Mechanische Rechner der Fliegerabwehr, frühe Lösungen: Flugzeugvermessung im 1. Weltkrieg und danach, ca. 1915–1936
Mechanische Rechner der Fliegerabwehr, frühe Lösungen:
Flugzeugvermessung im 1. Weltkrieg und danach, ca. 1915-1936
Überblick über diese Arbeit:
In Deutschland gab es bereits im 1. Weltkrieg mehrere Versuche, um den Treffpunkt zwischen
Geschoss und Flugzeug mit allerlei Hilfsgeräten und „Kommandoscheiben“ abzuschätzen. Wann
müssen die Geschütze abgefeuert werden, wie muss der Brennzünder der Granaten eingestellt
werden, und wie das Visier der Kanonen ? Es sind Hilfskurven, Nomogramme, Kurvenscharen benützt
worden, aber kaum richtige Rechengeräte. Es waren eher Ablesungen denn eigentliche Rechnungen.
Die Entwicklung war stark im Fluss – es gab dauernd neue Formen von „Kommandoscheiben“.
Beschrieben werden in dieser Arbeit:
> Auswanderungsmesser 1917
ab
> Dazugehörige Kommandoscheibe (Form von 1921 oder später)
> Patentierte Idee aus Schweden 1917
> Mechanischer Auswanderungsrechner 1917
> Versuche in der Schweiz, 7.5 cm Krupp-Kanone auf Drehgestell, 1917-19
> Chronologie gefundener Konstruktionen, inkl. Schönian 1919 Anhang 1
> Seltsames Koordinatensystem
Anhang 2
> Zeit- und Stimmungsbilder (Schweiz)
Anhang 3
> Quellen
p. 5
p. 8
p. 12
p. 15
p. 17
p. 22
p. 26
p. 29
p. 32
Die Ziele in der Luft bestanden aus Beobachtungsballonen oder relativ langsamen Flugzeugen, Doppeldeckern usw. Zeppeline wurden 1916 als untauglich erkannt; Flugzeuge treffen sie dank ihrer
Grösse und Langsamkeit sehr leicht – und der geringste Treffer lässt den Wasserstoff entweichen. Die
Flugzeuge wurden zu Beginn des ersten Weltkrieges eher zu Beobachtungsaufgaben eingesetzt, und
weniger zu Kampfeinsätzen; es wurden etwa „Fliegerpfeile“ über den gegnerischen Bodentruppen
abgeworfen, zugespitzte dünne Stahlpfeile von ca. 10 cm Länge, oder auch kleine Bomben. Die Flugzeuge sehen langsam und wackelig aus, waren oft Doppeldecker.
Vokabular:
In Deutschland ist der Begriff Entfernungsmesser gebräuchlich, in der Schweiz eher Telemeter. In Deutschland sprach man
von der Auswanderung oder vom Auswanderungsmesser: Verschiebung des Flugzeuges im scheinbaren Winkel von den
Geschützen aus, innerhalb der Geschossflugzeit. In der Schweiz ist eher das Wort Vorhalt üblich, oder Vorhaltewinkel,
Vorhaltestrecke. Die Auswanderung lässt sich in zwei Zahlen horizontal und vertikal angeben (je nach dem Geschütz-Visier),
oder als eine einzige Zahl in der schrägen Ebene Flugbahn-Geschütz (z.B. in der Schweiz: 34 mm Flabkanone 38). In Deutschland war eher das Paar „horizontale und vertikale Auswanderung“ verbreitet, oder auch „horizontal und Distanz“.
Die meisten Geräte im 1. Weltkrieg beziehen sich auf das direkte Richten der Geschütze: Die Kanoniere verfolgen das
Flugzeug mit ihrer Ziel-Optik und halten es dauernd im Fadenkreuz. Zusätzlich wird zwischen Ziel-Optik und Geschütz die
„Auswanderung“ des Flugzeuges als variabler Winkel eingestellt, d.h. das Visier sitzt beweglich auf dem Geschütz. Neben
der Auswanderung wird auch die Korrektur wegen der Krümmung der Geschossflugbahn am Visier eingegeben.
Beim indirekten Richten im 2. Weltkrieg rechnet der Rechner die fertigen Winkel aus (Seite und Höhe), wohin die Kanone
schiessen soll, plus die nötige Zünderzeit. Die Kanoniere stellen die vom Rechner gelieferten Winkel ein und verfolgen das
Flugzeug nicht mehr im eigenen Fernrohr.
Lagewinkel: Vertikaler Winkel zwischen Horizont und Flugzeug resp. Treffpunkt. Elevation: Steilheit der Geschützrohre.
Schusswinkel, Aufsatzwinkel: Differenz zwischen Rohrachse und Visierlinie (wegen der Krümmung der Geschossbahn).
Autor: André Masson, Langenthal
Oktober 2017
1
Das Schiessen auf ein Flugzeug beruhte im WW1 in Deutschland auf den folgenden Vermessungen:
Entfernungsmesser
Stereoskopische Anpeilung des Flugzeuges, mit 1m bis 4m Messbasis. Blieb bis zum
zweiten Weltkrieg erhalten, wurde erst durch Radar-Distanzmessungen abgelöst
Höhenmesser
Graphische Ablesung der Flughöhe aus Schrägdistanz und Höhenwinkel
Stopuhr, Flakuhr
Misst je nach Flughöhe und Schrägdistanz die Geschossflugzeit, keine Ziffern
Auswanderungsmesser
Optisches Messgerät, misst die Verschiebung des Flugzeuges in der Geschossflugzeit, d.h. vom Abziehen der Kanone bis zum Treffpunkt.
Kommandotafel
Gibt zum spätest möglichen Zeitpunkt eine bessere Geschossflugzeit an
(in vielen Varianten, teils auch Kommando-Schieber genannt)
Erste Erfassung des Flugzeuges
Das folgende Vorgehen dürfte für die meisten der zahlreichen Konstruktionen zur Zeit des ersten
Weltkrieges gegolten haben:
Zuerst wird das Flugzeug vom Telemeter erfasst und eingemessen. Mit einem „Höhenmesser“ oder
„Pendelhöhenmesser“ am Ende der Telemeter-Röhre (siehe gleich unten) kennt man nach dieser
ersten Messung bereits die Schrägdistanz, die Kartendistanz, die Flughöhe, und den Höhenwinkel
zum Flugzeug. Unbekannt bleiben die Geschwindigkeit und der Flugzeugkurs. Per Zurufen werden die
nötigen Werte den folgenden Stellen weitergegeben: Vom Telemeter zum Höhenmesser gleich daneben, vom Höhenmesser zum Auswanderungsmesser und zur Kommandoscheibe (oder Kommandotafel), von dort zu den Geschützen. Nahe beim Höhenmesser und beim Auswanderungsmesser steht
noch der Mann mit der Stopuhr, der sein „STOP“ dem Auswanderungsmesser zuruft.
