[Populärwissenschaft der chinesischen Militärtechnologie] Von "nichts zu nichts" bis "das Ziel aus hundert Schritten Entfernung treffen", die Entwicklung des Panzerartillerie-Zielens

Während des brutalen Grabenkriegs im Ersten Weltkrieg konstruierten und experimentierten sowohl die Alliierten als auch die Mittelmächte mit ihren eigenen Panzern, und es kam zur ersten Panzerschlacht der Menschheitsgeschichte. Panzer gelten in vielen Ländern als äußerst wirksame Panzerabwehrwaffen. Aufgrund der Schwerkraft muss die Flugbahn der Hauptkanone des Panzers jedoch gekrümmt sein, und je langsamer die Munition fliegt, desto gekrümmter ist die Flugbahn. Bei der Mission zur Unterstützung der Infanterie kann, wenn der erste Schuss fehlschlägt, ein zweiter Kalibrierungsschuss abgegeben werden. In brutalen Panzerschlachten können sich robuste Panzer jederzeit in „Stahlsärge“ verwandeln, daher ist eine genaue Entfernungsmessung äußerst wichtig.

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Als Lösung für die ersten Panzer wurde das Merken und Vergleichen der Zielgrößen zu einer wichtigen Lösung. Bereits im Mittelalter hatten die Benutzer von Belagerungsmaschinen gelernt, mit dem Daumen die Entfernung zum Ziel grob abzumessen. Dieses System wurde später durch das genauere Granular-Entfernungssystem ersetzt, das in allen modernen Militärteleskopen verwendet wird. Um eine präzise Entfernungsmessung zu erreichen, müssen Sie die Breite des Ziels im Sichtfeld messen und diese dann mit der bekannten tatsächlichen Größe des Ziels vergleichen, um die Entfernung grob abzuschätzen. Diese Beobachtungsmethode wird häufig von der Artillerie verwendet und natürlich auch bei Panzern angewendet. Allerdings ist es nicht einfach, in einem engen Becken die Arme auszustrecken. Um Entfernungen mit einem Teleskop zu messen, muss man sich einerseits die Größe des Ziels merken und andererseits in einem holprigen Becken präzise Messungen durchführen, was sehr schwierig ist.

(Das Bild zeigt die Entfernungsmessskala des Schützenpanzers M2/M3. Quelle: Expertendatenkarte)

Um diese Probleme zu lösen, wurde die Fadenkreuz-Entfernungsmessung entwickelt. Als Alternative zur Nahbereichsentfernungsmessung wählt die Fadenkreuzentfernungsmessung eine gängige Zielgröße aus: Beispielsweise 1,7 Meter von der Oberseite des Kopfes einer Person bis zu den Fußsohlen oder 3 Meter Höhe bei einem Panzer. Dabei werden eine Bodenlinie und eine diagonale Linie gezeichnet, um jeweils auf die Unterseite und Oberseite des Ziels zu zielen. Wenn die Unterseite des Ziels mit der Bodenlinie übereinstimmt und die Oberseite zufällig auf der gleichen Höhe wie ein Punkt auf der diagonalen Linie liegt, können Sie den oberen Wert ablesen und ihn als Referenz für das Schießen verwenden. Dieses Verfahren zur Entfernungsmessung ist weit verbreitet, lässt sich recht einfach herstellen, ermöglicht eine relativ genaue Entfernungsmessung und ist zudem sehr bequem in der Anwendung. Die meisten Panzer im Zweiten Weltkrieg nutzten diese Entfernungsmessungsmethode, mit der sich die Entfernung zum Zielpanzer schnell und genau bestimmen ließ.

