DE2252301C2 - Device for stabilizing the aiming and aiming of a movable organ - Google Patents
Device for stabilizing the aiming and aiming of a movable organInfo
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- F41—WEAPONS
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- F41G3/00—Aiming or laying means
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stabilisieren des Zielens und Richtens, die insbesondere für das Schießen in Fahrt von Panzerfahrzeugen aus bestimmt ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for stabilizing aiming and aiming, which is particularly suitable for Shooting while moving from armored vehicles is determined according to the preamble of claim 1.
Das Schießen in Fahrt vor. Panzerfahrzeugen aus ist ein sehr schwieriges Problem. Es muß nämlich eine Richtpräzision gewährleistet sein, die unabhängig von den Bewegungen des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Trägheit des Turms wesentlich besser als '/ία*> Bogengrad ist. Es müssen daher RichtsyMeme mit sehr großer Leistung angewendet werden, doch entstehen dann Probleme hinsichtlich der Ansprechschwelle, der Bandbreite und der Linearität, die schwierig zu lösen sind.Shooting ahead. Armored vehicles off is a very difficult problem. A directional precision must be guaranteed that is significantly better than '/ ία *> degrees of arc, regardless of the movements of the vehicle, taking into account the inertia of the tower. Directional systems with very high performance must therefore be used, but then problems arise with regard to the response threshold, the bandwidth and the linearity, which are difficult to solve.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung füi die Stabilisierung des Zielens und Richtens, mit dem diese Probleme gelöst werden, und die sogar dann ein sehr präzises Schießen in Fahrt ermöglicht, wenn der Turm nicht vollkommen stabilisiert ist.The object of the invention is to provide a device for stabilizing aiming and Judging, with which these problems are solved, and which even then a very precise shooting in motion if the tower is not fully stabilized.
Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung für die Stabilisierung des Zielens und Richtens mit einem Visierorgan, das von einem zu richtenden beweglichen Organ getragen wird, das seinerseits auf einem beweglichen Träger befestigt ist, und mit Detektororganen für die Stabilisierung des zu richtenden beweglichen Organs dadurch gekennzeichnet, daß das Visierorgan dem zu richtenden beweglich;") Organ durch eine breitbandige Folgeregelanordnung nachgeregelt wird, die von den Detektororganen gesteuert wird.According to the invention there is an apparatus for stabilizing aiming and aiming with a Visor organ that is carried by a movable organ to be directed, which in turn on a movable carrier is attached, and with detector elements for the stabilization of the moving to be directed Organ characterized in that the visor is movable to the target to be directed; ") organ by a broadband follow-up control arrangement is readjusted, which is controlled by the detector elements.
Diese große Bandbreite ist vorzugsweise wenigstens zwei- bis dreimal größer als die Bandbreite der Folgeregelorgane des zu richtenden beweglichen Organs.This large bandwidth is preferably at least two to three times greater than the bandwidth of the Subsequent regulating organs of the movable organ to be directed.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigtAn embodiment of the invention is described by way of example with reference to the drawing. In it shows
F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Höhenwinkel-Richtsystems für die Kanone eines Panzerfahrzeugs undF i g. 1 is a schematic view of an elevation angle aiming system for the cannon of an armored vehicle and
F i g. 2 ein Schaltbild der Folgeregelanordnung der Visiereinrichtung bei der Stabilisierungsvorrichtung.F i g. 2 is a circuit diagram of the sequence control arrangement of the sighting device in the stabilization device.
Fig. I zeigt eine Kanone 1, die um eine horizontale Höhenwinkelachse 2 schwenkbar gelagert ist. Ein mit der Kanone verbundener Zahnsektor 3 wird von einem Richtkasten 4 betätigt, der von einer Antriebsvorrichtung 5 (magnetischer Koppler. Elektromotor usw.) angetrieben wird.Fig. I shows a cannon 1, which around a horizontal Elevation angle axis 2 is pivotably mounted. A tooth sector 3 connected to the cannon is of a Straightening box 4 actuated, which is driven by a drive device 5 (magnetic coupler, electric motor, etc.) is driven.