Es wird eine grosse Ordnung und Sorgfalt beim Zurufen bestanden haben, so dass alle Beteiligten ihre Werte richtig und
eindeutig und rechtzeitig erfahren haben. Wie das im Gefechtslärm alles noch funktioniert hat ? Wirklich kontinuierlich
lassen sich die Messwerte per Zurufen nicht übertragen. Statt Zurufen wurden auch schon Telephondrähte benutzt.
Das Telemeter ist eine lange, horizontal und beweglich auf dem Stativ aufgestellte Röhre, mit einer
Optik an jedem Ende. Das Flugzeug wird von beiden Enden her anvisiert, und mittels Koinzidenzoder Überlagerungsmethoden oder auch mit einem Raumbild-Eindruck und einer Vergleichs-Skala
(bei doppeläugigem Sehen) wird die Distanz um Flugzeug abgeschätzt. Zur Zeit des 1. Weltkrieges
sind Röhren von 2m und auch schon bis 4 m in Gebrauch gewesen. Im 2. Weltkrieg waren 3 Meter
(Schweiz) oder 4m (Deutschland) Standard – aber es wurden auch 8m- und 10m-Röhren fabriziert,
auf Schiffen bis 15 m. Je länger die Röhre, desto schwerfälliger wird sie bei raschen Drehungen. Der
Verfasser dieser Zeilen hat für die leichte und mittlere Flab in den Sechzigerjahren selber noch leichte
1.25m-Röhren erlebt, die zur Erhöhung der Geschwindigkeit und Wendigkeit direkt auf dem SchulterGestell getragen wurden (Stativ nur zum Abstellen und Ausruhen). Erst mit dem Aufkommen des
Radars sind die Distanzmessungen mit dem Telemeter ganz verschwunden.
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Prinzip des Höhenmessers: Am Ende des Entfernungsmessers (Telemeter-Röhre) hängt ein frei schwingendes
Pendel. Beispiel: Flugzeug steht gut 30° oberhalb math.
Horizont, der Mann am Entfernungsmesser ruft „60“ hm,
also 6 km Schrägdistanz. Das Flugzeug hat eine Höhe h von
ca. 3 km und eine Kartendistanz k von 5 km: Weitermelden!
Praktisch: Die Koordinatenlinien stehen nicht rechtwinklig
aufeinander, die Ablesungen erfolgen an der rechten und
linken Kante des hängenden Teiles. Hängend abgeschnitten
ist der Schutzdeckel. Durchmesser je nach der Röhre grob
geschätzt 10 cm (im 2. WK z.T. deutlich grösser).
Beide Bilder aus Ref. 4, p. 5 resp. p. 17.
Offenbar ist der direkte, stereoskopische Raumbild-Eindruck schneller abzulesen als ein Schrauben
und Nachdrehen bei Kehrbildgeräten, wo sich zwei Bilder überlagern resp. einander gegenüberliegen
müssen. Bei der Flab ist die Geschwindigkeit des Messvorganges von zentraler Wichtigkeit. Die Ausbildung und Zuverlässigkeit der Telemeter-Leute waren extrem wichtig. Zur direkten stereoskopischen Beurteilung der Distanz eigneten sich nicht alle, man musste die Leute sorgfältig aussuchen.
Pendel-Höhenmesser Bilder oben
Beim Verfolgen des Flugzeuges stellt der Telemeter-Mann automatisch den Höhenwinkel zum Flugzeug ein, durch Verdrehen der Röhre um ihre Längsachse. Am Ende der Telemeter-Röhre hängt ein
kleines Pendel senkrecht hinunter, womit sich – sobald die Schrägdistanz zugerufen wird – automatisch die Flughöhe und die Kartendistanz ablesen lässt, und der Höhenwinkel lässt sich auch gleich
numerisch weitermelden. Bei Bedarf wären also vier Messwerte vom Telemeter zur Kommandoscheibe und ev. auch zum Auswanderungsmesser weiterzumelden. Das Pendel wird bei seitlicher
oder unruhiger Bewegung der Röhre nicht ruhig hängen, sondern schwingen
Flak-Uhr zur Flugzeit-Bestimmung
Begriff Flak allenfalls später
Kennt man die Schrägdistanz und die Flughöhe, so ist die Geschossflugzeit bestimmt und aus den
entsprechenden Flugbahntafeln abzulesen. Da es nicht praktisch ist, in Tabellen oder in grossen
Papierbögen zu blättern, ist eine andere Lösung mit der Flak-Uhr gefunden worden: eine Art von
Handstopuhr, auf der sich die Flugzeit (ohne eine Zahl abzulesen) einfach bestimmen lässt. Sie hat
nur einen einzigen Zeiger, der in 12 oder 18 Sekunden einmal herumgeht. Auf dem Zifferblatt sind
krumme Linien aufgedruckt, jede Linie entspricht einer bestimmten Schrägdistanz. Die Uhr gibt an:
Geschossflugzeit als Funktion der Flughöhe bei der gewählten, ab Telemeter bestimmten Schrägdistanz. Die Abbremsung des Geschosses infolge Luftwiderstandes ist berücksichtigt.
Der Uhrenmann stellt die gemessene Flughöhe mit einer Art Irisblende ein, ähnlich wie beim Fotoapparat: je tiefer das Flugzeug fliegt, desto mehr verengt sich die kreisrunde Blende. Von „Start“ bis
„Stop“ lässt sich die Auswanderung messen – „Stop“ ist dann, wenn der Zeiger aussen am Rand der
verengten Irisblende die gewählte Schrägdistanz-Linie schneidet.
