radargeräts mittels eines Servomotors eingestellt, der von einem im Radargerät erzeugten Fehlersignal gesteuert wird, das die Abweichung zwischen der Schrägentfernung zum Ziel und der in der Entfernungsmeßeinheit vorläufig eingestellten Schrägentfernung repräsentiert, so daß das Radargerät dem Ziel auch der Entfernung nach automatisch folgt. Der für das Höhenrichten der Waffe im Turm bestimmte Servomotor wird von einem mittels des Geräts zum Berechnen der Richtwerte erzeugten Fehlersignal gesteuert, das die Abweichung zwischen dein Höhenwinkel zum berechneten Vorhaltepunkt und dem vorliegenden Höllenwinkel der Waffe repräsentiert.

Auch der den Turm mit der Waffe seitenrichtende Servomotor wird von einem mittels des Geräts zum Berechnen der Richtwerte erzeugten Fehlersignal gesteuert, das die Abweichung zwischen dem Seiten-Anmelder:

Aktiebolaget Bofors, Bofors (Schweden)

Vertreter:

DipL-Chem. Dr. W. Koch, Dr.-Ing. R. Glawe und Dipl.-Ing. K. Delfs, Patentanwälte, 2000 Hamburg 52, Waitzstr. 12

Als Erfinder benannt: Hans Manne Alvar Salomonsson, Karlskoga (Schweden) Beanspruchte Priorität: Schweden vom 5. Mai 1964 (5582)

winkel zum Vorhaltepunkt und dem vorliegenden Seitenwinkel des Turms, d. h. der Waffe, repräsentiert. Bei einem Flugabwehrwagen der oben angegebenen Art liegen jedoch wesentliche Schwierigkeiten betreffs des Aufbaus der Feuerleitanlage vor. Diese Schwierigkeiten sind in erster Linie dadurch verursacht, daß die Radarantenne, um ein freies Gesichtsfeld zu erhalten und eine Umdr lib rkeit des Turms um 360° nicht zu behindern, auf de .1 Turm angeordnet werden muß. Die Antenne kann also nur relativ zum Turm höhen- und seitengerichtet werden, und das Radargerät kann deshalb den Seitenwinkel und den Höhenwinkel zum Ziel sowie die Seitenwinkelgeschwindigkeit und die Höhenwinkelgeschwindigkeit des Ziels grundsätzlich nur im Verhältnis zum Turm des Flugabwehrwagens bestimmen. Beim Seitenrichten der Waffe wird jedoch der Turm um eine vertikale Achse geschwenkt, und überdies vollführt der ganze Wagen in seiner Federung eine unbestimmbare Bewegung gegenüber dem Boden unter Einwirkung der beim Schwenken des Turms, beim Höhenrichten der Waffe und beim Abfeuern der Waffe entstehenden Kräfte. Das Radargerät kann also nicht ohne weiteres die Seitenwinkelgeschwindigkeit und die Höhenwinkelgeschwindigkeit des Ziels relativ zum festen Boden genau bestimmen. Für das Berechnen des Vorhaltepunktes benötigt das Gerät zum Berechnen der Richtwerte jedoch diese Daten. Die Schwenkbewegung des Turms beim Seitenrichten der Waffe sowie die Federbewegungen des ganzen Wagens relativ zum Boden stören ferner das selbsttätige Ziel-

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führen der Radarantenne sehr stark, und diese stehen vorzugsweise aus einem ersten Tachogenerator,

Störungen müssen deshalb beseitigt werden. Die von der mit der Seitenrichtwelle der Antenne gekuppelt

der selbsttätigen Zielfuhreinrichtung des Radargeräts ist, einem zweiten Tachogenerator, der mit der

erzeugten Fehlersignale, die als Steuersignale für die Schwenkachse des Turms gekuppelt ist, und einem

der Antenne selten- und höhenrichtenden Servo- 5 winkelgeschwindigkeitsempfindlichen Kreiselgerät,

motoren verwendet werden, enthalten indessen sehr das im Untergestell des Wagens derart angebracht

viel Radarrauschen. Deshalb können sie nicht eine ist, daß es die Winkelgeschwindigkeit des Unterausreichende Verstärkung gewährleisten und in aus- gestells um eine zur Schwenkachse des Turms par-

reichend schnellen Servokreisen verwendet werden allele Achse bestimmt. Die Summe der Signale von

derart, daß die vom Seitenschwenken des Turms und _I0 den beiden Tachogeneratoren und dem winkelge-

der Federbewegungen des Wagens verursachten Stö- schwindigkeitsempfindlichen Kreiselgerät entsprechen

rangen beseitigt werden können. Deshalb wird auch der Seitenwinkelgeschwindigkeit der Antenne relativ

das selbsttätige Zielführen der Radarantenne un- zum Boden und werden daher dem die Antenne

befriedigend oder völlig unmöglich. Als zusätzliche seitenrichtenden Servomotor als negativ rückgekop-

- Schwierigkeit kommt hinzu, daß die Waffe durch _I5 pelte Signale zugeführt.

Schwenken des Turms gegenüber dem Untergestell Das Steuersignal für den den Turm seitenrichtenden des Wagens seitengerichtet wird, während der Seiten- Servomotor wird vorzugsweise dadurch erzeugt, daß winkel zum Ziel von dem Radargerät ohne weiteres das Gerät zum Berechnen der Richtwerte zwei Größen nur gegenüber dem Turm und nicht gegenüber dem berechnet und zwei diesen beiden Größen propor-Untergestellt des Wagens bestimmt werden kann. ₂o tionale Wechselspannungen erzeugt, die proportional Dazu kommt als wesentliche Anforderung, daß eine den Längen der beiden Kathoden eines gedachten Feuerleitanlage in einem Flugabwehrwagen der im rechtwinkligen Dreiecks in der Horizontalebene sind, Eingangsabsatz genannten Art möglichst geringes dessen Hypotenuse aus der Horizontalentfernung Gewicht und Raumbedürfhis aufweisen muß. zum Projektionspunkt des Vorhaltepunktes besteht Aufgabe der Erfindung ist deshalb bei einem Flug- 25 und dessen eine Kathete die Richtung zum Projekabwehrwagen der im Eingangsabsatz insgesamt ge- tionspunkt des Ziels hat, wobei diese beiden Wechselnannten Art eine solche Ausbildung der Feuerleit- spannungen an die beiden Eingangswicklungen eines anlage, insbesondere mit Rücksicht auf die Steuerung elektrischen Resolvers angeschlossen sind, dessen der Radarantenne und die Steuerung der Turm- Rotor mit der Seitenrichtwelle der Antenne gekoppelt Schwenkung und das Höhenrichten der Waffe, daß 30 ist, wobei die von einer Ausgangswickiung des Redie oben behandelten Schwierigkeiten eine zufrieden- solvers abgegebene Spannung die verlangte Steuerstellende Lösung mit einem möglichst einfachen Auf- spannung für den den Turm seitenrichtenden Servobau der Feuerleitanlage erhalten. motor bildet.