Die Kanone trägt ein Kreiselmeßgeräi 6. das die Winkelgeschwindigkeit der Höhen winkel-Drehbewegung in bezug auf absolute Achsen mißt. Sie trägt ferner ein Visiersystem 7. dessen optische Achse gegenüber der Achse der Kanone um einen bestimmten Winkel verstellt werden kann, beispielsweise eines mit Hilfe von Servomcchanismen gesteuerten Prismenablenkgeräts. Der Winkel zwischen der Kanonenachse und einer absoluten Bezugsrichtung soll mit <\κ und der Winkel zwischen der Visierlinie und der gleichen absoluten Bezugsrichtung mitAv bezeichnet werden.The cannon carries a Kreiselmeßgeräi 6. which measures the angular velocity of the altitude angular rotary movement with respect to absolute axes. It also carries a sighting system 7, the optical axis of which can be adjusted by a certain angle with respect to the axis of the cannon, for example a prism deflection device controlled with the aid of servo mechanisms. The angle between the gun axis and an absolute reference direction should be denoted by <\ κ and the angle between the line of sight and the same absolute reference direction as Av.
Nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wirdAccording to the embodiment of the invention
die Kanone mit Hilfe des Kreiselmeßgeräts stabilisiert, und die Visierlinie wird mit Hilfe des gleichen Kreiselmeßgeräis stabilisiert. Man erhält dadurch eine Stabilisierung der Visiereinrichtung, die wegen der großen Bandbreite der Visier-Servomechanismen und der bereits gedämpften Bewegungen der die Visiereinrichtung tragenden Kanone sehr viel besser als die Stabilisierung der Kanone ist. Der Schütze kann dadurch sein Ziel sehr gut anvisieren. Er hält sein Fadenkreuz auf dem Ziel, und ein Vergleichssystem läßt das Abfeuern des Schusses erst dann zu. wenn die von dem Wiedergabesystem der Visier-Servomechanismen gemessene Abweichung zwischen der Kanone und der Visiereinrichtung unter einem zuvor festgelegten Wert ist.stabilize the cannon with the help of the gyroscope, and the line of sight is stabilized with the help of the same gyroscope. This gives you a Stabilization of the sighting device, which is due to the wide range of sighting servomechanisms and the already dampened movements of the cannon carrying the sighting device are much better than that Stabilization of the cannon is on. This allows the shooter to aim very well at his target. He keeps his Crosshairs on the target, and a comparison system only then allows the shot to be fired. if the from the deviation between the cannon and the Sighting device is below a predetermined value.
Die Visiereinrichtung enthält Folgeregelorgane und Detektororgane, die in der in F i g. 2 gezeigten Weise miteinander verbunden sind.The sighting device contains sequential control organs and detector organs, which are shown in FIG. 2 way shown are connected to each other.
Eine Steuervorrichtung 8, beispielsweise ein vom Schützen betätigter Potentiometerhandgriff, schickt zu dem Turm einen Richtbefehl, der eine Geschwindigkeit darstellt: bei dem Beispiel von F i g. 2 ist angenommen, daß dieser Richtbefehl eine Spannung ist Diese Spannung wird in einer Vergleichsschaltung 9 mit der vom Kreiselmeßgerät 6 abgegebenen Spannung *erglichen. Die Differenzspannung wird in einen Integrator 10 eingegeben, dessen Ausgangsspannung die Abweichung zwischen der Sollstellung der Kanone (d. h. der Stellung, welche die Kanone hätte, wenn sie den Richtbefehl genau befolgt hätte) und ihrer Iststellung darstellt. Diese Spannung steuert über eine Schaltung 11 das Richtsystem 5 in der Weise, daß die Kanone stets die vorgeschriebene Sollstellung einzunehmen sucht.A control device 8, for example a potentiometer handle operated by the shooter, sends a direction order to the tower, which represents a speed: in the example of FIG. 2 is assumed that this directional command is a voltage. This voltage is in a comparison circuit 9 with the from the gyro measuring device 6 voltage * compared. The differential voltage is used in an integrator 10, the output voltage of which represents the deviation between the target position of the cannon (i.e. the The position that the cannon would have if it had followed the direction order exactly) and its actual position represents. This voltage controls via a circuit 11 the directional system 5 in such a way that the cannon always seeks to assume the prescribed target position.
