Wirkungsweise des ungarischen Kommandogerätes GAMMA-JUHÁSZ
Durch die Schweiz ab 1937 angeschafft und bei HASLER in Lizenz
gebaut: Ungarisches Kommandogerät GAMMA-JUHASZ. Links die
beiden Fernrohre zur Verfolgung des Fliegers.
Mechanische Analog-Computer
für schwere Flab-Kanonen
ca. 1935-1955
Wirkungsweise des ungarischen Kommandogerätes GAMMA-JUHASZ
André Masson, Langenthal
General GUISAN, Kommandant der Schweizer Armee, interessiert sich für
die Genauigkeit des Rechners GAMMA-JUHASZ.
„Generals-Schiesskurs“ auf dem Schiessplatz Zuoz, 1940 (knapp vier Jahre nach
der ersten Flab-RS, die noch durch die Abteilung für Artillerie geführt wurde).
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Archäo-Informatik, militärische Zahnrad-Computer ca. 1935 bis 1955:
Aufbau und Funktion des Kommando-Gerätes GAMMA-JUHASZ
Mit schweren Flab-Kanonen versuchte man die Flugzeuge bis in grosse Höhen zu bekämpfen. In der
Schweiz waren bis zum Ende des 2. Weltkrieges 278 schwere 7.5cm-Geschütze im Einsatz, mit
Wirkungsdistanzen bis zu 7 km, sowie 101 Horchgeräte zur Früherkennung, 114 grosse Telemeter
(3m-Basis) zur Distanzbestimmung, und 88 Kommandogeräte GAMMA-JUHASZ.
Angaben im Flieger-Flab-Museum Dübendorf, Rundgang.
Auch bei hohen Anfangsgeschwindigkeiten flogen die Geschosse 15, ev. 20 Sekunden (im Extremfall,
mit stark reduzierter Trefferwahrscheinlichkeit, bis zu 25 Sekunden). In dieser Zeitspanne flogen
langsamere, schwere Bomber vielleicht 2 km weit – die Geschütze am Boden mussten also weit
vorauszielen, damit ein Treffer überhaupt möglich war. Die viel schnelleren Granaten aus den
Kanonen und die langsameren Flugzeuge mussten sich zur selben Zeit am selben Ort treffen, und
dort mussten die Sprengladungen der Geschosse explodieren. Wohin muss die Kanone also zielen ?
Wann muss die Granate explodieren ?
Um dieses Problem zu lösen, wurden Flugrechner benötigt, die sog. „Kommandogeräte“. Sie wurden
in verschiedenen Ländern bereits Jahre vor den weltweit ersten Digitalrechnern in Betrieb genommen. Verwendet wurden dazu mechanische Analogrechner – echte Zahnradcomputer von ca. 400 kg
Gewicht. Die Aufgabe war nicht einfach: Die Voraussage des Treffpunktes benötigt Informationen
zum exakten Kurs, Flughöhe und Geschwindigkeit des Flugzeuges (Radargeräte gab es damals noch
keine). Die verschiedenen Variablen (Flugzeit, Entfernung des Treffpunktes von der Kanone und vom
Flugzeug) hängen alle voneinander ab: Um den Treffpunkt zu finden, muss man die Flugzeit kennen,
und die Flugzeit wird erst ersichtlich, wenn man den Treffpunkt bereits kennt.
Die Schweizer Armee bestellte zuerst ein oder zwei US-Geräte SPERRY, um Erfahrungen zu sammeln.
Anscheinend war man nicht zufrieden damit; es wurden andere Typen getestet, so ein ungarisches
Produkt GAMMA-JUHASZ. Dieses wurde angeschafft, ab 1938 wurden 32 Stück geliefert. Anschliessend wurde es in Lizenz gebaut bei HASLER, und laufend weiterentwickelt. Es kam eine Extrapolation
hinzu für Kurvenflüge, und später wurde das Gerät erweitert mit den nötigen Fähigkeiten, um auch
Radar-Daten zu verarbeiten. Die Radarortung erlaubte eine Erfassung des Flugzeuges durch Nebel,
Wolken oder in der Nacht.
Mathematische Grundlage
Zwischen den Geräten SPERRY und GAMMA-JUHASZ gibt es grosse Unterschiede in der prinzipiellen
Art, wie der Weg des Flugzeuges erfasst und mathematisch ausgewertet wird, d.h. auf welche Art die
Prognose zum zukünftigen Treffpunkt erfolgt.
SPERRY:
Die Flugzeug-Position wird sofort in rechtwinkligen Koordinaten erfasst (Ost/West und Nord/Süd).
Auch die Geschwindigkeit wird in rechtwinkligen Komponenten gemessen, ebenfalls die Vorhersage
des Vorhaltes, d.h. des Flugweges bis zum Treffpunkt mit der Granate. Das hat den Vorteil, dass die
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Addition sehr einfach ist: Treffpunkt (in beiden Koordinaten) = Flugzeug-Position plus Vorhalt.
Anschliessend wird der errechnete Treffpunkt eher aufwändig wieder zurückverwandelt in WinkelWerte, da die Kanonen zwei Winkel-Werte erwarten: Seitenwinkel und Höhenwinkel.
GAMMA-JUHASZ:
Hier bleibt man gleich bei den Winkeln, die von der Vermessung des Flugzeuges vorliegen. Es werden
für Position oder Geschwindigkeit des Flugzeuges keine rechtwinkligen Koordinaten gebraucht. Der
Flugweg wird geometrisch nachgebildet – es werden mit Spindeln (Distanzverstellung) und Linealen
mehrere Dreiecke gebildet, um die gesuchten Grössen daraus abzulesen:
a) Aus der Schrägdistanz (vom Telemeter geliefert) und dem gemessenen Höhenwinkel zum Flugzeug
(Fernrohr am Kommandogerät) wird rein mechanisch die Flughöhe aus einem nachgebildeten
Dreieck abgelesen, ebenso die horizontale Kartendistanz zum Flugzeug.
b) Die Kartendistanz steuert den „Entfernungswagen“, auf dem zwei „Flugrichtungsarme“ sitzen,
jeder mit einer Vorhalte-Spindel versehen. Daraus entnimmt man die Position des Flugzeuges, den
Kompasskurs des Flugzeuges, und die Distanz vom Flugzeug zum Treffpunkt. Mit Stahlbändern wird
die Distanz des Treffpunktes zum Kommandogerät abgenommen. Es ist alles eine geometrische
Nachbildung des geflogenen Kurses, projiziert auf die Karte, im Massstab 1 : 40‘000.
c) Mit einem weiteren, geometrisch nachgebildeten Dreieck und einem Stahlband zur Messung der
Distanz werden die Variablen umgerechnet vom Kommandogerät auf den Mittelpunkt der vier
Kanonen, die in einiger Distanz daneben stehen (sog. Parallax-Verschiebung).