Die obige Aufgabe wird bei einem Flugabwehr- Die Vorrichtungen zum Höhenrichten der Antenne wagen der eingangs insgesamt genannten Art erfin- 35 und der Waffe sind grundsätzlich in der entsprechendungsgemäß dadurch gelöst, daß er Mittel zum den Weise ausgebildet. Sie enthalten also Mittel zum Messen der Seitenwinkelgeschwindigkeit der Antenne Messen der Höhenwinkelgeschwindigkeit der Anrelativ zum Boden und zum Erzeugen eines dieser tenne relativ zum Boden und zum Erzeugen eines Seitenwinkelgeschwindigkeit proportionalen Signals dieser Höhenwinkelgeschwindigkeit proportionalen enthält, das an dem die Antenne seitenrichtenden 40 Signals, das zu dem die Antenne relativ zum Turm Servomotor negativ rückgekoppelt ist, und daß das höhenrichtenden Servomotor negativ rückgeführt ist. Gerät zum Berechnen der Richtwerit ch zum Ferner ist das Gerät zum Berechnen der Richtwerte Berechnen einer der Abweichung zwischen dem auch zum Berechnen einer die Abweichung zwischen Seitenwinkel zwischen der Richtung zir Ziel und dem Höhenwinkel zum Vorhaltepunkt und dem der Richtung zum Vorhaltepunkt und dem Seiten- 45 vorliegenden Höhenwinkel der Waffe repräsentierenwinkel zwischen der Antennenrichtung und der Rieh- den Größe und zum Erzeugen eines dieser Größe tung der Waffe, d. h. dem Seitenwinkel der Radar- proportionalen Signals eingerichtet, das dem die antenne relativ zum Turm, repräsentierenden Größe Waffe höhenrichtenden Servomotor als ein Steuer- und zum Erzeugen eines dieser Größe proportionalen signal zugeführt wird. Die Mittel zum Messen der Signals eingerichtet ist, das dem den Turm Seiten- so Höhenwinkelgeschwindigkeit der Antenne relativ zum richtenden Servomotor als ein Steuereignal zugeführt Boden bestehen vorzugsweise aus einem mit der wird. Durch die Rückkupplung des der Seitenwinkel- Höhenrichtwelle der Antenne gekoppelten Tachogeschwindigkeit der Antenne relativ zum Boden generator und einem winkelgeschwindigkeitsempfindproportionalen Signals zu dem die Antenne relativ liehen Kreiselgerät, das auf einem seitengerichteten, zum Turm seitenrichtenden Servomotor wird ermög- 55 aber nicht höhengerichteten Teil der Antenne derart licht, die Seiten winkelgeschwindigkeit des Ziels relativ angebracht ist, daß es die Winkelgeschwindigkeit zum Boden genau zu bestimmen, und gleichzeitig in einer Ebene durch die Seitenrichtachse der Antenne werden die von der Schwenkbewegung des Turms und die Antennenrichtung bestimmen kann. Die und den Federbewegungen des Wagens verursachten Summe der Signale vom Tachogenerator und dem Störungen beim selbsttätigen Zielfuhren beseitigt, so 60 winkelgeschwindigkeitsempfindlichen Kreiselgerät redaß diese* Störungen nicht mit Hilfe des Fehlersignals präsentiert also die Höhenwinkelgeschwindigkeit der von der Zielfuhreinrichtung des Radargeräts beseitigt Antenne relativ zum Boden, und durch die Rückwerden müssen. Das Seitenrichten und die Seiten- kopplung dieses Signals zu dem die Antenne höhenwinkellage der Antenne relativ zum Boden werden richtenden Servomotor wird ermöglicht, die Höhenalso völlig unabhängig vom Schwenken des Turms 65 winkelgeschwindigkeit des Ziels relativ zum Boden und den Federbewegungen des Wagens. genau zu bestimmen, überdies werden das Höhen-Die Mittel zum Bestimmen der Seitenwinkelge- richten und die Höhenwinkellage der Antenne relativ schwindigkeit der Antenne relativ zum Boden be- zum Boden unabhängig von den Federbewegungen

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des Wagens, ohne daß das Fehlersignal von der Ziel- näher dargestellten Weise federnd verbunden. Das führeinrichtung des Radargeräts zum Beseitigen der Untergestell 1 trägt einen Turm 3, der durch einen von den Federbewegungen des Wagens verursachten Servomotor MT um eine vertikale Achse relativ zum Störungen beim Höhenrichten der Antenne verwendet Untergestell 1 gedreht werden kann. In dem Turm 3 werden muß. 5 ist eine Flugabwehrwaffe V, gewöhnlich eine Automat-Zweckmäßig ist das Gerät zum Berechnen der kanone, höhenrichtbar angeordnet. Die Waffe kann Richtwerte derart eingerichtet, daß es zwei Größen von einem Servomotor MV relativ zum Turm 3 •berechnet und zwei diesen Größen proportionale höhengerichtet werden. Der Wagen ist weiter mit Wechselspannungen erzeugt, die proportional der einer Radaranlage R zum Senden und zum Empfangen Horizontalentfernung bzw. der Höhe zum Vorhalte- io von Radarsignalen durch eine Radarantenne A verpunkt sind, wobei diese beiden Wechselspannungen sehen. Die Antenne ist auf dem Turm 3 angeordnet an die beiden Eingangswicklungen eines elektrischen und kann relativ zum Turm um eine zur Schwenk-Resolvers angeschlossen sind, dessen Rotor mit der achse des Turms parallele Achse mittels eines Servo-Höhenrichtwelle der Waffe gekoppelt ist, wobei die motors MS seitengerichtet und um eine zur Seitenvon einer Ausgangswicklung des Resolvers ange- 15 richtachse und der Antennenrichtung senkrechte Achse gebene Spannung die verlangte Steuerspannung für mittels eines Servomotors MH höhengerichtet werden die Waffe höhenrichtenden Servomotor bildet. den. Die Radaranlage R ist in üblicher Weise mit

Um ein noch verbessertes Zielführen der Antenne einer Einrichtung zum selbsttätigen Zielführen verzu erreichen und um zu ermöglichen, daß Signale sehen, die somit ein erstes Fehlersignal e₅, das die entsprechend der Seitenwinkelgeschwindigkeit bzw. 20 Seitenwinkelabweichung zwischen der wahren Richder Höhenwinkelgeschwindigkeit des Ziels relativ tung zum Ziel und der vorliegenden Antennenrichtung zum Boden unmittelbar den Servokreisen der Antenne repräsentiert, und ein zweites Fehlersignal e_h, das die entnommen werden können, sind die Servokreise Höhenwinkelabweichung zwischen der wahren Richfür die Antennenservomotoren derart angeordnet, tung zum Ziel und der vorliegenden Antennenrichtung daß jedem Servomotor außer dem rückgekoppelten, 25 repräsentiert, erzeugt. Die Zielführeinrichtung ist der Winkelgeschwindigkeit der Antenne relativ zum auch in üblicher Weise zum selbsttätigen Entfernung-Boden in der entsprechenden Koordinatenrichtung eingeben dadurch eingerichtet, daß die Entfernungsproportionalen Signal und dem von der Zielführ- meßeinheit der Radaranlage von einem Servomotor einrichtung des Radargeräts erzeugten Fehlersignal eingestellt wird, der von einem in der Radaranlage für die entsprechende Koordinatenrichtung auch 30 erzeugten Fehlersignal gesteuert wird, das die Abdas Ausgangssignal eines Integrators zugeführt wird. weichung zwischen der Schrägentfernung zum Ziel Dem Eingang dieses Integrators sind dabei das und der in der Entfernungsmeßeinheit vorläufig eingenannte Fehlersignal von der Zielführeinrichtung gestellten Schrägentfernung repräsentiert. Mit Hilfe des Radargeräts und ein Signal vom Gerät zum von mit diesem Servomotor gekoppelten Potentio-Berechnen der Richtwerte zugeführt, wobei das letzt- 35 metern und Tachogeneratoren können somit Signale genannte Signal einen vom Gerät zum Berechnen entnommen werden, die die Schrägentfernung Al₁ der Richtwerte von einer vorbestimmten Annahme zum Ziel und die Radialgeschwindigkeit Al₁ des betreffs der zukünftigen Bewegung des Ziels aus Ziels repräsentieren. Diese Signale werden einem berechneten Wert für die Winkelbeschleunigung des im Wagen angeordneten, zum Berechnen der Richt-Ziels in der entsprechenden Koordinatenrichtung 40 werte bestimmten Gerät E als Eingangsdaten zurepräsentiert. Das Ausgangssignal vom Integrator geführt. Da, wie im folgenden näher beschrieben wird, liefert dabei ein genaues Maß für die Winkelgeschwin- das zum Berechnen der Richtwerte bestimmte Gerät digkeit des Ziels relativ zum Boden in der entsprechen- aus einer elektrischen Analogrechenmaschine besteht, den Koordinatenrichtung und kann also dem Servo- in der die Rechenoperationen mit Hilfe von Potentiokreis entnommen und als eine Eingangsgröße dem 45 metern und elektrischen Resolvern durchgeführt wer-Gerät zum Berechnen der Richtwerte zugeführt den, die entsprechend den Eingangsgrößen oder werden. bestimmten Funktionen der Eingangsgrößen einge-

Die Erfindung und ihre Arbeitsweise werden an stellt werden, wird der von der Radaranlage R beHand der Zeichnung näher beschrieben. In der stimmte Wert für die Schrägentfernung Al_x zum Ziel Zeichnung stellt 50 dem zum Berechnen der Richtwerte bestimmten

F i g. 1 als Beispiel einen Flugabwehrwagen mit Gerät vorzugsweise dadurch zugeführt, daß diejenigen

einer Feuerleitanlage nach der Erfindung schematisch in diesem Gerät angeordneten Potentiometer, deren

dar; Einstellung dem Wert der Schrägentfernung Al₁

Fig. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild der oder einer bestimmten Funktion der Schrägentfernung

für die Erfindung wesentlichen Teile des Geräts 55 entsprechen soll, mit dem die Entfernungsmeßeinheit

zum Berechnen der Richtwerte und der Servokreise der Radaranlage einstellenden Servomotor mechanisch

für das Seiten- und Höhenrichten der Antenne, das gekoppelt sind.

Höhenrichten der Waffe und das Seitenrichten des Der die Antenne A seitenrichtende Servomotor MS

Turms; erhält sein Steuersignal von einem Summierglied 4.