3
Uhr links: Von Carl Zeiss eingereicht beim
Kaiserlichen Patent-Amt; Brief dazu Juni
1916: Es sind wohl Phantasie-Variablen, ev.
zur Tarnung ? Krumme Kurven: „Geschwindigkeit des Flugzeuges“ 5 … 40 m/s, Irisblende mit Flughöhe 0 … 50 hm. Keine
Distanz wird verwendet, das gibt so für Flak
keinen Sinn. Die Variablen werden im Brief
„als Beispiel“ genannt. 5 m/s = 18 km/h!
Uhr rechts: Flak 8.8 cm, Gefechtsladung v0
= 790 m/s, ev. 1/3 Geschossflugzeit. Angeschriebene Kurven auf dem Zifferblatt
interpretiert als 20 bis 105 hm oder 2 bis
10.5 km Schrägentfernung. Irisblende:
Flughöhe bis 7 km.
Beide Bilder von Konrad Knirim, www.
Knirim.de, Brief-Wortlaut 1916:
http://www.vintagetime.de/index.php/Thread/5112-Carl-ZeissJena-Stopuhr/
Die verstellbare Iris-Blende ist schön sichtbar. Die Geschwindigkeiten 5 … 40 m/s sind
seltsam klein (Werte geschätzt). Die Zeit
wird gemessen ab Start bis zum äussersten
sichtbaren Punkt der angewählten Kurve.
Als Zahlwert lässt sich die Zeit nicht ablesen. Normale Flak-Uhr rechts: Krumme
Kurven entsprechen je einer Schrägdistanz.
Richtige Flak-Uhr: Je kleiner die Flughöhe,
desto stärker wird die Irisblende geschlossen.
In der Krümmung der Kurvenlinien auf dem
Zifferblatt wird die Geschossabbremsung
infolge Luftwiderstand berücksichtigt sein.
Die Präzision der „Start“ … „Stop“-Zurufe
wird nicht sehr gross gewesen sein – die
vielen Rufmeldungen kreuz und quer tun
das ihrige.
Bei kurzen Geschossflugzeiten werden die
Start-Stop-Fehler am Auswanderungsmesser nur sehr ungenaue Messungen
erlauben.
Der Uhrenmann steht direkt neben dem Auswanderungsmesser, wie aus alten Fotos ersichtlich ist.
Der Auswanderungsmesser misst, um wieviel sich das Flugzeug in der Geschossflugzeit seitlich und in
der Höhe bewegt (Winkelwerte). Üblich waren Messzeiten von einem Drittel der Geschossflugzeit.
Die Auswanderung wird dann automatisch wieder mit drei multipliziert. Der gemessene WinkelVorhalt geht anschliessend zur Kommandotafel, wo eine bessere Geschossflugzeit herausgelesen
wird, sowie die nötigen ballistischen Erhöhungen der Rohre (Krümmung der Geschossflugbahnen).
Die schon früh per Stopuhr bestimmte Geschossflugzeit und die gemessene Auswanderung gelten
NICHT vom Abschuss bis zum Treffpunkt, sondern alles zu einem früheren Zeitpunkt! In einer Angabe
gefunden: Nach der Messung der Auswanderung sollen exakt zehn Sekunden vergehen, zum Einstellen des Visiers an der Kanone, zum Tempieren des Zeitzünders, zum Laden der Kanone – dann wird
geschossen. In diesen zehn Sekunden muss an der Kommandoscheibe auch noch eine bessere
Geschossflugzeit gefunden werden, um den Zünder einzustellen – aber den Treffpunkt kennt man
noch gar nicht, um die endgültigen Vorhaltewinkel an den Geschützen einzustellen. Die früher gefundenen Auswanderungswerte für einen späteren Zeitpunkt unverändert an den Geschützen einzustellen, ist nicht richtig: die Werte der Auswanderung sind zeitabhängig, d.h. sie verändern sich
andauernd, die Geschossflugzeit ebenfalls. Die späteren Rechner des WW2 haben mathematisch
klarer gerechnet, die Treffpunkt-Prognose war andauernd aktuell!
Dann aber der Zeitzeuge, General der Flak-Artillerie AD Otto von Renz (Ref. 2, p. 51), Zitat gilt wahrscheinlich vor dem Auswanderungsmesser 17 oder sogar vor dem AM15:
„Solche Kommandotafeln waren für verschiedene Zielhöhen … bis 2500 m, für Entfernungen gestaffelt … bis 5000 m und für
Zielgeschwindigkeiten von 10, 20, 30, 40 m/s aufgestellt. In erster Linie sollten sie dazu dienen, die freien Schätzungen der
Vorhaltewerte und Umbildung zum Kommando durch Übungen zu erlernen. Beim Schiessen selbst konnte man die Tafeln
nicht verwenden, da sie nicht in der Kürze der Zeit vom Schiessenden hätten ausgenutzt werden können.“ Die hier angegebenen Geschwindigkeiten stimmen genau mit der oben abgebildeten Uhr (links) überein!?? Was fliegt denn so langsam ?
Sind das noch Ballone, Zeppeline ?? 10 m/s = 36 km/h, 30 m/s = 108 km/h
4
Ref. 2, p. 52: „Laufend wurden die Geräte verbessert, fast jährlich entstand ein verbessertes Gerät.“ Zur neuen Kommandoscheibe 1916: „Nur zögernd waren die alten Flak-Artilleristen bereit sich damit abzufinden, aber es brachte doch bessere
Ergebnisse.“
Der Auswanderungsmesser 17
Gesamtansicht, ca. 30 cm lang, auf Kopfhöhe auf
Stativ befestigt. Von links schaut der Beobachter
ins Okular, vorne links defekt das einzige Handrad zum Verstellen des Höhenwinkels. Rechts
schräg nach oben schaut man zum Flugzeug, die
vertikale Richtung des Blickwinkels ist per Handrad verstellbar. Das Gerät bleibt stets horizontal.
Blick ins Okular: Glockenförmig ein festes
Muster. Horizontal gebogen: Diese Linien
krümmen sich beim AM 17 anders, „je nach
dem eingestelltem Höhenwinkel“.
Bild: www.fernglasmuseum.at, genauere Adresse
siehe weiter unten.
Spiraliges, verschiebbares Muster von
aussen her gesehen.