Zur Hauptsache wird beim GAMMA-JUHASZ also nirgends gerechnet, sondern der Flugweg wird
geometrisch nachgebildet, Längen und Distanzen werden abgemessen, und elektrische Motoren so
lange laufen gelassen, bis die richtigen Winkel eingestellt sind.
Sobald es nicht-lineare Dinge gibt, taugen massstäbliche geometrischen Nachbildungen nicht mehr.
Beispiel: Nach dem Abfeuern der Geschütze wird die Geschwindigkeit der Geschosse rasch gebremst
durch den Luftwiderstand. Alle derartigen Zusammenhänge werden beim GAMMA-JUHASZ ausgiebig
mit Formkörpern numerisch erfasst. Das sind kompliziert geformte Körper aus Metall, deren Oberfläche einen numerischen Zusammenhang zwischen drei Variablen darstellt. Der Körper wird einerseits um seine Achse rotiert, andererseits längs der Achse verschoben – und ein ortsfester AndrückStift berührt seitlich die Oberfläche und misst deren Abstand von der Rotationsachse. Solche Formkörper werden im GAMMA-JUHASZ ausgiebig verwendet. So wird die Vorhaltestrecke des Flugzeuges
während der Geschossflugzeit (eine reine Multiplikation: Geschwindigkeit mal Zeit) auch mit einem
Formkörper ausgeführt, obgleich es direkte Hebel-Getriebe zur Multiplikation gäbe.
An einer einzigen Stelle werden rechtwinklige Koordinaten verwendet: Der Wind wird rechtwinklig
zerlegt in eine Komponente „mit dem Schuss“ und „quer dazu“, was zu Korrekturen führt der bereits
errechneten Werte für die Geschütze: Der Querwind beeinflusst den Seitenwinkel, der Wind mit oder
gegen die Schussrichtung verändert die Elevation und die Tempierung. Die Korrekturen sind wieder
in Formkörpern gespeichert.
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Funktions-Einheiten im geometrischen Gerät GAMMA-JUHASZ
Der Verständlichkeit halber etwas vereinfacht
Ausmessen des Flugzeuges – Flugsimulation im Rechner:
Zwei Mann stehen an den Fernrohren und halten das Flugzeug stets im Fadenkreuz. Einer verdreht
per Handrad die Elevation (Höhenwinkel), der andere den Seitenwinkel: das ganze Gerät ist in seiner
Längsachse immer genau zum Flugzeug hin ausgerichtet und fährt ihm laufend nach.
Ist das anfängliche rasche Einschwenken zum Flugzeug erfolgt, könnte während des ruhigen Folgens sogar ein einziger
Mann die beiden Winkel simultan einstellen mit zwei Handrädern (gemäss alter Anleitung 1938 aus Ungarn). Nach neuerem
CH-Reglement 1950 braucht es zwei Mann für die beiden Winkel. Bei weit entfernten, tief stehenden Flugzeugen verdecken
die beiden Fernrohre einander gegenseitig die Sicht.
Vom Telemeter her kommt die Information zur Schrägdistanz zum Flugzeug. Im nachgebildeten
Distanzen-Dreieck (Vektorparallelogramm) sind damit auch die Flughöhe und die Kartendistanz
bekannt. Der mit dem Fernrohr eingestellte Elevationswinkel ist im Distanzen-Dreieck markiert.
Der Entfernungswagen rollt innerhalb des Gerätes auf Schienen und stellt sich in eine Lage, welche
der aktuellen Kartendistanz zum Flugzeug entspricht.
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Auf dem Entfernungswagen mitfahrend ist die Messrolle montiert und der Flugrichtungsarm. Erstere
rollt auf einem inneren, fix mit dem Erdboden verbundenen Zwischenboden, der sich nicht mit dem
ganzen Gerät mitdreht. Die Messrolle wird nachgeschleppt und steht parallel zur Flugrichtung des
Flugzeuges. Diese Flugrichtung wird per Zahnrad von der Messrolle zum Flugrichtungsarm übertragen, der bei Bedarf um 360° rotiert: Der Punkt links unten im Flugrichtungsarmsymbolisiert das
Flugzeug, der Punkt rechts oben den Treffpunkt, der in Flugrichtung um die Vorhaltestrecke vorausextrapoliert wird. Mit einem gespannten Stahlband wird die Distanz vom Kommandogerät bis zum
Treffpunkt ausgemessen (hier nicht skizziert, siehe Original-Getriebepläne später). Die Messrolle gibt
immer nach 250 Metern zurückgelegter Wegstrecke des Flugzeuges einen elektrischen Impuls zum
Geschwindigkeitsmesser.
In den Formkörpern wird aus der Flughöhe und der Distanz zum Treffpunkt die Flugzeit ermittelt,
welche zur Berechnung des Vorhaltes benötigt wird, sowie der Höhenwinkel der Geschützrohre (inkl.
„Herunterfallen“ der Geschosse während der Flugzeit) und die nötige Tempierung der Geschosse.
In den Korrekturen werden zahlreiche Nachbearbeitungen vorgenommen: Wind längs, Wind quer,
Parallaxkorrekturen, weil die Geschütze nicht am selben Ort wie das Kommandogerät stehen, sowie
Handkorrekturen in der Seite, in der Höhe und in der Tempierung, welche nach der Schussbeobachtung vorgenommen werden. Diese Korrekturen werden auf Seite 17-19 beschrieben.
Wie gut vom Boden aus zu erkennen ist, ob die Granate zu früh oder zu spät explodiert, oder ob ein Winkel nicht gut stimmt
und welcher, bleibt vorerst offen.