F i g. 3 zeigt die für die Berechnung des Vorhalte- 60 Dem Summierglied 4 werden das Fehlersignal e„ von

punktes grundlegenden geometrischen Beziehungen. der Zielführeinrichtung der Radaranlage R und das

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Flugab- Ausgangssignal eines Integrators IS zum Ermitteln wehrwagen weist ein fahrbares Untergestell 1 auf, der Steuersignale für den Servomotor MS zugeführt, das — wie es in der Zeichnung schematisch angedeutet Weiter werden ein drittes Signal von einem mit der wird — mit Laufrädern 2 versehen sein kann. Gewöhn- 65 Seitenrichtwelle der Antenne gekoppelten Tacholich ist der Wagen jedoch mit Raupenketten versehen, generator T₁, ein viertes Signal von einem mit der Das Untergestell ist mit den Laufrädern bzw. den Schwenkachse des Turms 3 gekoppelten zweiten Raupenketten in einer geeigneten, bekannten, nicht Tachogenerator T₂ und ein fünftes Signal von einem

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winkelgeschwindigkeitsempfindlichen Kreiselgerät Gl Ungenauigkeiten in den anderen Steuerkreisen für dem Summierglied 4 als Rückkopplungssignale für das Seitenrichten der Antenne mitzuwirken. Dem die den Servomotor MS zugeführt. Das winkelgeschwin- Zielführeinrichtung der Radaranlage enthaltenden digkeitsempfindliche Kreiselgerät Gl ist im Unter- Steuerkreis des Servomotors MS kann also eine gestell 1 des Wagens derart angeordnet, daß es die 5 mäßige Verstärkung gegeben werden und ausreichend Winkelgeschwindigkeit des Untergestells um eine langsam sein, so daß das in das Fehlersignal e_s einvertikale Achse messen kann. Das Signal vom Tacho- gehende Radarrauschen keine schädliche Einwirkung generator T₁ repräsentiert somit die Seitenwinkel- erhält.

geschwindigkeit sv_a der Antenne relativ zum Turm 3, Es ist besonders wichtig, daß die vom zum Berech-

während das Signal vom Tachogenerator T₂ die 10 nen der Richtwerte bestimmten Gerät E bezogene

Seitenwinkelgeschwindigkeit sv, des Turms relativ Eingangsgröße, die der Seitenwinkelgeschwindigkeit

zum Untergestell 1 repräsentiert und das Signal SD₁ des Ziels relativ zum Boden entspricht, bezüglich

vom Kreiselgerät die Seitenwinkelgeschwindigkeit des Radarrauschens gut gefiltert ist. Das die Seiten-

sv_v des Untergestells relativ zum Boden repräsentiert. winkelgeschwindigkeit .To₁ in dieser Hinsicht am

Die Summe dieser Signale repräsentiert somit die 15 besten repräsentierende Signal ist das Ausgangs-

Seitenwinkelgeschwindigkeit der Antenne A relativ signal vom Integrator /S. Die übertragungsfunktion

zum Boden. des Radarrauschens, als eine Seitenwinkelgeschwin-

Dem Integrator IS werden das Fehlersignal e_s digkeit ausgedrückt, am Ausgang des Integrators /S

von der Zielführeinrichtung der Radaranlage R und ist

ein Signal von dem zum Berechnen der Richtwerte 20 1

bestimmten Gerät E zugeführt. Das Signal vom 1 + T₁S+T₂ ²S² ' Gerät E ist proportional einem von diesem Gerät

unter einer vorbestimmten Annahme betriffs der worin s den Laplaceoperator bezeichnet und T₁ und T₂

zukünftigen Bewegung des Ziels — z. B. daß das Zeitkonstanten in dem langsamen Steuerkreis sind,

Ziel eine geradlinige Bahn mit konstanter Geschwin- 25 in dem das Fehlersignal e_s eingeht. Offenbar ist das

digkeit fortsetzt — berechneten Wert für die Seiten- Ausgangssignal vom Integrator /S ein genaues Maß

Winkelbeschleunigung Ot₁ des Ziels. für die die Antenne steuernde Seitenwinkelgeschwin-

Falls das Fehlersignal s_s von der Zielführeinrichtung digkeit und damit auch für die Seitenwinkelgeschwin-

der Radaranlage Null ist und überdies das Signal digkeit Ot₁ des Ziels, solange das Ziel sich in der vom

Sv₁ vom zum Berechnen der Richtwerte bestimmten 30 zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Gerät E

Gerät E auch Null ist, d.h. falls die Antenne der vorausgesetzten Weise bewegt. Dieses Signal wird

Seite nach fehlerfrei auf ein Ziel gerichtet ist, das deshalb dem Gerät E als eine Eingangsgröße zuge-

entweder stillsteht oder sich gerade in Richtung führt.

auf die Antenne oder von der Antenne fortbewegt, Ferner kann offenbar das zu dem Servomotor MS schwenkt der Servomotor MS die Antenne" A derart 35 rückgekoppelte, der Seitenwinkelgeschwindigkeit der der Seite nach, daß die Summe der drei rückgekoppel- Antenne relativ zum Boden proportionale Signal ten Signale sv_a, sv_v und sv_t Null wird, d.h. daß die auch mittels eines winkelgeschwindigkeitsempfind-Seitenwinkelgeschwindigkeit der Antenne relativ zum liehen Kreiselgeräts erhalten werden, das auf einem Boden Null wird. Die Antenne steht somit unab- seitengerichteten Teil der Antenne derart angeordnet hängig von jeder Schwenkung des Turms 3 oder 40 ist, daß es die Seitenwinkelgeschwindigkeit der AnBewegung des Untergestells 1 relativ zum Boden tenne bestimmt. In gewissen Fällen hat jedoch die still und wird auf das Ziel gerichtet gehalten, ohne Antenne eine sehr beträchtliche Seitenwinkelgeschwindaß das Fehlersignal e_s von der Zielführeinrichtung digkeit, weshalb ein solches Kreiselgerät für einen der Radaranlage R bei der Steuerung der Antenne sehr großen Meßbereich bemessen werden muß, mitzuwirken braucht. Falls man statt dessen an- 45 wodurch das Kreiselgerät unempfindlich und ungenau nimmt, daß das Fehlersignal e, von der Radaranlage für kleine Winkelgeschwindigkeiten wird. Bei der nach wie vor Null ist, daß aber die vom zum Be- Ausbildung nach der Erfindung dagegen kann den rechnen der Richtwerte bestimmten Gerat E berech- Tachogeneratoren T₁ und T₂, die zweckmäßig aus nete Seitenwinkelbeschleunigung Ot₁ des Ziels von Gleichspannungstachogeneratoren bestehen, eine Null verschieden ist, so ist offenbar der Servomotor 50 große Genauigkeit gegeben werden, und das winkel- MS bestrebt, der Antenne eine Seitenwinkelgeschwin- geschwindigkeitsempfindliche Kreiselgerät Gl braucht digkeit relativ zum Boden aufzuerlegen, die der nur für die verhältnismäßig kleinen Seitenwinkelberechneien Seitenwinkelbeschleunigung Sv₁ ent- geschwindigkeiten des Untergestells 1 bemessen zu spricht. Der Servomotor MS veranlaßt somit die werden, wodurch dieses Kreiselgerät auch für sehr Antenne A, dem Ziel der Seite nach zu folgen, solange 55 kleine Winkelgeschwindigkeiten sehr genau wird. das Ziel sich in der beim Berechnen der Seitenwinkel- Durch seine Federung weist das Untergestell 1 auch beschleunigung Ot₁ des Ziels angenommenen Weise eine gute Dämpfung für niederfrequente Bewegungen bewegt, also z. B. solange das Ziel sich in einer gerad- auf. Deshalb wird das Signal vom Kreiselgerät Gl linigen Bahn mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, vorzugsweise über ein Hochpaßfilter dem Summierohne daß ein Fehlersignal e_s von der Zielführeinrich- 60 glied 4 zugeführt, wobei dieses Hochpaßfilter vertung der Radaranlage bei der Steuerung der Antenne hindert, daß etwaige Abgleichfehler im Kreiselgerät verwendet werden muß. Dieses Fehlersignal braucht Gl die Steuerung des Servomotors MS beeinflussen also nur für solche Korrekturen des Seitenrichtens können.

der Antenne, die erforderlich sind, wenn das Ziel Der Wert für den Seitenwinkel st\, der Antenne

sich nicht in der vorbestimmt angenommenen Weise 65 relativ zum Turm, d. h. für den Seitenwinkel des Ziels

bewegt, d. h. wenn das Ziel sich z. B. in einer ge- relativ zur Waffe, wird dem zum Berechnen der

krümmten Bahn oder mit wechselnder Bahngeschwin- Richtwerte bestimmten Gerät £ dadurch zugeführt,

digkeit bewegt, und zum Kompensieren von etwaigen daß die Potentiometer und Resolver im Gerät £,

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die in Übereinstimmung mit dem Wert des Seiten- filterten Wert für die Höhenwinkelgeschwindigkeit winkeis sv_a oder bestimmten Funktionen dieses Seiten- ZiU₁ der Antenne, d. h. des Ziels, relativ zum Boden, winkeis eingestellt werden sollen, mit der Sejtenricht- und dieses Signal wird dem zum Berechnen der Richtwelle der Antenne mechanisch gekuppelt sind, wie werte bestimmten Gerät Έ als eine Eingangsgröße es in der Zeichnung mit einer punktgestrichelten Linie 5 zugeführt. Der Höhenwinkel der Antenne und damit angedeutet ist. . der Höhenwinkel Hv₁ zum Ziel wird dem Gerät E