Bild rechts, dort auch weitere:
http://www.monocular.info/blc-am17.htm
Bild ganz links: (beide Zeilen gehören zur
Adresse!)
https://www.flickr.com/photos/
81567686@N00/sets/72157621767350301/
Foto links auch bei: https://www.flickr.com/photos/dirk_bruin_vlieland/3734912626/in/photostream/
Aufgabe und Wirkungsweise des Auswanderungsmessers 17
Die Aufgabe ist klar, die Form des Liniennetzes noch nicht. Der Auswanderungsmesser hat zu messen, um welchen Winkel sich das Flugzeug am Himmel in der Geschossflugzeit vom Beobachter aus
verschiebt. Üblich war, die Messung während eines Drittels der (schon früh bestimmten) Geschossflugzeit laufen zu lassen, und die Ergebnisse abzulesen, die bereits mit drei multipliziert sind.
Okular-Bild aus Ref 1, p. 14: Die glockenförmigen Kurven stehen im
Okular fest; das zweite Muster ist ab 1917 verschiebbar „entsprechend dem Geländewinkel“, und scheint die Krümmung der Kurven
dem gewählten Geländewinkel (= Höhenwinkel) anzupassen. Das
Muster legt nahe, dass die Auswanderung als Paar von Zahlen angegeben wird: Vorhalt in der Seite / in der Höhe.
Würde der Auswanderungswinkel als eine einzige Zahl abgelesen,
gemessen in der schräg orientierten Flugebene, so wären parallele, verstellbare Linien der scheinbaren Flugrichtung anzupassen.
Das benötigt aber einen zweiten Einstellknopf. Das Flugzeug kann
bei festem Geländewinkel (= Höhenwinkel) in allen möglichen
scheinbaren Richtungen fliegen. Mit zwei separaten Einstellungen
wären der Höhenwinkel zum Flugzeug und die Neigung der Flugbahnkurve separat einzustellen – das ist nicht vorhanden.
Wie die beiden Auswanderungs-Winkel mit diesem Strichmuster abgelesen werden, bedarf der
Erklärung: Da verbergen sich noch Rätsel.
5
Die Flak-Stellung befinde sich im Zentrum der Kugel, als Koordinaten
werden Seitenwinkel (geogr. Länge) und Höhenwinkel (geogr. Breite)
benützt. Ein horizontaler Vorbeiflug macht in bestimmter Zeit mehr
Seitenwinkel, wenn der Höhenwinkel grösser ist (beim direkten Überflug gibt es in kürzester Zeit einen Sprung um 180°). Es ist hoffnungslos, mit einem festen Seitenwinkel-Gitter im Blickfeld (Glockenkurven,
oben) den Seitenvorhalt richtig abzuschätzen, denn die Abstände im
Seitenwinkel müssen vom Höhenwinkel abhängig sein. Das Blickfeld im
Okular ist in der Höhe und seitlich 8.4° (Fabrikation nach Feb. 1941),
d.h. etwa so breit wie die Abstände der 10°-Meridiane auf 33° Breite.
Die im Okular sichtbare Verengung der Seitenlinien findet erst auf
unvergleichlich grösseren Bereichen des Höhenwinkels statt.
Beim Okularbild des AM17 verengen sich die Intervalle der Seitenwinkel um ca. Faktor 1.5 pro 4°
höher gegen den Zenit, wie aus dem Bild abgelesen (Höhenwinkel aus dem Gesichtsfeld geschätzt).
Mathematisch müsste es auf Grund des Gradnetzes geben:
Faktor von 1.03 pro 4° (wenn das Flugzeug 20° Höhe über dem Horizont steht)
Faktor von 1.07 pro 4° (wenn das Flugzeug 45° Höhe über dem Horizont steht)
Faktor von 1.21 pro 4° (wenn das Flugzeug 70° Höhe über dem Horizont steht).
So direkt geht es also sicher nicht. Weiterer Versuch zur Interpretation der Glockenkurven: Steht das
Flugzeug tief am Horizont, so muss die Auswanderung ganz unten im Gesichtsfeld bestimmt werden
– steht es sehr hoch, so ist die Auswanderung ganz oben im Gesichtsfeld zu messen.
Die deutliche Zunahme der Breite eines Grades (oder sonstiger Einheit) ganz unten im Gesichtsfeld, wo sich nichts mehr
verändern sollte, passt überhaupt nicht zu solcher Not-Interpretation… eigentlich ist nichts verstanden. Dies nur in kleiner
Schrift, damit möglichst niemand merkt: Es stimmt da noch ganz anderes nicht in der Geometrie!
Wir wissen sehr wenig – womöglich sind diese spät produzierten Auswanderungsmesser (siehe den folgenden Text) gar
nicht zur Flugabwehr, sondern zu anderen Zwecken (ev. Panzerabwehr) gefertigt worden ??
Besser nachvollziehbar als die Glockenkurve ist dagegen die (je nach Höhenwinkel) variabel gestaltete Krümmung der Linien mit konstantem Höhenwinkel, also der Breitenkreise im Globus-Modell.
Das wird mit folgender Foto unten links dokumentiert: Gerade Holzbalken in vertikaler Wand = Fluglinien für Geradeausflug. Heller horizontaler Kreisbogen = Kreisflug um den Beobachter, überall mit
festem Höhenwinkel: das ist der einzige Flug, bei dem die Höhenwinkel-Koordinate fest bleibt. Die
Krümmung der Linien „fester Höhenwinkel“ im Gesichtsfeld des AM17 passt gut zu der Annahme,
dass wirklich die Koordinaten „Höhenwinkel und Seitenwinkel“ verwendet wurden.
Grobes Freihand-Modell: Vergleich gerader, horizontaler Flugbahnen mit einem Kreisflug (Höhenwinkel fest). Eine horizontale Gerade hat durchaus variable Höhenwinkel (Absenkung zum perspektivischen Fluchtpunkt)! Man schaut leicht von unten her in den
horizontalen weissen Kreis. Die Wand ist vertikal. Text dazu oben.
Ablesung an der Umfangstrommel des AM17: Links kann der
Höhenwinkel zum Flugzeug abgelesen werden, ändert laufend.
Linienschar: Umrechnung mal oder durch den cosinus des Höhenwinkels. Zahlen in 1/16 Grad. Ganz links das Handrad zur Einstellung des Höhenwinkels. Text dazu unten.
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An der Umfangs-Trommel des Auswanderungsmessers ist einerseits der Höhenwinkel zum Flugzeug
abzumessen, ganz links. Dazu muss das Flugzeug offensichtlich im Zentrum des Blickfeldes stehen.