Zum besseren Verständnis ist das Schema oben nur vereinfacht gezeichnet. Es wird im GAMMAJUHASZ auch noch berücksichtigt, was im Schema oben nicht eingezeichnet ist:
>> Es gibt zwei Flugrichtungsarme, weil die Tempierung einen anderen Abstand zum Treffpunkt
erfordert als die Berechnung der Winkel: Wegen der Ladezeit-Verzögerung erfolgt das Ende der ZeitPrognose bereits einige Sekunden vor der letzten Winkel-Prognose (Schussabgabe). Siehe Seite 27.
>> Es gibt nicht nur einen, sondern zwei horizontale Geschwindigkeitsmesser, sowie einen dritten
für die vertikale Geschwindigkeit (schon ab dem erstem Versuchsgerät, das die Schweiz gekauft hat).
>> Auf einem weiteren fahrbaren Wagen werden die Dreiecke simuliert, welche zur Korrektur wegen
der Parallax-Einstellungen benötigt werden – wiederum mit einem Stahlband zur Messung einer
dritten Dreiecks-Seite. Nach dem Stellungsbezug lassen sich Entfernung, Winkel und Höhendifferenz
zwischen dem Kommandogerät und den Kanonen von Hand eingeben. Zwei weitere fahrbare Wagen
bedienen die Formkörper zur Bestimmung der Geschoss-Flugzeit und der Tempierzeit.
>> Ab den ca. 1944 ausgelieferten Geräten (genannt Gerät 43, HASLER-Eigenentwicklung) gibt es
eine zusätzliche Extrapolation für den Kurvenflug, siehe Seite 21 / 22.
>> Zahlreiche Anzeigen von Distanzen, Winkeln, Richtungen helfen der Mannschaft, den Überblick
zu bewahren oder Fehler zu erkennen.
>> Praktisch alle Grössen werden elektrisch „nachgeführt“. Neben den mechanischen Präzisionsteilen gibt es eine ganze Welt elektro-mechanischer Teile: Kontakte, Relais, Mikrometer, Motoren,
Bremsen für die Motoren, Endschalter und Begrenzer, Sicherungen, usw. Siehe den folgenden Teil
über die „Nachführungen“, Seite 8 bis 11.
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Funktions-Schema, Teilausschnitt des zentralen Teiles mit dem Entfernungswagen:
Der grosse Kreis ist der Zahnkranz, mit dessen Hilfe das ganze Rechengerät um die Vertikalachse gedreht wird (Handrad 1 rechts oben, diagonal). Der Entfernungs-Wagen läuft auf vier Rollen zwischen
den drei langen Zahn-Walzen, welche drei Variablen-Werte übertragen: oben den normalen Vorhalt
vh.t, und zusätzlich noch vh.k für die Ladezeit-Verzögerung, unten den Flugwinkel. Der Vorhalt wird an
den schief stehenden Flugrichtungs-Armen mit den Spindeln eingestellt, zwei Stahlbänder (links am
Bildrand über Rollen geführt) messen die Distanz vom Kommandogerät Kg zum Treffpunkt. Zwischen
den Flugrichtungsarmen ist ein gleich grosses Zahnrad zur Einstellung des Winkels, unter ihm (schraffiert) die Messrolle, welche den Weg des Flugzeuges abspult auf einer festen Platte, die sich nicht
mit dem Gerät mitdreht. Die Messrolle steuert per Mikrometer 35 den Motor 34 für den Flugwinkel.
In diesem Bildausschnitt sieht man fünf unterschiedliche Punkte, welche je in verschiedenem
Zusammenhang das Flugzeug, dessen Position oder Teile seiner Bewegung darstellen!
Am linken Rand des Entfernungswagens ist der segmentierte Zapfen 13, welcher beim Einstellen des
Höhen-Distanz-Dreiecks den Wagen entsprechend der Horizontaldistanz ekm wegstösst (k für Karte,
m für Messpunkt).
Der Höhenmotor 55 (links am Bildrand, hm) verdreht die vertikale Spindel 56 so lange, bis der Höhenlineal 52 an den Kontakten 53, 54 nicht mehr „aufwärts“ und nicht mehr „abwärts“ befiehlt – dann
ist die Höhe in der langen Spindel richtig eingestellt und kann andernorts für weitere Rechnungen
verwendet werden. Die Telemeter-Distanz wird am Handrad links oben „nachgeführt“ und stellt
beim Zapfen 13 an der diagonalen Distanz-Spindel 51 die richtige Schrägdistanz zum Flugzeug ein.
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Es folgt das gesamte mechanische Schema, gezeichnet 12.2.1941, entnommen einer von mehreren
Anleitungen und Betriebshandbüchern im Flieger-Flab-Museum in Dübendorf (siehe Bildnachweis):
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Elektrische Nachführungen = präzises Kopieren von Analog-Werten
Gelegentlich muss beim Weg durch die Zahnradgetriebe eine neue Kraftquelle angezapft werden.
Verfolgt man auf dem Gesamt-Schema die Signalwege, so zählt man: Das Signal des Handrades für
den Seitenwinkel (Fernrohr-Nachführung) steuert direkt die Drehung des ganzen Gerätes, und muss
insgesamt durch neun Zahnrad-Paare und sowie zwei Differentialgetriebe hindurchgeleitet werden.
Beim Lagewinkel (ebenfalls Fernrohr-Nachführung) sind fünf Zahnrad-Paare anzutreiben. Bei der
Flughöhe, angetrieben durch einen Elektromotor, sind es 13 Zahnrad-Paare und zwei Differentialgetriebe.
Bei vielen Geräten anderer Fabrikation werden zur Anzapfung neuer Kraftquellen in der Regel handbetriebene „Folgezeiger“ eingesetzt: Der Rechner zeigt an einem drehbaren Ring den momentanen
Wert einer Variablen an, und ein Mensch hat von Hand einen zweiten Ring andauernd so einzustellen, dass bei aller Bewegung stets Marke auf Marke bleibt. Das Gerät GAMMA-JUHASZ hat bloss
einen einzigen Folgezeiger, nämlich dort, wo der Wert für die Schrägdistanz zum Flugzeug vom Telemeter her mit einer magnetischen Synchron-Anzeige in Empfang genommen wird. Drei drehbare,
sternförmig angeordnete Spulen in einem magnetischen Wechselfeld haben beim Sender und beim
Empfänger exakt dieselbe Anordnung; es kann damit aber nur das Signal weitergeleitet werden –
eine Kraft zum Antreiben der nachfolgenden Getriebe kann nicht abgenommen werden. Beim Folgezeiger führt ein Mensch diese Nachführung per Handrad aus – der Rechner hat danach das Signal mit
dem richtigen Wert empfangen, obgleich der direkte Signalfluss vom Telemeter zu den nachfolgenden Rechengetrieben beim Folgezeiger unterbrochen und nicht durchgehend verbunden ist.