(Das Bild zeigt das Zielfernrohr 1P59 im Spiel, mit dem sich durch Anpassen der Vergrößerung Entfernungen messen lassen. Bildquelle: Bilibili)

Mit der Weiterentwicklung der optischen Technologie sind auch einige fortschrittlichere Methoden zur Entfernungsmessung mit Fadenkreuzen entstanden. Einige Panzer und Panzerabwehrkanonen verfügen über optische Visiere mit einstellbarer Vergrößerung, mit denen sich die Größe des Ziels im Sichtfeld vergrößern oder verkleinern lässt. In diesem Fall kann eine Okularplatte ohne Zoomfunktion verwendet werden, auf der ein Kreis eingezeichnet ist. Wenn der Zielpanzer in den Kreis passt, entspricht das Zoomverhältnis der richtigen Entfernung. Dadurch wird das Zielfernrohr auf eine zum Zielen besser geeignete Vergrößerung eingestellt und Sie können sogar ein weiteres Fadenkreuz und eine Vergrößerungseinstellung im Gestänge vornehmen. Sobald sich das Ziel innerhalb des Kreises befindet, ist der genaue Mittelpunkt des Kreises der Vorzielpunkt der parabolischen Flugbahn, was direktes Schießen und eine viel schnellere Reaktion ermöglicht.

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Allerdings stehen sowohl das Zoomverhältnis als auch das allgemeine Fadenkreuz vor dem gleichen Problem: Sie können nur auf den „genauen“ Zielpanzer schießen. Wenn das Fadenkreuz für den großen Panzer „Königstiger“ ausgelegt ist, aber den nur menschengroßen Typ 94 „Bean Tank“ treffen muss, kommt es leicht zu Fehlern bei der Entfernungsmessung, die nur schwer zu korrigieren sind. Gleichzeitig ist auch die Genauigkeit der Fadenkreuzentfernungsbestimmung relativ begrenzt. Bei panzerbrechenden Geschossen mit höherer Anfangsgeschwindigkeit verläuft die Außenballistik eher geradlinig, der Rechenaufwand ist relativ gering und die Trefferquote akzeptabel. Wenn eine stärkere Granate abgefeuert wird, ist ihre Genauigkeit für den tatsächlichen Kampfeinsatz nahezu wertlos. Aus diesem Grund haben viele Länder mit der Erforschung der Installation von Entfernungsmessern in Fahrzeugen begonnen.

(Das Bild zeigt den 15-Meter-Basislinien-Entfernungsmesser des japanischen Schiffs Yamato, der eine gute Genauigkeit bei Langstreckenmessungen aufweist. Bildquelle: Sohu)

Die Geschichte mechanischer Entfernungsmesser ist lang. Von den tragbaren Entfernungsmessern während des Japanisch-Chinesischen Krieges 1894–1895 bis zu den kombinierten Bild- und Stereoentfernungsmessern während des Ersten Weltkriegs ist ein halbes Jahrhundert vergangen. Während des Zweiten Weltkriegs kam eine Reihe mechanischer Entfernungsmesser mit schnelleren Reaktionsgeschwindigkeiten auf den Markt, beispielsweise Luftentfernungsmesser, die in der Marine weit verbreitet waren. Unabhängig davon, ob es sich um einen stereoskopischen Entfernungsmesser oder einen kombinierten Bildentfernungsmesser handelt, ist es erforderlich, dass zwischen den beiden Beobachtungspunkten ein beträchtlicher Abstand besteht, damit die Entfernung über die Winkeldifferenz des Objektivs berechnet werden kann. Für die Marine ist der Abstand zwischen dem vorderen und hinteren Mast natürlich ausreichend, so dass es kein Problem darstellt, ein überbreites Gerät direkt zu installieren. Für die Armee beträgt die Breite eines Panzers jedoch weniger als 4 Meter. Selbst wenn an beiden Enden des Panzers Entfernungsmesser angebracht sind, ist die Genauigkeit nicht optimal.