Dann gibt es noch eine Linienschar, mit dem sich der Seitenvorhaltewinkel umrechnen lässt von der
„Horizontalebene“ zu einer „Schrägebene“ oder rückwärts (mal oder durch den cosinus des Höhenwinkels). Der Sinn und die Geometrie dieser Umrechnung ist nicht verstanden worden. Insbesondere
kann mit der „Schrägebene“ nicht die schräg im Raum stehende Ebene gemeint sein, die durch den
Flugzeugweg und den Beobachtungsstandort am Boden aufgespannt wird. Die Umrechnung des
Seitenwinkelvorhaltes ist stark vom geflogenen Kurs abhängig und kann nicht fest in Metall graviert
werden. Fliegt das Flugzeug direkt auf den Beobachter am Boden zu, gibt es keinen Seiten-Vorhalt,
fliegt es am Beobachter vorbei, so ist bei der Position „querab“ (kürzeste Distanz) der SeitenwinkelVorhalt maximal, vorher und nachher kleiner.
Bildquelle Internet: siehe nach den Quellenangaben, Bilder zum AM17.
Um Jahrzehnte verschoben – eine späte Nachgeburt. Wozu, wieso ?
Bilder von drei unterschiedlichen Exemplaren des AM 17 sind im Internet gefunden worden, alle mit
der Bezeichnung „blc“ (Codenamen Prinzip ab Nov. 1940, für Zeiss ab Feb. 1941, „Fertigungskennzeichen“), mit „T“ für „Transparent-Belag“, d.h. mit vergüteten Linsen (ab 1936), und alle mit dem
Reichsadler mit Hakenkreuz. Es können nicht alle diese Informationen zugleich falsch sein. Besonders
der Reichsadler hat im Kaiserreich noch ganz anders ausgesehen.
Bildquellen: Wie bei den Fotos des AM 17.
Unten das Okular, rechts ist das Handrad
Seltsam… der AM 17 ist schon 1916/1917 hergestellt worden – und dann nochmals über 20 Jahre
später, als die Zielvorrichtungen ganz anders funktionierten, als man indirekt richtete und als echte
Rechner im Betrieb standen ?? Standen noch viele alte Geschütze in Betrieb, die sich nicht durch
neuere Geräte ansteuern liessen, z.B. noch keine Folgezeiger oder Lampenkreise hatten, oder alte
Visiere ? Oder war der Mangel an den neueren Zielgeräten so gross, dass man Geräte aus dem 1.
Weltkrieg verwendete und sogar neu herstellen musste, um nur irgendwie schiessen zu können ?
Gemäss Ref. 1 p. 43 sind bis 1945 von Zeiss her insgesamt 4429 KdoGt zur Ablieferung gekommen (zerstörte muss man
davon abziehen, dasselbe bei den Geschützen).
Nach dem Lexikon-der-Wehrmacht: Produziert wurden 20‘750 Geschütze 8.8 cm oder ca. 5‘100 Batterien. Dazu kommen
noch die anderen Kaliber mit 10.5 (über 2600 Stück) und 12.8 cm (1129 Stück) Das sind natürlich Überschlags-Schätzungen,
so ergibt sich kein richtiges Bild. Es gab jedenfalls immer viel zu wenig Kommandogeräte – das liest man oft.
Ob das ein Grund war für die Spät-Produktion des Auswanderungsmessers aus dem Jahre 1917 ??
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Rätsel und Wunder zum Auswanderungsmesser 17:
Die Form der Linien im Okular-Gitternetz („Glockenform“) ist bisher nicht verstanden
Dass im oberen Teil des Blickfeldes mehr Grad pro Sek. zurückgelegt werden, stimmt qualitativ, aber quantitativ
überhaupt nicht. Dass unten im Gesichtsfeld die Kurven noch stärker ausbauchen, ist unverständlich.
Vgl. dazu den Kommentar bei Ref. 9 b, p.30
Seltsame Umrechnung zwischen horizontaler und schräger Ebene an der Umfangs-Trommel
Der Seitenwinkel-Vorhalt am AM 17 kann oder muss umgerechnet werden von der horizontalen Ebene in eine
schiefe Ebene… oder umgekehrt. Wozu das, was steckt dahinter ? Nichts verstanden.
Schwierige Ablesung zweier Messwerte Höhe/Seite im Gesichtsfeld des AM 17
Auf das STOP der Flak-Stopuhr müssen sofort zwei Messwerte abgelesen werden – das Flugzeug fliegt weiter,
lässt sich nicht anhalten. Die bequeme „Wandermarke“ des AM 16 gibt es jetzt nicht mehr (Vgl. p. 23).
Später Bau des Gerätes von 1917 mit der Markierung „blc“ ab Feb. 1941
Was hat man mit diesen Instrumenten im WW2 gemacht – als Richtvorgang und Kanonen ganz anders waren ??
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Kommandotafeln oder Kommandoscheiben / Kommandoschieber
Weil die Auswanderung schon früh bestimmt wird, muss möglichst spät vor dem Abschuss mit Hilfe
von Ablese-Kurven noch dies und jenes verbessert werden, insbesondere die Geschossflugzeit auf
einen aktuellen Wert gebracht; aber auch die Rohrerhöhung infolge der Krümmung der Flugbahnen
muss noch eingebaut werden. Bei frühen Geräten (z.B. Kommandotafel Jakob) sieht man oft die
Gesamtheit der gerechneten Geschossflugbahnen auf einer vertikalen, im Seitenwinkel beweglichen
Tafel aufgedruckt, auf der dann die Flugzeug-Koordinaten aufgetragen und die fehlenden Informationen abgelesen werden.
Es gibt Rechenscheiben in immer neuen Versuchen – ein Überblick und auch ein tieferes Verständnis
fehlt. Hier wird eine eher späte Kommandoscheibe zum Auswanderungsmesser 17 vorgestellt, sowie
weiter unten eine patentierte Idee aus Schweden, die sich einigermassen nachvollziehen lässt. Ob
das schwedische Modell praxistauglich war und je realisiert worden ist, bleibt fraglich.
Die schwedische Idee stammt nicht von Zeiss, ist ev. deswegen den spärlichen Beschreibungen entgangen. Ref. 1 behandelt
nur Zeiss-Produkte.