Alle anderen Grössen werden beim GAMMA-JUHASZ elektrisch „nachgeführt“, meistens nach dem
Prinzip des elektrischen „Mikrometers“: die zu kopierende Messgrösse wird in ihrer mechanischen
Bewegung auf einen elektrischen Mittelkontakt geführt, der beweglich zwischen zwei nahe gelegenen, motor-gesteuerten und motor-steuernden Endkontakten liegt. Die Lage des Mittelkontaktes
ist vom Motor her nicht zu beeinflussen. Berührt der Mittelkontakt den einen oder anderen Endkontakt, so verändert der Motor seine Variable „aufwärts“ oder „abwärts“; wenn keine Richtungsänderung mehr verlangt wird, hat der Ausgang des Motors den korrekten Wert der Variablen gefunden. Das Prinzip wird in den drei folgenden Bildern erläutert.
Mechanischer Plan, zwei Bilder: Kdo. Fl.-u. Flab-Trp. – Gr. II gezeichnet 12.2.41
Elektrischer Plan: „Modell 43“, gezeichnet 5.11.1946, K+W Thun
Wird ein Gerät GAMMA-JUHASZ einmal geöffnet und zerlegt, so wird man die elektrischen Kontakte zu dieser Nachlaufsteuerung genauer untersuchen müssen (Abstand der Kontakte, ev. mechanisches Spiel der Komponenten, soweit das nach
70 Jahren noch gemessen werden kann, auch die Motorbremse, siehe unten, soll gesucht und verstanden werden).
Massnahmen gegen ungewolltes Schwingen der elektrischen Nachführung sind bisher nicht bekannt.
Bild unten:
Es sind im Ausschnitt drei elektrische Nachführungen sichtbar. Die Telemeterdistanz gibt die Länge der schrägen Spindel 51
(Nachführung von Hand, per Folgezeiger). Der Höhenwinkel λ wird ab Fernrohr von Hand eingestellt, Welle senkrecht von
unten her, ein Drittel der Bildbreite vom linken Bildrand. Damit ist der segmentierte, allseits verschiebbare Zapfen 13 eingestellt, der fahrbare Entfernungswagen hat die korrekte Distanz angenommen. Das feine horizontale Höhenlineal 52 zeigt
die Flughöhe an und gibt diese Grösse an das Mikrometer 53. Der Höhenmotor 55 links oben (Zahl angeschnitten) verstellt
die vertikale Spindel 56 auf den korrekten Wert der Flughöhe, die dann von weiteren Getrieben übernommen wird.
Dasselbe Prinzip für den Seiten-Vorhalt: Am oberen, schräg gestellten Flugrichtungsarm 60, 61 gibt V‘ den Vorhaltepunkt
an (Treffpunkt, falls „jetzt“ geschossen würde). M‘ ist der Messpunkt (das Flugzeug), stets bezogen auf die Kartenprojektion. Der Winkel Gamma ist der Vorhalt im Seitenwinkel. Das feine, leicht schräg stehende Lineal 47 bringt Gamma auf das
Mikrometer 48, der Vorhaltemotor 49 bedient die abgehende Welle nach unten rechts mit dem korrekten Wert für den
Seitenvorhalt. - Motor 49 und Lineal 47 sind fest und fahren selber nicht mit dem Entfernungs-Wagen mit.
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Die Messrolle (schraffiert, unter dem Wagen) führt die Flugrichtung zum Mikrometer 35, der Flugrichtungsmotor 34 muss
seine Information über die lange, untere Zahnwalze auf den festen Teil des Gerätes führen. Die drei gestrichelten Drähte
gehen zu einem „Flugrichtungs-Handschalter“ (ev.: ob sich das Flugzeug von links her oder von rechts her nähert ?).
Bild unten:
Auch hier sind drei Mikrometer sichtbar: Es geht um die Korrekturen infolge der Parallax-Werte, d.h. der Positionierung
der Geschütze G (Zentrum der Batterie) relativ zum Kommandogerät Kg. Der Parallaxwagen 91 fährt entsprechend der
Distanz ekv zwischen dem Kommandogerät und dem Vorhaltepunkt V‘, angetrieben durch den Motor 97. Die Horizontaldistanz von den Geschützen G her zum Vorhaltepunkt V‘ ist grösser oder kleiner als die Distanz Kg – V‘ und wird per Spannband auf das Mikrometer 102, 103 geführt, welches den Motor 104 steuert (Distanz plus Korrektur). Dessen Ausgang geht
in die drei Formkörper zur Bestimmung von Elevation, Flugzeit und Tempierung. Schliesslich wird die Korrektur des Seitenwinkels infolge des Parallaxwinkels (Psi) durch Mikrometer 98 und Motor 99 auf die lange Zahnwalze gegeben, was als
Korrektur in den einzustellenden Seitenwinkel der Geschütze eingegeben wird.
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Elektrischer Teil der Nachführungen (Bild unten, Modell 43)
Der Ausschnitt aus dem Elektro-Schema zeigt die Nachführungen von fünf Grössen; von links oben
nach rechts unten sind es: Parallax-Entfernung, Psi-Motor (mitfahrend auf Parallax-Wagen, mit
Kontaktschienen), Distanzkorrektur infolge Parallaxe, Höhen-Vorhalt, Seiten-Vorhalt. Der mit zwei
Stator-Spulen gezeichnete Motor für die beiden Drehrichtungen bestand im Modell 38 und 40 aus
zwei getrennten Motoren, die am selben Zahnrad eingreifen – einer für „aufwärts“, einer für
„abwärts“. Ab Modell 43 hat ein einziger Motor die beiden Richtungen abgedeckt. Der Ausschnitt
entspricht etwa einem Zehntel des gesamten elektrischen Übersichtsplanes.