(Das Bild zeigt die Entfernungsmessverfahren des optischen Entfernungsmessers, das obere ist das kombinierte Abbildungsverfahren und das untere ist das stereoskopische Verfahren. Bildquelle: Zhihu)

Sowohl die USA als auch Nazi-Deutschland versuchten dies während des Zweiten Weltkriegs. Sie versuchten, einen Entfernungsmesser am Panzer anzubringen, um die Fähigkeit zum Einsatz auf lange Distanz sicherzustellen, oder sie gingen noch einen Schritt weiter und verknüpften die Messwerte des Entfernungsmessers direkt mit der Höhensteuerung der Artillerie, wodurch die Skala automatisch für Schüsse auf lange Distanz gebunden wurde. Dieses Design wurde nach dem Zweiten Weltkrieg beliebter. Die Sowjetunion installierte einst einen unabhängigen kombinierten Bildentfernungsmesser für den Kommandanten der selbstfahrenden Artillerie Su-122-54. Während des Gefechts war der Kommandant dafür verantwortlich, die Entfernung zu messen und sie dem Richtschützen zu melden. Die Vereinigten Staaten verwendeten beim M48-Panzer stereoskopische Entfernungsmesser. Der stereoskopische Typ war zwar genauer als der kombinierte Bildtyp, erforderte jedoch mehr Training und war anfälliger für visuelle Ermüdung, sodass man bei späteren verbesserten Modellen wieder auf den kombinierten Bildtyp umstieg. Frankreich hat die Linsenpositionen des Entfernungsmessers an beiden Enden des Turms des Panzers AMX-30 eingerichtet, sodass der Entfernungsmesser durch den gesamten Turm verlaufen kann, um die maximale Entfernungsbasislinienlänge zu erreichen.

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Obwohl in den frühen Tagen des Kalten Krieges versucht wurde, Panzer mit optischen Entfernungsmessern auszustatten, war der Automatisierungsgrad dieser Geräte zu gering und die Schussgenauigkeit hing hauptsächlich von menschlichen Fähigkeiten ab. Beim Schießen von einem Objekt zum anderen kann die Wirkung noch immer gut sein, bei Zielen mit Höhenunterschieden und beim Schießen auf bewegliche Ziele ist die Wirkung jedoch sehr gering. Gleichzeitig weist der optische Entfernungsmesser eine geringe Entfernungsgenauigkeit auf. Bei einem kombinierten Bildentfernungsmesser mit einer Basislinie von 1–1,5 Metern kann der Fehler innerhalb von 6 Kilometern plus oder minus 7 % betragen. Wenn zwischen dem Ziel und dem Panzer ein Höhenunterschied besteht, kann das Ziel leicht verfehlt werden. Um dieses Problem zu lösen, entschieden sich Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern für die Methode, den feindlichen Panzer zunächst zu „treffen“ und dann die Entfernung zu ermitteln.

Die erste Waffe, die zum „Treffer“ feindlicher Panzer eingesetzt wurde, waren Maschinengewehrkugeln. Die Briten befestigten koaxial neben der Artillerie ein schweres 12,7-mm-Maschinengewehr und verwendeten spezielle Geschosse, sodass die Flugbahn der Artillerie sehr ähnlich war. Die abgefeuerte Spezialkugel zur Entfernungsmessung sendet in einer bestimmten Entfernung Licht aus. Die ungefähre Entfernung lässt sich ermitteln, indem man berechnet, wie oft die Munition Licht aussendet, bevor sie einschlägt. Anhand der Flugbahn des Maschinengewehrs lässt sich außerdem abschätzen, ob der Zielpunkt der Artillerie zu niedrig oder zu hoch ist. Wenn die Maschinengewehrkugel den Panzer genau treffen kann, dann ist die Flugbahn der Artilleriegranate ungefähr dieselbe. Diese Bauart wird auch bei rückstoßfreien Infanteriegeschützen verwendet, die mit einem 12,7-mm-Entfernungsmesser abgefeuert werden. Wenn es den Panzer treffen kann, bedeutet das, dass die Flugbahn genau ist, andernfalls muss sie angepasst werden. Allerdings ist der Schuss eines 12,7-mm-Maschinengewehrs ziemlich laut und ein Treffer würde das Ziel definitiv enttarnen. Der Feind wird alles tun, um auszuweichen, und der Schütze muss neu zielen, um das Ziel mit der Hauptkanone zu treffen.