Die Kommandoscheibe zum Auswanderungsmesser 17 ist eine ca. 30 cm grosse Rechentafel, freihändig getragen am Handgriff. In den Zeiss-Archiven ist sie abgebildet zusammen mit dem „stabilisierten AM 17“ in einer Holzkiste (Stabilisierung: wahrscheinlich als Marine-Anwendung). Auf der
Scheibe prangt das NEDINSCO-Firmenzeichen – NEDINSCO wurde durch Zeiss 1921 in Holland gegründet, um trotz der Versailler Verträge Forschung, Entwicklung und Produktion zu ermöglichen, ev.
auch Import/Export. In einer Sammlung von Feldstechern mit Studium eines Zeiss-Kataloges wird das
gleiche aufgedruckte Firmenzeichen mit der Ortsbezeichnung „s‘ Gravenhaage“ (d.h. den Haag) auf
1931 datiert: http://www.binoculars-cinecollectors.com/html/body_unusual_page_8.html
Die hier besprochene und abgebildete Scheibe unterscheidet sich im Aussehen etwas von der Kommandoscheibe, die 1916
durch Otto Eppenstein zum „Peres AM 16“ konstruiert worden ist, dem Vorläufer des AM 17 (vgl. Ref. 1, p. 13 oder Ref. 2,
p. 53, meine beiden Bilder AM_ev16_CV). Das Grundprinzip ist etwa dasselbe. Lebenslauf O. Eppenstein: Ref. 1, p. 85/86:
Man musste seinen hochverdienten Namen in der Firma Zeiss totschweigen. Scheibe zu AM15: Siehe Seite 23.
8
Prinzip der damaligen Rechner, ca. 1916 bis nach 1921: Alle mathematischen Operationen sind zum Voraus und in ruhigen
Zeiten durchgeführt worden. Die Resultate werden graphisch so dargestellt, dass sie sich leicht und schnell entsprechend
der aktuellen Flugzeuglage auslesen lassen. Der Handgriff unten ist abgeschnitten. Bild: ZEISS-Archiv, Ref. 9c. Nach 1921
Bei dieser Scheibe geht es bei der Ausgabe nur um den Höhenwinkel und die Geschossflugzeit, der
Seitenwinkel wird nicht berücksichtigt. Die beiden grossen, gut ablesbaren Skalen zuäusserst zeigen
die gesuchten Werte an, die „Aufsatzentfernung“ ist ein Winkel. Die grossen Skalen sind mit dem
feinen Ring „Em. Entf.“ (Entfernungsmesser) fest verbunden. Die eine Seite der Scheibe bezieht sich auf
ein „Kommendes Ziel“, die andere Seite auf ein „Gehendes Ziel“. Diese Einstellungen sind zu tätigen:
a) Vom Entfernungsmesser her wird die Schrägdistanz gemeldet, welche durch Verdrehen des
feinen Ringes (und der grossen Skalen) eingestellt wird; Min 20 hm = 2 km, Max 80 hm = 8 km.
b) Vom Entfernungsmesser her kommt die Flughöhe, welche eingegeben wird durch Verschiebung
des Schlitz-Schiebers mit den beiden Zeigern aussen. Höhe: Min 1 km, Max 4.5 km.
c) Vom Auswanderungsmesser her kommt die gemessene Vertikal-Auswanderung, also die Änderung des Höhenwinkels des Flugzeuges in der Geschossflugzeit. Dieser Wert wird eingestellt durch
9
die Verdrehung des Schlitz-Schiebers, bis die seitlichen, etwas unscheinbaren Markierungen „Regler“
beim gemeldeten Wert liegen. Min 0 (stehender Ballon), Max 40 (Einheiten unklar, ev. 1/16 Grad).
Die beiden Skalenhälften links (Flieger tief) und rechts (Flieger hoch) sind nur eine einzige Anzeige.
Dieser Wert heisst hier „Regler“ – siehe weiter unten, siehe Anhang 2.
Die Umfangs-Trommel des AM 17 ist klar angeschrieben in den Einheiten 1/16 Grad, aber die Ablesung im Strichbild des
Okulares erfolgt in „Regler“ (vertikal) resp. in A‰ (1/6400) für die Seite. Umfangstrommel und dortige Umrechnung sind
nicht verstanden.
d) An den beiden entgegengesetzten Spitzen an den äussersten Skalen lassen sich die verbesserte
Zünderzeit auslesen, genannt „Brennlänge“, sowie der am Kanonen-Visier einzustellende Höhenaufsatz, der sich aus Flugzeug-Vorhalt und Ballistik zusammensetzt: Um so viel ist höher zu zielen, als
die Visierlinie zum Flugzeug. Benannt wird dieser Winkel mit „Aufsatz“ oder mit „Aufsatzentfernung“,
so wie der Zusatzwinkel beim Gewehr-Visier auch etwa als Distanz angeschrieben sein kann. Werte
für die Brennlänge: 6 bis 29 Sekunden. Werte für die Aufsatz-Entfernung: 1.5 bis 8 km.
Alle Zahlen beziehen sich auf 7.62 cm Flak-Munition: die „vorläufigen Schusstafeln wurden erschossen am November 1916,
Anfangsgeschwindigkeit 590 m/s“ (kleine Schrift links neben dem Zeiger für Treffentfernung). Es wird auch daran erinnert,
was in den Rechnungen vorausgesetzt wird: „10 sek Verzugszeit“. – Die Markierungspfeile in den seitlichen Lücken der
grossen Skalen sind die Enden des Flughöhen-Schiebers auf der anderen Seite, d.h. für „Gehendes Ziel“.
Im WW1 hat es erst Zünder auf Abbrennbasis gegeben zu haben, noch keine Uhrwerk-Zünder. Verstellbare Brennzünder
funktionieren so: Schlagbolzen / Zündhütchen / Schlagbolzenfeder werden beim Abschuss aktiviert. Das Zündhütchen entzündet einen Spiral-Pulverring variabler Länge, der langsam abbrennt. Beim Tempieren werden Ober- und Unterteil verdreht, so dass eine variable Länge des Pulverkanals entsteht. Schwierigkeit: Alterung / Feuchtigkeit des Pulvers / ev. Barometerdruck.
e) An der Treff-Entfernung wird abgelesen, ab welcher Distanz geschossen werden kann – erstmals
so etwas wie ein Treffpunkt, aber ohne Seite bzw. Seitenvorhalt; wohl nur approximativ.