Zu erkennen sind jeweils unten die drei Anschlüsse der elektrischen Mikrometer-Kontakte: Der
Zentralteil wird links oder rechts einen der Kontakte K1 oder K2 berühren. Zwei der Nachführungen
haben diese Kontakte seitlich gezeichnet, weil es dort Endausschalter gibt mit elektrischer Unterbrechung, sobald ein numerischer Wert (Länge oder Winkel) über- oder unterschritten wird. Der Strom
durch die Mikrometer-Kontakte ist nicht etwa der Motorstrom selber, sondern bloss ein Strom durch
eine Relais-Spule. Wird das Relais durch die Anziehung eines Winkelhebels aktiv, so werden gleich
zwei Stromkreise eingeschaltet: einer für den Motor (gezeichnet mit separaten Stator-Spulen für je
eine der Drehrichtungen), und eine weitere Spule, gezeichnet zentral unter dem Motor, die als elektrische Lösung einer Bremse zu interpretieren ist: Die Bewegung muss augenblicklich abgebremst
werden, wenn keine Bewegung mehr verlangt wird. Nur solange sich der Motoren aktiv dreht, wird
die Bremse magnetisch weggenommen.
Der Kondensator für die Funkenlöschung lässt darauf schliessen, dass der Motorstrom grösser ist als
der Bremsenstrom.
Die Motoren laufen an 80 V DC (Drähte bezeichnet mit +80 V und -80 V, das gibt NICHT 160 V). Die Beleuchtung braucht 12
V AC, erzeugt aus 110 V AC. Die Winterheizung liefert 100 W oder 190 W, plus 250 W oder 475 W (ev. kumulativ), wahlweise ab 80 V DC oder ab 110 V AC, wenn irgend möglich ab dem zivilen Stromnetz.
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Die zahlreichen Formkörper haben Abgreifstifte, deren Position ebenfalls elektrisch nachgeführt
wird. Einzig in der Kette der zahlreichen Endkorrekturen werden die verschiedenen Störungen alle
direkt mit einem mechanischen Hebelgestänge addiert, und erst die letzte Summe wird elektrisch
nachgeführt.
Hier die HASLER-Ausführung: Nachführung der Abgreifstifte an Rotationskörpern, gez. 11.4.40:
Links unten ist der Formkörper, welcher
je nach den Eingangsgrössen rotiert und
längs seiner Achse verschoben wird. Der
Abgreifstift ist mechanisch gekoppelt mit
einem elektr. Mittelkontakt, welcher die
Richtung der beiden Nachführmotoren
bestimmt: aufwärts oder abwärts.
Die beiden Gewindespindeln sind per
Zahnrad verbunden und schieben die
Montierung mit den Aussenkontakten
(ohne zu verkanten) aufwärts oder
abwärts, je nach aktivem Motor. Die
Kontakte der Mikrometer bestehen aus
Wolfram.
Hier wird nie Ruhe sein: einer der beiden
Motoren wird (fast) immer in Betrieb
stehen.
Nicht eingezeichnet ist der Weg, wie
die nachgeführte Grösse zur weiteren Verwendung weggeht (z.B. ab
einem der drei Zahnräder oben).
Beachte auch die Hebelübersetzung
beim Abgreifstift, sowie das AndrückGewicht.
Im Zusammenhang mit dem Lärm andauernd laufender oder auch stets umschaltender Motoren ein
Zitat aus
http://www.bunker-kiel.com/marine-flak-brigade-i/marine-flak-abteilung-ugruko-251sch%C3%B6nwohld/1-251-nordmark/
(dort Kapitel 4):
„Im Laufe des Jahres 1944 wurde das Hazemeyer-Gerät aus einem mir unbekannten Grund abgebaut und abgefahren.
Stattdessen erhielten wir ein neues Gerät L 40 (?), das wir nicht so gut fanden, weil es sehr laute Motoren besaß, so dass
man Tiefflieger nicht mehr herankommen hören konnte. Überdies besaß es keine Schleifringe sondern nur ein dickes Kabel
an einem Galgen, so dass wir das Gerät im Einsatz nach etlichen Drehungen wieder zurücknudeln mussten, damit das Kabel
nicht etwa abriss.“
Bilder: Aussen- und Innenansichten
Die folgenden Fotos stammen aus schönen Original-Unterlagen, die gemäss handschriftlicher Notiz FW Kögel von Herrn
Zadory erhalten hat, datiert Zuoz, 25.8.1938 resp. 18.10.1938. In späteren Jahren werden die Reproduktionen deutlich
schlechter (ev. weil die Hefte für die Truppe in grösseren Auflagen benötigt werden). Das Papier ist etwas gewellt vom
Einkleben der Originalfotos. Keine französische Sprache wie in späteren Auflagen. Wahrscheinlich in Ungarn gefertigt. Die
schematischen Zeichnungen sind späteren Ursprunges.
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Das Gerät ist aufgebaut aus übereinanderliegenden Etagen.
Rechts oben die Übermittlungsgeber für die Geschütze:
Seite, Höhe und Tempierung, mit Grob- und Feinanzeige der
Werte.
Mit den beiden Fernrohren wird das Flugzeug verfolgt,
seitlich folgt das ganze Gerät (Handkurbel unter Fernrohr
rechts). Bei sehr tiefen Winkeln behindern sich die Fernrohre. Einblick ins Fernrohr stets horizontal (bequemer!).
Etagenweiser Aufbau der einzelnen Rechengetriebe. Die
Informationen müssen jeweils mechanisch übertragen
werden – Aufbau und Abbau der Etagen sind diffizil. In der
Mitte der Entfernungswagen.
HASLER-Version 43
Blick auf die oberste Etage mit den vielen Fein-Korrekturen.