Der Steuerkreis für den die Antenne höhenrichten- dadurch zugeführt, daß diejenigen Potentiometer den Servomotor MH ist grundsätzlich in der gleichen und Resolver in diesem Gerät, welche in Abhängigkeit Weise wie der Steuerkreis für den die Antenne Seiten- vom Höhenwinkel Hv₁ zum Ziel eingestellt werden richtenden Servomotor MS angeordnet. Der Servo- ίο sollen, mit der Höhenrichtwelle der Antenne mechamotor MH erhält also ein Steuersignal von einem nisch gekoppelt sind, wie es in der Zeichnung mit einer Summierglied 5, dem das Fehlersignal t_h von der punktgestrichelten Linie angedeutet ist.
Zielführeinrichtung der Radaranlage R und das Wie im folgenden näher beschrieben wird, ist das Ausgangssignal von einem Integrator IH zum Er- zum Berechnen der Richtwerte bestimmte Gerät E mitteln der Steuersignale für den Servomotor zu- 15 derart ausgebildet, daß es aus den von der Radargeführt werden. Ferner werden ein drittes Signal anlage und den Antennenservos zugeführten Werten von einem mit der Höhenrichtwelle der Antenne des Seitenwinkels sv„, des Höhenwinkels hv_x und der gekoppelten Tachogenerator T₃ und ein viertes Signal Schrägentfernung Al₁ zum Ziel sowie der Seitenwinkelvon einem winkelgeschwindigkeitsempfindlichen Krei- geschwindigkeit Sf₁, der Höhen winkelgeschwindigkeit seigerät Gl dem Summierglied 5 als Rückkopplungs- 20 Hv₁ und der Radikalgeschwindigkeit Al₁ des Ziels den signale für den Servomotor MH zugeführt. Das Vorhaltepunkt berechnet, gegen den die Waffe V Kreiselgerät Gl ist auf einem seitengerichteten, aber zwecks Bekämpfens des Ziels gerichtet werden soll, nicht höhengerichteten Teil der Antenne derart an- Genauer gesagt berechnet das zum Berechnen der geordnet, daß es die Winkelgeschwindigkeit in einer Richtwerte bestimmte Gerät E den Seitenwinkel sv_l2 Ebene durch die Seitenrichtachse der Antenne und 25 zwischen der Richtung zum Vorhaltepunkt und der die Antennenrichtung ermitteln kann. Das Signal Richtung zum Ziel, d.h. den sogenannten Seitenvom Tachogenerator T₃ repräsentiert somit die Höhen- winkelvorhalt, und erzeugt ein diesem Seitenwinkel winkelgeschwindigkeit hv„ der Antenne relativ zum proportionales Signal, das vom Gerät E einem mit Wagen, während das Signal vom Kreiselgerät Gl der Seitenrichtwelle der Antenne gekoppelten elekdie Höhenwinkelgeschwindigkeit hv_v des Wagens 30 trischen Resolver Ri zugeführt wird, in dem der relativ zum Boden repräsentiert. Die Summe dieser verlangte Seitenwinkel Su₁₂ zwischen der Richtung beiden Signale entspricht somit der Höhenwinkel- zum Ziel, d. h. der Antennenrichtung, und der Richgeschwindigkeit der Antenne relativ zum Boden. tung zum Vorhaltepunkt, d. h. der Seitenrichtung Dem Integrator IH werden das Fehlersignal i-_h von der Waffe oder des Turms, mit dem vorliegenden der Zielführeinrichtung der Radaranlage und ein 35 Seitenwinkel sv_a zwischen der Antenne und dem Signal vom zum Berechnen der Richtwerte bestimm- Turm, d. h. der Waffe V, verglichen wird. Vom Reten Gerät E zugeführt. Das Signal vom Gerät E ist solver Ri wird somit ein Fehlersignal e_sv erhalten, proportional einem von diesem Gerät unter einer das die Abweichung zwischen dem Seitenwinkel vorbestimmten Annahme betreffs der zukünftigen zwischen der Zielrichtung und der Richtung zum Bewegung des Ziels berechneten Wert für die Höhen- 40 Vorhaltepunkt und dem vorliegenden Seitenwinkel Winkelbeschleunigung JiV₁ des Ziels. Diese Servo- zwischen der Waffe, d. h. dem Turm, und der Zielkreise arbeiten in genau der gleichen Weise wie die richtung, d. h. der Antennenrichtung, repräsentiert. Servokreise für das Seitenrichten, d. h., die beiden Dieses Fehlersignal wird dem Servomotor MT für rückgekoppelten Signale hv_a und hv_e gewährleisten, das Schwenken des Turms 3, d. h. für das Seitenrichten daß die Antenne unabhängig von den Bewegungen 45 der Waffe K als Steuersignal zugeführt. Der Servodes Wagens und ohne Mitwirkung des Fehlersignals motor ist somit bestrebt, den Turm 3 zu schwenken f,, von der Zielführeinrichtung gegen das Ziel der und dadurch die Waffe V seitenzurichten, bis die Höhe nach gerichtet gehalten wird, während das Waffe auf den berechneten Vorhaltepunkt der Seite Steuersignal /Jr₁ vom Gerät E bewirkt, daß die An- nach gerichtet ist. In entsprechender Weise berechnet tenne A ohne Mitwirkung des Fehlersignals i_h dem 50 das zum Berechnen der Richtwerte bestimmte Gerät E Ziel der Höhe nach folgt, solange das Ziel sich in den Höhenwinkel hv₂ zum Vorhaltepunkt und erder angenommenen Weise bewegt, z. B. in einer zeugt ein diesem Höhenwinkel entsprechendes Signal, geradlinigen Bahn mit konstanter Geschwindigkeit. das einem an die Höhenrichtwelle der Waffe V ge-Auch in diesem Fall können das Kreiselgerät Gl kuppelten elektrischen Resolver Rl zugeführt wird, und der Tachogenerator T₃ durch ein einziges winkel- 55 Im Resolver Rl wird somit der berechnete Höhengeschwindigkeitsempfindliches Kreiselgerät ersetzt winkel hv₂ zum Vorhaltepunkt mit dem vorliegenden werden, das auf dem höhengerichteten Teil der An- Höhenwinkel der Waffe verglichen, so daß vom tenne angeordnet ist, wobei jedoch dieses Kreisel- Resolver Rl ein Fehlersignal e_hr abgegeben wird, gerät für einen großen Meßbereich bemessen werden das die Abweichung zwischen dem Höhenwinkel muß, wodurch das Kreiselgerät eine entsprechend 60 hv₂ zum Vorhaltepunkt und dem vorliegenden Höhengeringere Empfindlichkeit und Genauigkeit für kleine winkel der Waffe repräsentiert. Dieses Fehlersignal Winkelbeschleunigungen erhält. Auch das Signal wird dem die Waffe höhenrichtenden Servomotor vom Kreiselgerät Gl wird vorzugsweise über ein MV als Steuersignal zugeführt. Der Servomotor MV Hochpaßfilter dem Summierglied 5 zugeführt, so ist somit bestrebt, die Waffe V der Höhe nach auf daß etwaige Abgleichfehler des Kreiselgeräts beseitigt ⁶5 den berechneten Vorhaltepunkt zu richten,
werden. In F i g. 3. in der die für das Berechnen des Vorhalte-

Das Ausgangssignal des Integrators IH liefert somit punktes der Waffe grundlegenden geometrischen Beeinen genauen und bezüglich Rauschstörungen ge- Ziehungen dargestellt sind, bezeichnet P₁ die Lage