Auffallend, seltsam, merkwürdig:
??? Nirgends geht die Geschwindigkeit des Flugzeuges in die Rechnung ein. Fliegt das Flugzeug
direkt auf die Stellung zu (der Vorhalt in Seite und in Höhe bleibt null), so kann die Distanz zum Treffpunkt nicht ohne die Geschwindigkeit ermittelt werden.
Man kennt nur die anfängliche Distanz, aber bei zehn Sekunden Wartezeit plus die Messzeit des AM, werden etwa 12 bis
15 Sekunden „verpasst“, in dieser Zeit fliegt ein Flugzeug mit 200 km/h etwa 600 bis 800 m weit.
??? Die Geschossflugzeit der Rechenscheibe beginnt erst bei sechs Sekunden, dort mit grossen
Zwischenräumen, d.h. eher geschätzt. Nimmt man als mittlere Geschossgeschwindigkeit in den
ersten sechs Sekunden ca. 470 m/s an, so legt das Geschoss in sechs Sekunden schon 2.8 km zurück.
Kommt das Flugzeug näher als diese 2.8 km zur Stellung, ist mit der Scheibe nichts mehr zu machen.
??? Bei kleinen Flughöhen (unter 1800 m) hängen die Treffentfernung, die Geschossflugzeit und
der Aufsatzwinkel sehr stark vom gemessenen Höhenvorhalt ab, bei grossem wie bei kleinem Höhenvorhalt. Ein leicht ungenau abgelesener Höhenvorhalt gibt sofort stark falsche Zünderzeiten und
Aufsatzwinkel.
??? Die verbesserte Geschossflugzeit und der Aufsatzwinkel werden an der Kommandoscheibe
errechnet aus den Angaben: Flughöhe und frühere Schrägdistanz zum Flugzeug, sowie HöhenVorhalt, 12 bis 15 Sekunden früher bestimmt. Das geht nicht ganz mit rechten Dingen zu und her,
denn zwei ganz unterschiedliche Flüge ergeben beide den Höhen-Vorhalt = 0: ein kreisförmiger
Rundflug um die Stellung, oder ein direktes, zentrales Anfliegen der Flab-Stellung, bei ursprünglich
gleicher Flughöhe, gleicher Schrägdistanz. Die Geschoss-Flugzeit ändert sich beim Kreisflug überhaupt nicht, beim direkten Anflug dagegen maximal. Die Kommandoscheibe gibt bei beiden Flügen
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dieselbe Geschossflugzeit und denselben Aufsatzwinkel (ausser etwas Fundamentales sei noch nicht
richtig verstanden worden). – Diese beiden Flüge sind ohnehin ausserhalb der Grundannahmen: h, v const.
??? Wind-Einfluss, Temperatureinfluss, oder Parallax-Korrekturen lassen sich nicht berücksichtigen,
es sei denn durch sehr freihändige Erfahrungs-Korrekturen, die ganz am Schluss noch dazu-geschätzt
werden.
??? Die Benennung des Höhen-Vorhaltes mit „Regler“ mag bedeuten, dass man das seltsame
Koordinatensystem mit „Regler“ (Höhe) und „Schieber“ (Seite) verstehen sollte, siehe Anhang 2.
Hat dieses System nur einen Bezug zum lokalen Kanonen-Visier, so kann sich der Verfasser vorstellen, dass ev. eine sinnvolle, subtile Überlegung dahinter steht. Wäre der Anspruch aber auf eine Orientierung der ganzen Flak-Situation, mit
Flugzeug, Zenit, Beschiessung etc., muss der Verfasser aufgeben – er sieht einfach keinen Sinn hinter diesem Koordinatensystem.
Hier wird mit Neugier und Interesse untersucht, wie diese Rechenoperationen funktionieren, und ob
sie sich bei speziellen Flügen eignen oder nicht. Das ist jedoch keine Würdigung der Gesamtleistung:
Wie sich die Methode als numerische Näherung und im ganzen Flak-Betrieb bewährt hat, kann heute
kaum mehr beurteilt werden. Es fehlt jedes Wissen um die zusätzlichen Regeln und Vorbehalte und
freihändigen Korrekturen, die den Menschen damals geläufig waren. In Ref. 4 (p. 51, 54) ist überliefert, dass es damals grosse Erfahrung gebraucht habe zu einer erfolgreichen Feuerleitung.
Mit den heutigen Vorstellungen davon, was ein Rechner zu leisten hätte, kann ein hundertjähriges
Gerät nur schwer beurteilt werden.
Immer bemerkenswert: Alle diese Kurven und Diagramme sind ausnahmslos von Hand errechnet
worden, wie auch die Geschossflugbahnen selber. Es gab noch keine Analogrechner, keine Digitalrechner, nur Rechenschieber, ev. Additionsgeräte und Papiere. Zwanzig Jahre später beginnen erste
Versuche mit mechanischen Analog-Flugbahn-Rechengeräten, siehe die Arbeit „GeschossflugbahnRechner“ in dieser Serie, in der je ein deutsches und ein schweizerisches Gerät vorgestellt werden.
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Prinzip und Ablauf der Flugzeug-Vermessung, von der Erfassung bis zum Schuss:
> Erfassung des Flugzeuges mit dem Entfernungsmesser, dann auch mit dem Kanonen-Visier.
> Höhenbestimmung mit Pendel-Höhenmeter, sowie Schrägdistanz (oder Horizontaldistanz)
Ev. erst ab sinnvoller Entfernung.
> Flak-Stopuhr auf Distanz und Flughöhe eingestellt Ergibt eine erste, ungenaue Geschossflugzeit zum
Flugzeug, nicht zum Treffpunkt
> Messung der Auswanderung
Während 1/3 der ungenauen Geschossflugzeit.
Gibt bei nahen Flugzeugen kurze Zeiten und hohe
Fehler!
Zwei Koordinaten-Differenzen schnell ablesen,
Werte weitermelden an Kan. und an KdoTafel
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> Seiten-Vorhalt am Kanonen-Visier einstellen
zusätzlich zur dauernden Flz.-Verfolgung
Zehn Sekunden verbleiben, in dieser Zeit muss erfolgen:
>
Ablesen an der Kommandotafel:
Bessere Geschossflugzeit
Vertikal-Winkel zum Treffpunkt,
inkl. ballistische Erhöhung
Werte weitermelden an Geschütze
>
Einstellen an den Geschützen:
Tempieren der Geschosse, Laden der
Geschütze
Aufsatz-Winkel am Visier (Höhe) neu
einstellen, zusätzlich zur dauernden Verfolgung
> Abziehen der Geschütze - Schuss! -- bereits vorher wahrscheinlich mit neuer Distanzmessung beginnen.