Rechts die drei Geber, um die Ausgangswerte elektrisch an
die Geschütze zu übertragen. Servomotoren = Elektromotoren für die „elektrische Nachführung“ der Variablen (p.8-11)
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Blick auf den Entfernungswagen. Vier Räder zuäusserst. In
der Mitte oben die beiden Motoren für die Flugrichtung: sie
steuern die beiden Flugrichtungsarme, auf denen in korrekter Richtung der Vorhalt abgetragen wird. Per Spannseil
(nicht sichtbar) wird die Distanz vom KG zum Treffpunkt abgemessen, um die Flugzeit zu bestimmen. Rechts oben ein
Zahnrad, das während der Fahrt in die lange Zahnwalze eingreift, um den Wert des Vorhaltes zu empfangen (Antrieb)
Unter dem Entfernungswagen (grosser, heller Kreis unten)
ragt die Messrolle nach unten, bis zu einer fixen Grundplatte. Hier wird der Weg und die Richtung des Flugzeugkurses (Kompassrichtung) abgetragen. Alle 250 m Flugweg
gibt es einen elektrischen Impuls, woraus die Horizontalgeschwindigkeit des Flz. bestimmt wird. Für die Vertikalgeschwindigkeit wird anders gerechnet: Nach immer gleich
viel Sekunden wird die Höhenänderung bestimmt.
Der Entfernungswagen ist eingebaut, etwa in der Mitte.
Sichtbar sind die beiden Flugrichtungsarme und eine der
langen Zahnwalzen zur Informationsübertragung auf den
fahrenden Wagen. Vorne gross (d.h. genau) das Handrad zur
Einstellung der Distanz zum Flugzeug (einziger Folgezeiger).
Später Versuch, das Kommandogerät (Weiterentwicklung
HASLER 43, Gehäuse ist eckiger geworden) ähnlich wie in
anderen Ländern fahrbar und direkt mit dem Telemeter
verbunden auszugestalten. Bei der Truppe unbekannte
Form.
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Die Geschwindigkeitsmessung (horizontal)
Es stehen wahlweise zwei identische Geschwindigkeitsmesser zur Verfügung. Der Ausgang des einen
geht direkt in die Vorhalte-Rechnung ein, der Ausgang des anderen Gerätes geht auf einen Zeiger, so
dass der Wert abgelesen werden kann – von Hand lässt sich dann ein (gemittelter) Wert einstellen,
der in die weitere Rechnung eingeht. Beide Mess-Systeme ermitteln die Geschwindigkeit des Flugzeuges aus der Information der „Messrolle“, welche massstäblich den Weg des Flugzeuges (Kartenprojektion) abspult. Alle 250 m schliesst die Messrolle einen elektrischen Kontakt, der immer die alte
Geschwindigkeitsmessung abschliesst und eine neue einleitet. Durchmesser der Messrolle: 9.95 mm
Die Geschwindigkeit wird wie folgt gemessen, vgl. die beiden Schema-Zeichnungen unten:
Es gibt zwei durch Zentrifugalregler (!) drehzahl-stabilisierte Elektromotoren: Der „Zeitmotor“ läuft ununterbrochen, der
„Hilfsmotor“ wird über Kontakte ein- und ausgeschaltet. Der Zeitmotor ist fest gekoppelt mit dem „Antriebsrad“ ganz
rechts, welches einmal herumdreht in 12 Sekunden. Weiter gibt es (vereinfacht) das „Messrad“ in der Mitte, welches
seitlich verschiebbar ist, und das „Einstellrad“ am Schluss, das den fertigen Geschwindigkeitswert weitergibt in die VorhaltMultiplikation: Flugzeuggeschwindigkeit mal Flugzeit der Geschosse (resp. blosse Zeiger-Bewegung beim Mess-System I).
Der Hilfsmotor diktiert über eine Stufenscheibe und einen Steuerungsarm, wie das Messrad den Messwert seitlich weitergibt. Vor jedem einzelnen Puls der Messrolle ist das Messrad an das Antriebsrad angedrückt und verdreht sich linear mit der
Zeit. Liefert die Messrolle den elektrischen Kontakt, wird das Messrad vom Antriebsrad gelöst, bezüglich Drehung arretiert,
auf die andere Seite an das Einstellrad gedrückt, das seinerseits den Winkel vom Messrad übernimmt, und dann ebenfalls
arretiert wird. Schliesslich wird das Messrad bezüglich Drehung frei gemacht, es fällt in seine Null-Lage zurück, und wird
erneut an das Antriebsrad angedrückt. Der Hilfsmotor wird am Nockenrad per elektrischen Kontakt ausgeschaltet (Phase
IV), und alles wartet auf den nächsten Puls der Messrolle. Bei einem langsamen Flugzeug bleibt das Messrad länger an das
Antriebsrad angedrückt, bei einem schnellen Flugzeug nur kurz. - Für weitere Erklärungen siehe die Seiten 17-22 des
Dokumentes 15 (1941), Archivierungsnummern siehe Bildnachweis am Schluss. Die Worte „rechts“ und „links“ sind dort
jeweils vertauscht, bezüglich des hier wiedergegebenen Schemas.
Messbarer Geschwindigkeitsbereich für das Flugzeug:
Erste Geräte 1938:
Min 27 m/s Max 150 m/s entspricht 100 – 540 km/h
Kgt. 40, 43:
Min 40 m/s Max 200 m/s entspricht 150 – 720 km/h
Kgt. 50:
Max 300 m/s entspricht
1080 km/h
Möglicher horizontaler Vorhalt:
Kgt 38, 40: 2050 m.
Kgt. 43: 2700 m Kgt.50: 4500 m
Bereich der Vertikal-Geschwindigkeit: Kgt. 40: +15 bis -145 m/s Kgt. 43: +20 bis -200 m/s
Zeitdauer zwischen den Impulsen der Messrolle, für v = 27 / 40 / 150 / 200 m/s: 9.25 / 6.25 / 1.66 / 1.25 Sekunden.
In Dok. 15 (1941) p.17 wird die Umdrehungszeit der Stufenscheiben mit 1 2/3 Sek. genannt, ebenfalls im Schema links
(1941), in der Foto weiter unten mit 1.5 Sek. (1938). Seltsam… später soll die Scheibe langsamer geworden sein ?? Diese
Zeiten bestimmen die Dauer der Geschwindigkeitsmessung – nicht den Messbereich der Geschwindigkeit.
Zwei Diagramme zum horizontalen Geschwindigkeitsmesser, links der elektrische Teil, mit der Messrolle rechts
unten, die alle 250 m Flugweg einen elektrischen Puls gibt.
Darüber die spiralige „Nockenscheibe“ (links in vier Positionen), welche im rechten Bild (mechanischer Teil) in der
Mitte oben zu sehen ist, befestigt an der Stufenscheibe II. In
den Phasen I bis III drehen Hilfsmotor und Stufenscheiben.