des Ziels, P₂ den Vorhaltepunkt für die Waffe und 0 den Standort des Flugabwehrwagens. Wie bisher bezeichnet hv_x den von der Radaranlage bestimmten Höhenwinkel zum Ziel und Al₁ die von der Radaranlage ermittelte Schrägentfernung zum Ziel. Die Vektoren Al₁, Sv₁ und Hv₁ stellen die von der Radaranlage ermittelten Werte der Radikalgeschwindigkeit, Seitenwinkelgeschwindigkeit bzw. Höhenwinkelgeschwindigkeit des Ziels dar. Weiter ist der Seitenwinkel zwischen der Richtung zum Ziel P₁ und der Richtung zum Vorhaltepunkt P₂, d. h. der sogenannte Seitenwinkelvorhalt, mit sv₁₂ und der Höhenwinkel zum Vorhaltepunkt mit hv₂ bezeichnet. Die Horizontalentfernung zum Ziel ist mit Ah₁ bezeichnet, während die Schrägentfernung zum Vorhaltepunkt mit Al₂, die Horizontalentfernung zum Vorhaltepunkt mit Ah₂ und die Höhe zum Vorhaltepunkt mit Av₂ bezeichnet ist. Obwohl im obigen die Entfernungen Ah₁ und Ah₂ der Einfachheit halber als Horizontalentfernungen zum Ziel bzw. Vorhaltepunkt bezeichnet worden sind, liegen diese Entfernungen in Wirklichkeit eigentlich nicht in einer Horizontalebene, sondern in der Seitenrichtebene der Antenne, d. h. in einer Ebene durch das Untergestell des Wagens, die nur dann horizontal ist, wenn der Wagen auf einer horizontalen Unterlage aufgestellt ist. Wie aus der vorgehenden Beschreibung hervorgeht, ermittelt die Radaranlage die Lage des Ziels in einem Polarkoordinatensystem, dessen Nullpunkt im Wagen liegt, dessen Bezugsebene parallel zur Seitenrichtebene der Antenne ist und dessen Bezugsrichtung mit der Seitenrichtung der Antenne zusammenfällt. Dieses Koordinatensystem dreht sich also zusammen mit der Antenne, so daß die Bezugsrichtung des Koordinatensystems stetig mit der Seitenrichtung zum Ziel zusammenfällt, wobei die Lage des Vorhaltepunktes auch in diesem Koordinatensystem berechnet wird. Die Geschwindigkeitskomponenten Al₁, si\ und /Ir₁ des Ziels liegen in jedem Augenblick in den Koordinatenrichtungen dieses Polarkoordinatensystems, sind aber — wie es aus dem obigen hervorgeht — der Größe nach relativ zum Boden und nicht relativ zu dem beweglichen Koordinatensystem bestimmt, das sich um die Seitenrichtachse der Antenne mit der Seitenwinkelgeschwindigkeit Sr₁ des Ziels bewegt. Im folgenden wird der Einfachheit halber angenommen, daß die Seitenrichtebene der Antenne und damit die Bezugsebene des Polarkoordinatensystems horizontal sind.

Von den obenerwähnten, in F i g. 3 dargestellten Größen werden der Höhenwinkel /Zr₁. die Schrägentfernung Al₁ und die Geschwindigkeitskomponenten Sr₁, /Zr₁ und /IZ₁ des Ziels durch die Radaranlage ermittelt und dem zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Gerät E als Eingangsgrößen zugeführt. und dieses Gerät hat aus diesen Daten den Seitenwinkel sr₁₂ zwischen Ziel und Vorhaltepunkt und den Höhenwinkel /ir₂ zum Vorhaltepunkt zu berechnen.

Beim Berechnen des Seitenwinkelvorhalts Sr₁-. wird das gedachte rechtwinklige Dreieck OCD in der Horizontalebene verwendet, das die Horizontalentfernung Ah₂ zum Vorhaltepunkt P₂ als Hypotenuse hat und dessen eine Kathete die Richtung der Horizontalprojektion zum Ziel P₁ hat. Aus diesem rechtwinkligen Dreieck erhält man Bei einer fehlerfreien Seiteneinstellung der Waffe V, d. h. des Turms 3, zum Vorhaltepunkt P₂ gilt, daß

SV₁, = SV₁₂

ist, worin sv„ wie bisher den Seitenwinkel zwischen der Antennenrichtung, d. h. der Richtung zum Ziel, und der Seitenrichtung des Turms, d. h. der Waffe, bezeichnet. Bei fehlerfreier Einstellung des Turms, d. h. der Waffe, der Seite nach gilt somit

y cos sr„ — [Ah₁ + x) sin sv„ = 0 ,

worin das linke Glied offenbar ein Maß für die Abweichung zwischen dem berechneten Seitenwinkel sr₁₂ zwischen der Richtung zum Ziel und der Richtung zum Vorhaltepunkt und dem vorliegenden Seitenwinkel si\, zwischen dem Turm, d. h. der Waffe, und der Antennenrichtung, d. h. der Zielrichtung, ist, weshalb ein diesem Ausdruck entsprechendes Signal als Fehlersignal f_si. für die Steuerung des den Turm seitenrichtenden Servomotors MT verwendet werden kann.
In der obenstehenden Gleichung (3) ist

Ah₁ = Al₁ cos/zr, . (4)

Nach F i g. 3 hat man weiter

.\- = Al₁1 cos /Zr₁ — Al₁ iii'i t sin /Ir₁ . (5)

worin r die Flugzeit des Geschosses bezeichnet und das erste Glied so mit von der Radialgeschwindigkeit des Ziels verursacht ist, während das zweite Glied von der Höhenwinkelgeschwindigkeit des Ziels verursacht ist. Aus F i g. 3 erhält man in entsprechender Weise bezüglich der Seitenwinkelgeschwindigkeit des Ziels .ST₁. daß

y = Al₁ si\ t cos /Ir₁

ist. Der Vorhaltepunkt wird also unter der Annahme berechnet, daß das Ziel während der Flugzeit des Geschosses sich in einer geradlinigen Bahn mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Wenn die Gleichungen (4). (5) und (6) in das den Fehler beim Seitenrichten der Waffe angebende linke Glied der Gleichung (3) eingesetzt werden, erhält man nach Division durch die Flugzeit t des Geschosses den folgenden Ausdruck für das den Servomotor MT steuernde Fehlersignal r_sr:

f„. = .4/, sr cos/Zr₁ cos.«·,,

_ _~ii ₊_₄-/\ cos/,;. _ .

^sm

^s'ⁿ

Der Ausdruck wird durch die Flugzeit r des Geschosses dividiert, um die Abhängigkeit des Fehlersignals von der Größe der Flugzeit zu vermindern und um den Aufbau des zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Geräts zu vereinfachen. Um die Abhängigkeit des Fehlersignals von dem Höhenwinkel /Zr₁ zum Ziel zu vermindern, kann es in gewissen Fällen auch zweckmäßig sein, den Ausdruck in entsprechender Weise durch cos /Ir₁ zu dividieren.

Der Höhenwinkel Iu₁ zum Vorhaltepunkt P₂ kann mit Hilfe des rechtwinkligen Dreiecks ODP₁ berechnet werden, aus dem man

ν _ sin sr₁₂ Ah₁+ χ cos sr₁₂

(D .4r₂ _ sin/u₂ .4/1, cos hv-,

(8)

erhält.

Wenn der wirklich vorliegende Höhenwinkel der Waffe V mit hv_Zl. bezeichnet wird, muß somit bei einer fehlerfreien Einstellung der Waffe der Höhe nach gegen den Vorhaltepunkt F₂, d. h. wenn hv₂ ,. = Iw₂ ist,

Av₂ cos hv_2v — Ah₂ sin hv_2v = 0

(9)

sein, worin das linke Glied offenbar ein Maß für die Abweichung zwischen dem Höhenwinkel hv₂ zum Vorhaltepunkt P₂ und dem vorliegenden wirklichen Höhenwinkel der Waffe hv_2r ist. Deshalb kann dieser Ausdruck als Fehlersignal für die Steuerung des die Waffe höhenrichtenden Servomotors M V verwendet werden. Aus dem Dreieck OCD erhält man auch

Ah₂ = [Ah₁ + x) COSSr₁₂ + y sin sv_u . (10)

F i g. 3 gibt auch

20

Av₂ = Ali siⁿ '»"ι + Al₁ t sin /Jr₁

+ Al₁ /ir, f cos Iu₁ , (11)

worin das erste Glied die Höhe zum Ziel F₁ ist. das zweite Glied der von der Radialgeschwindigkeit Al_x des Ziels verursachten Vertikalbewegung und das dritte Glied der von der Höhenwinkelgeschwindigkeit Zu₁ des Ziels verursachten Vertikalbewegung des Ziels entspricht. Wenn die Gleichungen (10) und (11) mit den in den Gleichungen (4). (5) und (6) angegebenen Werten für Ah₁, χ und y in das das Fehlersignal f,„. für den Servomotor MV der Waffe angebende linke Glied der Gleichung (9) eingesetzt werden, erhält man nach Division des Ausdrucks durch die Flugzeit r des Geschosses den folgenden Ausdruck für die Fehlergröße *-,„.:

_f/i|. = (— ^l- + Al₁ J sin /If₁ + .4Z₁ /IC₁ cos/ir, cos/ns,.

Al₁ j

₁ jcos /ic, — ,4

in\ sin /ir, cos

Z₁ .Vr₁ cos /Ir₁ sin Sr₁,! sin hv_2r .