Eigene Rechnung… und Fehler-Abschätzung
Dass die Auswanderung als empfindlichste Grösse zehn Sekunden vor den letzten Operationen abgeschlossen werden
muss, also noch früher begonnen, irritiert etwas, denn nach weiterem Flugweg stimmen die Werte nicht mehr. In einem
Modellflug wurde von Hand abgeschätzt, was die zu früh ermittelte Auswanderung für einen Fehler ergibt: Flughöhe 2000
m, Geschwindigkeit 180 km/h, seitlicher Abstand der Kartenprojektion 1.5 km, Erste Erfassung des Flugzeuges 6 km, 4 km,
2km, 0 km vor dem Wendepunkt und 2 km nach dem Wendepunkt.
Resultat: Der Fehler (Unterschied zwischen richtigem und zu frühem Vorhalt) ist erstaunlich gering, und im Winkel am
grössten, wenn das Flugzeug nahe bei der Flak-Stellung ist. Bei früherer oder später Erfassung ca. 0.1° Fehler, in der Mitte
ca. 0.5° Fehler, die Handrechnung war aber bezügl. richtigem Treffpunkt stets ziemlich unsicher!
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Verständlich dargestellte Idee zu einer neuen Art von Treffpunkt-Prognose:
Deutsches Reich, Reichspatentamt
Reichspatent Nr. 374514 / Carl Oscar Clémentz in Malmö, Schweden
Gerät zum Bestimmen der Lage und der Bewegung eines Gegenstandes im Raum
Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. März 1917 an
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Ab jetzt frei formuliert, nicht nach dem Wortlaut des Patentes – nur die Bilder sind Originale aus der Patentschrift.
Ob ein solches Gerät je konstruiert und eingesetzt worden ist, bleibt unbekannt.
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Überblick:
Mit einem Hauptgerät A und einem Nebengerät B (ca. 5 km entfernt) wird dasselbe Flugzeug anvisiert, beide Male mit einem Fernrohr. Bei A ist eine gedruckte Flugbahntafel (mit allen Abschusswinkeln, mit allen Geschossflugzeiten) in der Vertikalebene aufgestellt, die zum Flugzeug zeigt, d.h.
seitlich beweglich. Durch eine elektrische Verbindung mit wahrscheinlich sehr vielen Drähten und
zahlreichen Elektromagneten wird erreicht, dass die Stange 5 ab Stativtisch E immer parallel zur seitlichen Visierstellung des Fernrohres in B steht. Senkrecht über dem Punkt F befindet sich bei G die
massstäblich verkleinerte Version des Standortes des Flugzeuges. Die beiden Fernrohre fahren dem
Flugzeug laufend nach.
Bekannt ist somit:
Übersicht mit Hauptgerät links, zweitem Fernrohr B rechts (ca. 5 km entfernt).
Bei D ist das Flugzeug echt, bei G ist der massstäblich verkleinerte Ort des Flugzeuges. Lineal 5 ist parallel zu B-Dh. Die Parallelstellung erfolgt mittels zahlreicher Elektromagnete (Batteriesymbol rechts von Stativ E). Diese Parallelstellung
wird nur im schweizerischen Patent beschrieben, nicht im deutschen.
Schrägdistanz (ganz ohne Telemeter!),
Flughöhe, Horizontaldistanz
Hauptgerät perspektivisch: Flugbahntafel vertikal, darunter horizontal die Skala 58 für Seitenvorhalt und
bessere Flugzeit (oben links, Kreise). Unter Punkt G
wird auf Ebene 27 die Flugrichtung aufgezeichnet mit
Stift 26, der mit Uhrwerk periodisch angehoben wird.
Unter dem Punkt G (Modell-Flugzeug-Ort) befindet sich ein Schreibstift, der auf der Unterlage 27
eine Spur schreibt: Kartenprojektion des Flugweges. Der Stift wird durch ein Uhrwerk mit Nockenrad
jede Sekunde kurz angehoben, so dass eine Lücke in der Spur entsteht.
Bekannt ist somit:
Kompasskurs des Flugzeuges
Horizontale Geschwindigkeit, praktisch
bei Ballonbeobachtungen, für Windvermessungen
Oberhalb der Schreibunterlage 27 befindet sich eine waagrechte Zwischenskala 58, mit eingezeichneten Seitenwinkel-Vorhaltelinien sowie kreisförmigen Flugzeiten-Linien. Ein kleiner Massstab 57
stellt sich immer parallel zum Flugzeugkurs ein, da von unten her eine seitlich drehbare Schlepprolle
64 sie immer in Flugrichtung einstellt. Oberhalb der Schlepprolle 64 befindet sich das Uhrwerk 33 mit
Noppenrad 69/70, welche einerseits den Schreibstift periodisch abhebt, andererseits durch wechselseitiges Andrücken verschiedener Teile den Zeiger 65 auf der Skala 67 periodisch auf die aktuelle
Flugzeug-Geschwindigkeit schiebt, die dort ablesbar wird.
Bekannt ist somit:
Flugzeug-Geschwindigkeit
Richtung vom Flz zum Vorhaltepunkt
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Schreibstift 26 unter dem Flz-Bildpunkt. Uhrwerk 33 hebt mit Noppenrad
69/70 den Stift regelmässig von der Schreibspur ab. Schlepprolle 64 und
Noppenrad bedienen den Geschwindigkeitsmesser mit Zeiger 65, Skala 67.
Abb. 6 weiter oben, rechts: Zeigerrad 66 wird periodisch an 64 angedrückt.
Lineal 57 steht immer parallel zur Flugzeugspur, mitgenommen durch Schlepprolle 64. Darauf wird der Vorhalt abgemessen. Massiver Fuss mit Elektromagneten zur Parallelstellung von Lineal 5 mit Grundriss von Fernrohr B.
Figuren aus der Patentschrift
Die Geschossflugzeit zum beobachteten Ort des Flugzeuges (also nicht zum Treffpunkt!) lässt sich an
der Flugbahntafel ablesen. Mit der Flugzeit und der Flugzeuggeschwindigkeit lässt sich auf Massstab
57 (parallel zum Flugzeugkurs) durch externe Multiplikation der Vorhalt und dadur