Der Messwert wird vom aktiven v-Messer stufenweise nach
links zum Ausgang geschoben, wo die beiden Vorhaltestrecken (v des Flugzeuges mal Flugzeit, mit / ohne Ladeverzögerungszeit) mittels Formkörpern ermittelt werden. Die
Vorhaltestrecken werden in den Flugrichtungsarmen gebraucht, um die Distanz zum Treffpunkt abzumessen. Die
vertikale Geschwindigkeit wird anderswo bestimmt.
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Abbildung des Geschwindigkeitsmessers in der technischen Ausführung:
Links, mit horizontaler Achse, der Zeitmotor. Rechts, mit vertikaler Achse, der Hilfsmotor. Beachte oben den Begriff
„Bremsmagnet“, die Vermutung beim Elektroschema war richtig – die Motoren müssen sofort gebremst werden, wenn
keine Bewegung mehr verlangt wird. Links unten die beiden Zeiger (rot und schwarz), die in einem Fenster am Gehäuse den
Ausgang der beiden v-Mess-Systeme anzeigen. Ein Relais für den Hilfsmotor ist bezeichnet, am Hilfsmotor (rechts) befestigt
ist ein weiteres. Mit dem Stellhebel ganz rechts kann gewählt werden: Automatisch, von Hand (mit laufender Handeingabe
der Geschwindigkeit), oder fester Geschwindigkeits-Wert. Hinter den Nockenscheiben befinden sich die verschiebbaren
Räder, welche den Messwert, d.h. einen eingefrorenen Drehwinkel weitergeben. Der Steuerungsarm verschiebt die
Zahnräder, je nach Stellung der Nockenscheiben (sie werden im Schema auch „Stufenscheiben“ genannt).
Bild oben: In der rechten Hälfte die Geschwindigkeitsmessung (zwei Motoren gut sichtbar), deren Resultat in den beiden
Multiplikatoren (Formkörper, verschiebbar längs der Zahnwalzen) in der Bildmitte in die Vorhaltestrecke umgerechnet wird.
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Wieso sind dem Gerät gleich zwei identische Geschwindigkeitsmesser (mit unterschiedlichem
Ausgang) spendiert worden ?
Erste Fund-Stelle:
Aus persönlichen Notizen, „Seite 7“, 1938, Dokument 18, 19 oder 20: Die vertikale Geschwindigkeitsmessung sei nach
Möglichkeit auszuschalten, um das teure und empfindliche Gerät zu schonen. Ev. wird anfänglich die Flugzeuggeschwindigkeit automatisch bestimmt, und sobald die Anzeige konstant ist, kann oder soll umgeschaltet werden auf „konstante
Geschwindigkeit“ oder „Handbetrieb“ (eine Zu- oder Abnahme der Geschwindigkeit wäre am Zeiger sofort erkennbar). Der
automatische v-Messer (horizontal) wird dadurch abgeschaltet und geschont.
Zweite Fund-Stelle:
Gefunden bei KÖGEL, Ref. 1, p. 66: „Schwankten die automatisch ermittelten Werte für Horizontale- und/oder VertikaleZielgeschwindigkeit, konnten von Hand Mittelwerte eingestellt werden“. Vgl. auch die Vermutung gleich unten!
Dritter Fund:
Bereits ab Gerät 40 steht nur noch ein Horizontal-Geschwindigkeitsmesser zur Verfügung. Und der arbeitet nur noch mit
einem Motor – der separate Antrieb der Stufenscheibe mit der ganzen Ablaufsteuerung ist entfallen (unverstanden).
Die folgenden Punkte zur Geschwindigkeitsmessung wären abzuklären oder zu verifizieren:
Wie das Einstellrad am Ausgang den neuen Wert des Messrades übernimmt (aufwärts oder abwärts), ohne selber zuerst auf
„null“ zu gehen und damit grosse Schwankungen in der nachfolgenden Rechnung zu bewirken, wurde nicht verstanden.
Das elektrische Schema zur Steuerung der Magnetbremse beim Hilfsmotor wurde nicht verstanden.
Die stets genannten „Multiplikatoren“ führen im Grunde genommen eine Division aus, da eine hohe Geschwindigkeit einem
geringen Drehwinkel des Messrades entspricht. Statt (dem Sinne nach) eine Multiplikation mit der Zeit, wird eine Division
durch den Drehwinkel ausgeführt. Zusätzlich muss in den Formkörpern eine feste Zeit von ca. 1.67 Sekunden dazugerechnet
werden: während der Hilfsmotor aktiv ist und die Stufenscheibe dreht, fehlt Mess-Zeit, Andrückszeit ans Antriebsrad.
Unklar, unsicher wird die Geschwindigkeitsmessung bei schnellen Flugzeugen: Benötigt das Flugzeug ca. 1.67 Sekunden für die 250 Meter der Messrolle (bei v = 150 m/s resp. 540 km/h), so bleibt
fast keine Messzeit mehr übrig, weil schon die Umdrehung der Stufenscheibe so viel Zeit benötigt!!
Solange das Messrad während seiner Umdrehung nicht am Antriebsrad anliegt, wird auch kein
Winkel mitgenommen. Schon bei leicht langsameren Flugzeugen müssen die Fehler der Geschwindigkeitsmessung sehr gross werden, ev. bis zur Unbrauchbarkeit, denn Beginn und Ende der Messdauer fällt zusammen mit dem Hochfahren und Abbremsen des Hilfsmotors, was Unsicherheiten zum
Zeitpunkt des Andrückens und Wegnehmens ergibt.
Vermutung: Ist das der Grund, weshalb es einen zweiten Geschwindigkeitsmesser für Handbetrieb
oder Handmittelung brauchte - weil die automatische Messung schneller Flugzeuge einfach nicht
mehr möglich war ??
Die Skala der am Messgerät angezeigten Geschwindigkeiten erscheint unpraktisch, da alle relevanten Geschwindigkeiten
arg zusammengedrückt sind zuoberst an der Skala, siehe Bild unten (die Zeiger sind nicht in sinnvoller Position).