40

45

Wie schon erwähnt, ist die oben beschriebene Berechnung des Vorhaltepunktes F₂ und der Fehlersignale f„. und f,„ in einem Polarkoordinatensystem durchgeführt worden, das an den Flugabwehrwagen gebunden ist und dessen Bezugsebene somit mit der Ebene des Untergestells zusammenfällt, das in Abhängigkeit von der Neigung der Unterlage relativ zur Horizontalebene geneigt sein kann. Diese Berechnungsmethode ist natürlich zulässig, da der Turm in der genannten Bezugsebene seitengerichtet wird und die Waffe relativ zu derselben Ebene höhengerichtet wird. Der Vorhaltepunkt F₂ ist auch ohne Berücksichtigung der Krümmung der Flugbahn des Geschosses und^ler Windabweichung berechnet worden. Die erforderlichen Verbesserungen für die Bahnkrümmung und die Windabweichung können mittels Verbesserungssignalen erhalten werden, die in dem zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Gerät zu dem den Wert .4/;₂ repräsentierenden Signal und den Fehlersignalen f_sl. und ?,„. addiert werden. Die Größe dieser Verbesserungen kann in üblicher bekannter Weise berechnet werden, und diese Berechnung ist in

Verbindung mit der vorliegenden Erfindung uninteressant und wird deshalb hier nicht näher beschrieben. Beim Berechnen dieser Verbesserungen muß jedoch natürlich eine etwaige Neigung des Wagens relativ zur Horizontalebene berücksichtigt werden, da sowohl die Bahnkrümmung als auch die Windabweichung von dem Winkel relativ zur Horizontalebene abhängig sind, mit dem das Geschoß abgeschossen wird.

In den oben angegebenen Ausdrücken für die Fehlersignale r_sl. und f ,„. sind sämtliche Größen außer der Flugzeit f des Geschosses bekannt. Im Ausdruck für das Fehlersignal f ,„. für das Höhenrichten der Waffe ist nämlich auch der Seitenwinkel sr₁₂ zwischen der Richtung zum Ziel und der Richtung zum Vorhaltepunkt eine bekannte Größe, da vorausgesetzt wird, daß der den Turm seitenrichtende Servomotor MT das Fehlersignal *„. auf Null hält, so daß .vr₁₂ = .vr„ ist, worin sr„ wie bisher den bekannten Seitenwinkel der Antenne relativ zum Turm 3 bezeichnet.

Die Flugzeit kann aus dem folgenden Ausdruck berechnet werden:

Al₂= Vj + k₂ Av₂.

(13)

in dem V_1n die mittlere Geschwindigkeit des Geschosses bezeichnet und das Glied k₂ Av₂ ein Maß für den von der Krümmung der Flugbahn des Geschosses verursachten Unterschied zwischen der Schrägentfernung Al₂ zum Vorhaltepunkt und der Länge V_mt der Flugbahn ist. Offenbar ist dieser Unterschied von der Höhe Av₂ zum Vorhaltepunkt abhängig, wobei k₂ eine Konstante ist. Für die mittlere Geschwindigkeit V_n, des Geschosses hat man

v = -A_

"' \+ct

(14)

worin K. die bekannte Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses bezeichnet und c eine von der Luftdichte abhängige Konstante ist. Die Schrägentfernung Al₂ zum Vorhaltepunkt kann aus dem Ausdruck

.4/₂ = Av₂ sin /H₂ + Ah₂ cos hv₂

(15)

berechnet werden, in dem .4r₂ und Ah₂ aus den Gleichungen (11) und (10) erhalten werden können und /ir₂ gleich dem bekannten Höhenwinkel/ir_2l. der Waffe relativ zum Turm ist, vorausgesetzt, daß der Höhenrichtmotor MV die Waffe derart höhenrichtet, daß das steuernde Fehlersignal e_hr Null ist. Das zum Berechnen der Richtwerte bestimmte Gerät £ enthält einen Servokreis für die Flugzeit t. der einen Servomotor umfaßt, der seine Ausgangswelle in Übereinstimmung mit der berechneten Flugzeit einstellt. Mit dieser Welle können somit die Potentiometer im Gerät E. die in Abhängigkeit von der Flugzeit einzustellen sind, mechanisch gekoppelt sein. Dieser Servomotor verlangt somit ein Steuersignal ?,. das die Abweichung zwischen der berechneten korrekten Flugzeit und der vom Servomotor eingestellten Flugzeit repräsentiert und das somit bei einer fehlerfreien Einstellung der Flugzeit Null wird. Aus der Gleichung (13) kann der folgende Ausdruck für dieses Fehlersignal f, erhalten werden:

Al₂ - Vj - k₂ Av₂ .

(16)

Nach Einsetzen der Gleichungen (14) und (15) in den Ausdruck (16) und nach Division des Ausdrucks

durch die Flugzeit f erhält man den folgenden Ausdruck für das Fehlersignal f,:

A V₁ sin hv₂ + Ah₂ cos Iw₂

k₂ Av₂

Antenne derart gekoppelt ist, daß die Rotorlage dem Höhenwinkel hv_x zum Ziel entspricht. Die eine Ausgangsspannung des Resolvers R3 entspricht somit

nach der Gleichung (11) dem Wert—^-, während

die andere Ausgangsspannung des Resolvers nach den Gleichungen (4) und (5) dem Ausdruck

1 +et

(17)

Ah,

(18)

r t

entspricht.

Die letztgenannte Spannung wird zusammen mit der Spannung vom Potentiometer P5, die gemäß

wicklungen eines Resolvers PvI zugeführt, der mit der Seitenrichtwelle der Antenne gekoppelt ist und dessen Rotor somit eine Lage entsprechend dem Seitenwinkel sv_a zwischen der Antennenrichtung und

In F i g. 2 umschließt der punktgestrichelte Rahmen I diejenigen Teile des zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Geräts, welche für das Berechnen

der beiden Fehlersignale e_sr und e_hv des Seitenricht- ^, . , ,,, , „, . _y . ■ , , , „.

motors MT des Turms 3 bzw. des Höhenrichtmotors .5 ^Gleichung ^ ^{dem Wert}T ^entsP»^cht< ^den Eingangs- MV der Waffe V verwendet werden. Wie schon
erwähnt, besteht das zum Berechnen der Richtwerte
bestimmte Gerät aus einer elektrischen Analogrechenmaschine, die an den Klemmen 6 und 7 mit

einer konstanten Bezugswechselspannung gespeist 20 der Seitenrichtung des Turms 3, d. h. der Waffe V, wird. Der Einfachheit halber soll hier angenommen hat. Von der einen Ausgangswicklung des Resolwerden, daß die Bezugswechselspannung den Ampli- versPvl wird somit eine Spannung erhalten, die tudenwert 1 aufweist. Die an der Klemme 6 an- gemäß den Gleichungen (3) und (7) dem Fehlergeschlossene Bezugswechselspannung wird einem Po- signal t_st. für den den Turm 3 drehenden und damit tentiometer Pj zugeführt, das mit dem Entfernungs- 25 die Waffe V seitenrichtenden Servomotor MT entservo derart mechanisch gekoppelt ist, daß seine spricht. Der Servomotor MT schwenkt somit den Spannungsteilung der Schrägentfernung Al_x zum Ziel Turm derart, daß das Fehlersignal e_sr auf Null geentspricht. Die Spannung vom Potentiometer P1 halten wird, d. h. daß der Seitenwinkel zwischen der wird einem weiteren Potentiometer Pl zugeführt, Richtung der Waffe V und der Antennenrichtung, das mit dem obenerwähnten, im folgenden näher 30 d. h. der Richtung zum Ziel, den berechneten Seitenbeschriebenen Flugzeitservo derart gekoppelt ist, daß winkelvorhalt sv₁₂ zwischen der Richtung zum Ziel

die Spannungsteilung des Potentiometers dem Wert -i- ^{und der Richtu}»g ^zum Vorhaltepunkt entspricht.

f Die zweite Ausgangsspannung vom Resolver

entspricht. Die Spannung vom Potentiometer Pl . . , , _,, . , ,._. , ... AIu

wird einem Summierglied 8 zusammen mit einer der 35 ^entsP^{ncht nach} Gleichung (10) dem Wert —-Klemme 9 zugeführten Wechselspannung zugeführt. _c , ,. , „, Av-, . ,

Die der Klemme 9 zugeführte Wechselspannung hat ^SP^annung ^und die dem Wert -γ- entsprechende eine Amplitude proportional der Radialgeschwindig- Spannung vom Resolver Pv 3 werden den Eingangskeit Al₁ des Ziels. Diese Al₁ proportionale Wechsel- wicklungen eines Resolvers Pv2 zugeführt, dessen spannung wird vom Entfernungsservo erhalten, z. B. 40 Rotor mit der Höhenrichtwelle der Waffe gekoppelt von einem mit dem Entfernungsservo gekoppelten ist und somit eine Lage entsprechend dem Höhen-Wechselspannungstachogenerator. Die Spannung vom winke! hv₂,. der Waffe relativ zum Turm aufweist. Potentiometer Pl wird auch einem Potentiometer P 3 Von der einen Ausgangswicklung des Resolvers Pv 2 und einem Potentiometer P 4 zugeführt. Die Span- wird somit eine Spannung erhalten, die nach den nungsteilung des Potentiometers P 3 entspricht der 45 Gleichungen (9) und (12) dem Fehlersignal f,„. für Seitenwinkelgeschwindigkeit Sf₁ des Ziels, während den die Waffe V höhenrichtenden Servomotor MV

entspricht. Dieser Servomotor ist also bestrebt, die Waffe höhenzurichten, bis das Steuersignal f,„. Null wird, d. h. bis der Höhenwinkel hv₂ ,. der Waffe dem

zum Vorhaltepunkt

'■£-. Diese

die Spannungsteilung des Potentiometers P 4 der Höhenwinkelgeschwindigkeit /If₁ des Ziels entspricht.