(Das Bild zeigt einen T-62-Panzer, der mit einem Radar-Entfernungsmesser ausgestattet ist. Bildquelle: Baidu Post Bar)

Dem Versuch, das Ziel mit einer „Kugel“ zu treffen, folgt der Versuch, das Ziel mit Radarwellen zu „treffen“. Die Sowjetunion modifizierte experimentell mehrere T-62-Panzer und installierte riesige Radarsendeantennen. Theoretisch wird das Echo des Metallpanzers zur Sendequelle reflektiert, solange das Radar auf den feindlichen Panzer gerichtet ist. Anhand der für das Echo benötigten Zeit wird die Entfernung zwischen Panzer und Ziel berechnet. Es muss gesagt werden, dass der sowjetische Versuch beinahe erfolgreich gewesen wäre. Die Entfernungsmessungsgeschwindigkeit des Radar-Entfernungsmessers ist weitaus höher als die des optischen Entfernungsmessers. Theoretisch kann der Radar-Entfernungsmesser direkt mit der Panzerartillerie verbunden werden, was die Berechnung der Flugbahn und die Anpassung der Artilleriehaltung sehr bequem macht. Radar-Entfernungsmesser sind jedoch recht sperrig und teuer in der Herstellung. Die freiliegende Radarantenne kann sehr leicht durch schwere Maschinengewehre oder sogar Gewehre zerstört werden und es ist völlig unmöglich, sie als Verbrauchsmaterial zu verwenden.

(Das Bild zeigt das am T-72-Panzer installierte Tagesschützenfernrohr, das die Funktion eines Laser-Entfernungsmessers integriert. Bildquelle: Zhihu)

Letztendlich wurde der Laser zum praktischsten Mittel zur schnellen Entfernungsmessung. Aufgrund der geringen Größe der Laserquelle und der relativ geringen Leistung des Entfernungsmesserlasers kann dieser problemlos in das Feuerleitsystem des Panzers integriert werden. Der Panzer feuert einen Laserstrahl auf das Ziel ab, der den Laser natürlich reflektiert und vom Empfangsende des Entfernungsmessers erfasst wird. Die Entfernung zum Ziel wird anhand der Zeit berechnet, die der Laser benötigt, um das Ziel zu „treffen“. Obwohl sich Licht mit extrem hoher Geschwindigkeit bewegt, stellt es für die Elektroniktechnologie des Kalten Krieges kein Problem mehr dar. Allerdings ist auch der Laser-Entfernungsmesser nicht perfekt. Schließlich ist der Laser des Panzers gestreut. Beim Durchgang durch Blätter und Gras wird das Laserecho auf dem Gras erzeugt und vom Entfernungsmesser erfasst. In komplexeren Umgebungen müssen Panzerschützen das Echo richtig wählen. Wenn Sie beispielsweise in einem dichten Wald auf einen feindlichen Panzer treffen, können Sie mit dem zweiten Echo den von Blättern und Hindernissen reflektierten Laser herausfiltern und die richtigen Entfernungsparameter des Panzers ermitteln. Da die Laserentfernungsmessung extrem schnell ist, kann die Entfernung bei Problemen mit der Entfernungsgenauigkeit erneut gemessen werden, bis ein zuverlässiger Entfernungswert ermittelt wird.

Das Problem der Panzerreichweite wurde schließlich durch die kontinuierliche Erfindung neuer Technologien in den letzten hundert Jahren gelöst. Bei der Anpassung der vertikalen Haltung der Artillerie verfügt der Panzer endlich über die Fähigkeit, die Vorlaufzeit automatisch zu berechnen. Allerdings ist die Berechnung der Steigung in horizontaler Richtung wesentlich schwieriger.

Produziert von: Science Popularization China

Produzent: Guangming Online Science Department

Autor: Huang Tian (Caidongqing Wissenschafts- und Technologie-Innovationsteam)

Rezensionsexperte: Liu Xiaofeng (leitender Autor für Militärwissenschaften)

Planung: Jin He