Die grösste Genauigkeit der Geschwindigkeitsanzeige / -einstellung liegt bei 25-60 m/s, viel enger wird es bei 60-100 m/s,
darüber ist fast nichts mehr sichtbar und nur ungenau ablesbar oder einstellbar; der Zeiger liegt ja noch etwas vor der Skala.
Umgerechnet, genau: 90-210 km/h, einigermassen: 210-360 km/h, darüber nur sehr ungenau oder bloss schätzbar.
Eine Liste der Reisegeschwindigkeiten der damaligen Flugzeuge musste abgebrochen werden, weil alles viel zu unsicher ist:
oft werden Höchstgeschwindigkeiten in grosser Höhe angegeben, die Geschwindigkeit kann beim Einsatz ganz anders sein,
usw. Schwere Bomber erreichten im ruhigen Flug 300 bis 350 km/h, Jagdflugzeuge auch ohne Sturzflug deutlich mehr
(Thunderbolt 500, 560 km/h). Ju-52 max 265 oder 290 km/h.
In der horizontalen Geschwindigkeitsmessung wird die Zeit bestimmt, welche für 250 m Flugweg benötigt wird:
>>> Die Strecke ist fest, die Zeit wird gemessen.
In der vertikalen Geschwindigkeitsmessung wird die Höhendifferenz bestimmt, um welche das Flugzeug innert zweier
Sekunden steigt oder sinkt (ist im Schema oben nicht enthalten, siehe Plan des Gesamtsystems):
>>> Die Zeit ist fest, die Strecke wird gemessen.
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Anzeige des Geschwindigkeitsmessers, Skala in m/s. Die
relevanten Werte sind alle rechts zusammengedrückt. Ein
schwarzer (System I, von Hand) und ein roter (System II,
automat.) Zeiger sind sichtbar – beim Einschalten des
Gerätes werden sie erst auf die richtige Position springen.
Ausführung 1938.
Anschluss des Kommandogerätes GAMMA-JUHASZ an die
Aussenwelt: Stromanschluss vom Generator mit Gleichund Wechselspannung, Ausgang aller Messwerte an den
Verteilkasten für die vier Geschütze, Feuerglocke,
Telephonie, Masse. Blick von unten her, neben der StativSäule (Telemeter hat einen eigenen Anschluss-Stecker).
Wind & Wetter & weitere Korrekturen
Bild dazu siehe Seite 12, rechts unten,
und auch Seite 25
Das Gerät rechnet auf geometrischer Basis die drei Grössen aus, welche den Geschützen zu übermitteln sind – und korrigiert sie zuvor noch ausgiebig, bevor die Werte wirklich auf die „Geber“
gehen. Einerseits sind direkte, freihändige Handeingriffe möglich, beispielsweise nach der Beobachtung der Sprengwolken in der Nähe der beschossenen Flugzeuge – andererseits können Witterungseinflüsse wie Windrichtung, Windgeschwindigkeit auch numerisch eingegeben werden.
Wie präzise sich die falsch liegenden Sprengwolken tatsächlich einzelnen Variablen zuordnen lassen, kann nur schwer
abgeschätzt werden: liegt die Wolke hinter dem Flugzeug und zu hoch – ist dann die Lage richtig, aber die Tempierzeit war
zu lang, oder sind Winkel falsch, oder müsste in der Rechnung die Geschwindigkeit des Flugzeuges vergrössert werden ?
Möglicherweise sieht der Mann am Telemeter die Verhältnisse klarer – aber der ist ja beschäftigt, er muss andauernd die
Distanz zum Flugzeug richtig einstellen.
Die meisten Korrekturen erfolgen mit Hilfe von dreidimensionalen Formkörpern. Damit lassen sich
auch komplizierte, nichtlineare Zusammenhänge berücksichtigen. Am Schluss werden die Korrekturen mittels elektrischer Nachführung erfasst und mit Motorkraft in rotierende Wellen eingeleitet,
welche mittels Differentialen die zuvor errechneten Grössen noch in richtigem Sinne und Betrag verändern. Ein Differential ist in der Funktion ähnlich wie das Differentialgetriebe im Auto, kann aber
auch in leicht anderer Form besser hergestellt werden. Beim GAMMA-JUHASZ haben sie wahrscheinlich dieselbe Geometrie wie beim Autoantrieb.
In der folgenden Beschreibung wird bei der Korrektureingabe ein Zeichen ** gesetzt, wo es sich um
direkte Handeingaben handelt, die im Gerät nicht mehr numerisch bearbeitet, sondern ganz am
Schluss einfach zum Endwert addiert werden (die Skala beim Eingabeknopf ist aber schon numerisch
angeschrieben). Im Ausschnitt sind vier Motoren sichtbar, deren Funktion angeschrieben ist. Bei drei
dieser Motoren zur Korrektur von Zeit, Seitenwinkel und Höhenwinkel ist das zugehörige elektrische
Mikrometer zur Steuerung der Motorrichtung in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet.
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Funktion der Handeingaben ganz rechts, von oben nach unten:
Windrichtung - Windgeschwindigkeit - Korrektur der Tempierzeit ** - Korrektur des Seitenwinkels ** - Korrektur der
Anfangsgeschwindigkeit - Korrektur des „Luftgewichtes“ (Druck und Temperatur) - Korrektur des Höhenwinkels **
Funktion der angeschriebenen Wellen A bis F:
A Geschossflugzeit zum Treffpunkt (inkl. Vorhalt), unkorrigiert. Steuert die Rotation von sieben Formkörpern
B Summe aller Korrekturen der Geschossflugzeit, elektrisch nachgeführt
C Flughöhe (Flugzeug plus Höhenvorhalt plus Parallaxhöhe), steuert die Translation von sieben Formkörpern
D Korrektur des Seitenwinkels infolge Wind (Komponente quer zum Schuss)
E Seitenwinkel fertig korrigiert, zur richtigen Zerlegung des Windes in Quer- und Längskomponente gebraucht
F Seitenwinkel Flugzeug plus Seiten-Vorhalt, bei „F“ noch ohne Parallaxkorrektur, ohne Windkorrektur. 5 und 85 sind
Differentiale zur Zumischung weiterer Grössen.
Der Ausgang (Abtaststift) von je drei Kanälen oben wird in einem Hebel-Gestänge addiert und liefert
die Korrektur der Geschossflugzeit (Tempierzeit).
Der Ausgang (Abtaststift) vo