Diese beiden Potentiometer werden von je einem

das zum Berechnen der Richtwerte bestimmtes Gerät 5° berechneten Höhenwinkel hv₂ beeinflussenden, in der Zeichnung nicht gezeigten entspricht.

Servomotor eingestellt. Diese Servomotoren werden von den von den Integratoren /S und IH in den Servokreisen für das Seitenrichten bzw. das Höhen-

Die zweite Ausgangsspannung des Resolvers Rl entspricht nach Gleichung (15) dem Wert —^. Diese

richten der Antennen in der schon beschriebenen 55 Spannung wird einem Summierglied 10 zugeführt.

Weise dem zum Berechnen der Richtwerte bestimmten „. , „, Av-, , , „

Die dem Wert —— entsprechende Spannung von

Gerät zugeführten Signalen gesteuert, die proportional der Seitenwinkelgeschwindigkeit Su₁ bzw. der Höhenwinkelgeschwindigkeit Uv₁ sind. Die Spannung vom

der einen Ausgangswicklung des Resolvers Pv 3 wird weiter einem Spannungsteiler 11 mit der Spannungs-Potentiometer P 3 wird einem weiteren Potentio- 60 teilung k₂ zugeführt. Der Spannungsteiler 11 ergibt meter P5 zugeführt, das mit der Höhenrichtwelle . . ^ Av-, .· .

der Antenne verbunden ist und derart ausgebildet ist ^{somit eine S}P^annung entsprechend -γ-, die eben- oder eine solche übersetzung zur Höhenrichtwelle falls dem Summierglied 10 zugeführt wird. Die an aufweist, daß seine Spannungsteilung dem Wert die Klemme 7 angeschlossene Bezugswechselspannung cos hv_x entspricht. Die Spannungen vom Summier- 65 wird einem Potentiometer P6 zugeführt, das in Uberglied 8 und vom Potentiometer P4 werden den beiden einstimmung mit der bekannten Anfangsgeschwindig-Eingangswicklungen eines elektrischen Resolvers Pv 3 keil V_n des Geschosses eingestellt ist, so daß seine zugeführt, dessen Rotor mit der Höhenrichtwelle der Spannungsteilung der Anfangsgeschwindigkeit V_{) des

Geschosses entspricht. Die Spannung vom Potentiometer P 6 wird zwei reihengeschalteten Potentiometern Pl und P8 zugeführt. Das Potentiometer Pl wird vom Flugzeitservo derart eingestellt, daß sein eingeschalteter Widerstandswert der Flugzeit f entspricht, während das Potentiometer P 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Luftdichte derart eingestellt wird, daß sein eingeschalteter Widerstandswert dem Wert — entspricht. Die dem Verbindungs-

c

punkt zwischen den Potentiometern Pl und PS entnommene Spannung entspricht somit nach Gleichung (14) der mittleren Geschwindigkeit V_1n des Geschosses, und diese Spannung wird ebenfalls dem Summierglied 10 zugeführt. Das Summierglied 10 summiert die zugeführten Spannungen mit den in der Zeichnung angegebenen Polaritäten, und vom Summierglied 10 wird somit eine Spannung erhalten, die nach Gleichung (17) der gesuchten Fehlerspannung e, für das Steuern des Flugzeitservomotors MTS entspricht. Da der Servomotor MTS bestrebt ist, das Fehlersignal f, auf Null zu halten, nimmt die Welle des Servomotors eine Drehlage ein,· die der berechneten Flugzeit t des Geschosses entspricht. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, mit Hilfe eines vom Servomotor MTS eingestellten Potentiometers das Fehlersignal *·, mit der Flugzeit t zu multiplizieren, ehe das Fehlersignal dem Servomotor MTS als Steuerspannung zugeführt wird.

Wie schon erwähnt können die erforderlichen Verbesserungen zur Berücksichtigung der Flugbahnkrümmung und der Windabweichung als Korrektionsspannungen eingeführt werden, die zu der dem

Wert —7¹- entsprechenden Spannung von der einen

Ausgangswicklung des Resolvers R1 und zu den von den Resolvern R1 und JR 2 erhaltenen, den Servomotoren MT und MV zugeführten Fehlersignalen f_sv und (,„. addiert werden.

Der von dem punktgestrichelten Rahmen II umgebene Teil in F i g. 2 zeigt die Servokreise für das Seitenrichten und das Höhenrichten der Antenne. Diese Servokreise sind auch in F i g. 1 gezeigt und an Hand dieser Figur schon beschrieben worden. Die für diese Servokreise erforderlichen, der berechneten Seitenwinkelbeschleunigung Sv₁ bzw. Höhenwinkelbeschleunigung 'hi\ des Ziels entsprechenden Signale werden von den innerhalb des punktgestrichelten Rahmens III in F i g. 2 gezeigten Kreisen des Richtwerterechners erzeugt.

Unter der Annahme, daß das Ziel sich in geradliniger Bahn mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, wird die Seitenwinkelbeschleunigung Sv₁ aus dem Ausdruck

, . Al₁ , ^Sl\= ^ ²^AL⁺-

sin

cos hv,

(19)

55

und die Höhenwinkelbeschleunigung Iw₁ des Ziels aus dem Ausdruck

60

Iw₁ = — svf sin Iw₁ cos Iw₁ — 2 Iw₁

(20)

erhalten.

In dem Teil III werden an der Klemme 12 die konstante Bezugswechselspannung und an der Klemme 13 eine Wechselspannung, deren Amplitude proportional der Radialgeschwindigkeit Al₁ des Ziels ist, dem zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Gerät zugeführt. Die letztgenannte Spannung wird in der schon beschriebenen Weise vom Entfernungsservo erhalten. Die der Klemme 12 zugeführte Bezugswechselspannung wird einem Potentiometer P 9 zugeführt, das in der schon beschriebenen Weise mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht gezeigten Servomotors derart eingestellt wird, daß seine Spannungsteilung der Seitenwinkelgeschwindigkeit Sv₁ des Ziels entspricht. Die Spannung vom Potentiometer P9 wird der einen Eingangs wicklung eines Resolvers R4 zugeführt, der mit der Höhenrichtwelle der Antenne derart gekoppelt ist, daß sein Rotor in Übereinstimmung mit dem Höhenwinkel Hv₁ zum Ziel eingestellt wird. Die Ausgangsspannung vom Resolver R 4 wird einem Potentiometer P10 zugeführt, das ebenfalls mit der Höhenrichtwelle der Antenne gekoppelt ist und derart ausgebildet ist oder eine solche übersetzung zur Höhenrichtwelle hat, daß seine Spannungsteilung cos hvi entspricht. Die Spannung vom Potentiometer PlO wird einem Potentiometer Pll zugeführt, das ähnlich wie das Potentiometer P9 eingestellt wird, so daß seine Spannungsteilung der Seitenwinkelgeschwindigkeit Su₁ des Ziels entspricht. Die Spannung vom Potentiometer Pll wird einem Summierglied 14 zugeführt. Die der Klemme 13 zugeführte, der Radialgeschwindigkeit Al₁ des Ziels proportionale Spannung wird einem Potentiometer P12 zugeführt, das mit dem Entfernungsservo gekoppelt und derart ausgebildet ist, daß seine Spannungsteilung proportional -jf- ist. Die Spannung vom Potentiometer P12 wird einem Potentiometer P13 zugeführt, das in der schon beschriebenen Weise von einem Servomotor derart eingestellt wird, daß seine Spannungsteilung der Höhenwinkelgeschwindigkeit Uv₁ des Ziels entspricht. Die Spannung vom Potentiometer P13 wird dem Summierglied 14 zugeführt, das die beiden zugeführten Spannungen mit solchen gegenseitigen Anteilen und Polaritäten summiert, daß die Ausgangsspannung der Größe des in Gleichung (20) angegebenen Ausdrucks für die berechnete Höhenwinkelbeschleunigung Hv₁ des Ziels entspricht. Die Ausgangsweehselspannung vom Summierglied 14 wird einem Demodulator Dl zugeführt, so daß ein Gleichspannungssignal als Steuersignal für den Servokreis für das Höhenrichten der Antenne erhalten wird.

Die Spannung vom Resolver R4 wird auch einem Potentiometer P14 zugeführt, das in derselben Weise wie das Potentiometer P13 eingestellt wird, so daß seine Spannungsteilung der Höhenwinkelgeschwindigkeit Hv₁ des Ziels entspricht. Die Spannung vom Potentiometer P14 wird einem Potentiometer P15 zugeführt, das mit der Höhenrichtwelle der Antenne gekoppelt ist und derart ausgebildet ist oder eine solche übersetzung aufweist, daß seine Spannungsteilung dem Wert ■ entspricht. Die Spannung vom Potentiometer P15 wird einem Summierglied 15 zugeführt. Die Spannung vom Potentiometer P12 wird auch einem Potentiometer P16 zugeführt, das in der gleichen Weise wie die Potentiometer P9 und Pll eingestellt wird, so daß seine Spannungsteilung der Seilenwinkelgeschwindigkeit Sr₁ des Ziels entspricht. Die Spannung vom Potentiometer P16 wird ebenfalls dem Summierglied 15 zugeführt, das die beiden angeschlossenen Eingangsspannungen mit solchen gegenseitigen Anteilen und Polaritäten summiert,

Q09 557/135

daß die Ausgangsspannung dem in Gleichung (19) angegebenen Ausdruck für die berechnete Seitenwinkelbeschleunigung Sv₁ des Ziels entspricht. Die Ausgangswechselspannung vom Summierglied 15 wird wird einem Demodulator D 2 zugeführt, so daß eine Gleichspannung als Steuerspannung für den Servokreis für das Seitenrichten der Antenne erhalten wird.

Claims (9)

Patentansprüche: 10

1. Flugabwehrwagen mit einer Flugabwehrwaffe, die in einem auf dem fahrbaren Untergestell des Wagens angeordneten, mittels eines Servomotors seitenrichtbaren Turm höhenrichtbar mittels eines Servomotors angebracht ist, und einer Feuerleitanlage, die ein Radargerät zum Bestimmen der Koordinaten eines Ziels in einem sphärischen Koordinatensystem und der Geschwindigkeiten des Ziels in den Koordinatenrichtungen des Koordinatensystems und ein Gerät zum Berechnen der Richtwerte enthält, nämlich zum Berechnen des Vorhaltepunktes der Waffe zum Bekämpfen des Ziels aus den vom Radargerät bestimmten Daten hinsichtlich der Lage und der Bewegung des Ziels, wobei das Radargerät eine auf dem Turm angeordnete, relativ zum Turm mittels Servomotoren höhen- und seitenrichtbare Antenne aufweist und eine Einrichtung zum selbsttätigen Zielführen mit Mitteln zum Erzeugen von Radarfehlersignalen, die die Seitenwinkelabweichung bzw. die Höhenwinkelabweichung zwischen der Antennenrichtung und der Zielrichtung repräsentieren und den die Radarantenne seitenrichtenden bzw. höhenrichtenden Servomotoren als Steuersignale zugeführt werden, enthält, g e kennzeichnet durch Mittel (T₁, T₂, Gl) zum Messen der Seitenwinkelgeschwindigkeit der Antenne (Λ) relativ zum Boden und zum Erzeugen eines dieser Seitenwinkelgeschwindigkeit proportionalen Signals, das an dem die Antenne seitenrichtenden Servomotor (MS) negativ rückgekoppelt ist, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (E) zum Berechnen der Richtwerte auch zum Berechnen einer der Abweichung zwischen dem Seitenwinkel (sr₁₂) zwischen der Richtung zum Ziel (P₁) und der Richtung zum Vorhaltepunkt (P₂) und dem Seitenwinkel (sr J zwischen der Antennenrichtung und der Richtung der Waffe (W) repräsentierenden Größe und zum Erzeugen eines dieser Größe proportionalen Signals (f_ir) eingerichtet ist, das dem den Turm (3) seitenrichtenden Servomotor (MT) als ein Steuersignal zugeführt wird.

2. Flugabwehrwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen der Seitenwinkelgeschwindigkeit der Antenne (A) relativ zum Boden einen ersten Tachogenerator (T₁), der an der Seitenrichtwelle der Antenne gekoppelt ist, einen zweiten Tachogenerator (T₂), der mit der Schwenkachse des Turms (3) gekoppelt ist„ und ein winkelgeschwindigkeitsempfindliches Kreiselgerät (Gl) enthalten, das im Untergestell (1) des Wagens derart angebracht ist, daß es die Winkelgeschwindigkeit des Untergestells um eine zur Schwenkachse des Turms parallele Achse bestimmt, -wobei die Signale von den beiden Tachogeneratoren und dem Kreiselgerät dem die Antenne seitenrichtenden Servomotor (MS) als negativ rückgekoppelte Signale zugeführt sind.

3. Flugabwehrwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (E) zum Berechnen der Richtwerte auch zum Berechnen der Seitenwinkelbeschleunigung (Ot₁) des Ziels unter einer vorbestimmten Annahme betreffs der zukünftigen Bewegung des Ziels und zum Erzeugen eines dieser berechneten Seitenwinkelbeschleunigung proportionalen Signals eingerichtet ist, das zusammen mit dem die Seitenwinkelabweichung (f_s) zwischen der Antennenrichtung und der Zielrichtung repräsentierenden Radarfehlersignal dem Eingang eines Integrators (IS) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal dem die Antenne (A) seitenrichtenden Servomotor (MS) als ein zusätzliches Steuersignal zugeführt wird.

4. Flugabwehrwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (E) zum Berechnen der Richtwerte zwei Größen berechnet, die proportional den Längen der beiden Katheten eines gedachten rechtwinkligen Dreiecks (O C D) in der Horizontalebene sind, dessen Hypotenuse aus der Horizontalentfernung (/IZi₂) zum Projektionspunkt (D) des Vorhaltepunktes (P₂) besteht und dessen eine Kathete die Richtung zum Projektionspunkt (B) des Ziels (P₁) hat und zwei diesen beiden Größen proportionale Wechselspannungen erzeugt, die an den beiden Eingangswicklungen eines elektrischen Resolvers (R 1) angeschlossen sind, der mit der Seitenrichtwelle der Antenne (A) mechanisch gekoppelt ist, wobei die von einer Ausgangswicklung des Resolvers abgegebene Spannung dem Servomotor (MT) des Turms (3) als Steuerspannung zugeführt wird.

5. Flugabwehrwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel (T₂. G 2) zum Messen der Höhenwinkelgeschwindigkeit der Antenne relativ zum Boden und zum Erzeugen eines dieser Höhenwinkelgeschwindigkeit proportionalen Signals, das zu dem die Antenne höhenrichtenden Servomotor (MH) negativ rückgeführt ist, und dadurch, daß das zum Berechnen der Richtwerte bestimmte Gerät (E) auch zum Berechnen einer die Abweichung zwischen dem Höhenwinkel zum Vorhaltepunkt und dem vorliegenden Höhenwinkel der Waffe repräsentierenden Größe und zum Erzeugen eines dieser Größe proportionalen Signals (f_Ai.) eingerichtet ist, das dem die Waffe höhenrichtenden Servomotor (MV) als ein Steuersignal zugeführt ist.

6. Flugabwehrwagen nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Höhenwinkelgeschwindigkeit der Antenne (A) relativ zum Boden aus einem Tachogenerator (T₂). der mit der Höhenrichtwelle der Antenne gekoppelt ist, und einem winkelgeschwindigkeitsempfindlichen Kreiselgerät (G 2) besteht, das auf einem seitengerichteten, aber nicht höhengerichteten Teil der Antenne (A) derart angeordnet ist. daß es die Winkelgeschwindigkeit in einer Ebene durch die Seitenrichtachse der Antenne und die Antennenrichtung bestimmen kann.

7. Flugabwehrwagen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (E) zum Berechnen der Richtwerte zwei Größen berechnet, die proportional der Horizontalentfernung (Ah₂) bzw. der Höhe (Av₂) zum Vorhaltepunkt (P₂) sind

und zwei diesen beiden Größen proportionale Wechselspannungen erzeugt, die an je eine Eingangswicklung eines elektrischen Resolvers (R 2) angeschlossen sind, der mit der Höhenrichtwelle der Waffe (V) gekoppelt ist, wobei die von einer Ausgangswicklung des Resolvers abgegebene Spannung dem die Waffe (V) höhenrichtenden Servomotor (MV) als eine Steuerspannung zugeführt wird.

8. Flugabwehrwagen nach einem der Ansprüche 5 ι ο bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Berechnen der Richtwerte bestimmte Gerät (E) auch zum Berechnen der Höhenwinkelbeschleunigung(ftfj) des Ziels unter der vorbestimmten Annahme betreffs der zukünftigen Bewegung des Ziels und zum Erzeugen eines dieser berechneten Höhenwinkelbeschleunigung proportionalen Si-

gnals eingerichtet ist, das zusammen mit dem die Höhenwinkelabweichung (e_h) repräsentierenden Radarfehlersignal dem Eingang eines Integrators (/H) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal dem die Antenne höhenrichtenden Servomotor (MH) als ein zusätzliches Steuersignal zugeführt ist.

9. Flugabwehrwagen nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Integratoren (/S und IH) dem zum Berechnen der Richtwerte bestimmten Gerät (E) als zwei die Seitenwinkelgeschwindigkeit (si\) bzw. die Höhenwinkelgeschwindigkeit (hv_t) des Ziels repräsentierende Eingangssignale zugeführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 617 982.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

U9 557/135 5.6SO Bundesdruckerei Berlin