Diese Regelschleife ergibt also eine Stellungs-Folgeregelung klassischer Art. J5This control loop thus results in a position follow-up control classic type. J5
Ferner ist eine direkte Rückführung des Ausgangssignals des KreiselmelA^eräts 6 über die Schaltung 11 zu dem Richtsystem zur Bildung einer Tachometerschleife vorgesehen. Diese Tachometerschleife ist unerläßlich, wenn das Richten mit Hilfe von magnetischen Kopplern erfolgt. Die Ausgangsspannung des Integrators 10 wird außerdem den Folgeregelungs-Servomechanismen 12 der Visiereinrichtung zum Zweck der Stabilisierung zugeführt, wie später noch erläutert wird. Es ist jedoch sofort zu erkennen, daß bei einer Zielverfolgung mit konstanter Geschwindigkeit die Ausgangsspannung des Integrators konstant und gleich dem Nachlauffehler ist (Quotient der Geschwindigkeit durch die Offenschleifenverstäikung): die Visierlinie ist also versetzt, was nichi erwünscht ist. Um diese Versetzung zu beseitigen. wird die »Richtbefehlx-Spannung abgenommen und in einen Verstärker 13 eingegeben, der sie mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt, der gleich der Offen-Schleifenverstärkung ist. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers wird in einen Komparator 14 eingegeben. der sie von der Ausj-angsspannung des Integrators 10 subtrahiert, bevor diese /u den Servomechanismen 12 übertragen wird. Die Wrsei/ung der Visierlinie bei konstanter Geschwindigkeit ist daher Null. Ks ist ferner angebracht, zwischen dem Komparator 14 und den Servomechanismen 12 ein Hochpaßfilter 15 anzuordnen, um eine \om Rithwn unabhängige konstante Abweichung zu beseitigen, beispielsweise ein Ungleichgewicht der Last infolge der Schwerkraft.Furthermore, a direct return of the output signal of the gyroscope device 6 via the circuit 11 is possible the alignment system to form a tachometer loop. This speedometer loop is essential if the straightening is done with the help of magnetic couplers. The output voltage of the integrator 10 becomes also the tracking servo mechanisms 12 of the sighting device for the purpose of stabilization supplied, as will be explained later. However, it is Immediately to recognize that the output voltage of the Integrator is constant and equal to the tracking error (quotient of the speed due to the open loop reinforcement): the line of sight is offset, which is not desirable. To remove this dislocation. the »Richtbefehlx voltage is removed and in an amplifier 13 is input which amplifies it with a gain equal to the open loop gain is. The output voltage of this amplifier is input to a comparator 14. which it depends on the output voltage of the integrator 10 subtracted before this / u is transferred to the servo mechanisms 12. Wrsei / ung the line of sight constant speed is therefore zero. Ks is also appropriate to arrange a high-pass filter 15 between the comparator 14 and the servomechanisms 12, a constant independent of \ om Rithwn Eliminate deviation, such as load imbalance due to gravity.
Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 13 eine Achsverschiebung der Visiereinrichtung während der F.inschwingvorgängo verursacht, kann es vorteilhaft sein, diese Ausgangsspannung in die Schallung 11 mit einer geeigneten Bewertung zurückzufuhren, damit die an der Visiereinrichtung verursachte Winkelverschiebung durch eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Winkelverschiebung beim Richten des Turmes kompensiert wird.If the output voltage of the amplifier 13 is an axial displacement of the sighting device during the F. causes oscillation, it can be beneficial be, this output voltage in the schallung 11 with to an appropriate assessment so that the Angular displacement caused on the sighting device by an equal but opposite angle directed angular displacement when straightening the tower is compensated.
Durch eine Addierschaltung 16 ist es ferner möglich, in die Visiereinrichtung die von einem Organ 17 gelieferten Schießkorrekturen einzugeben. Diese Korrekturen können nach Vorzeichenumkehrung gemäß einer an sich bekannten, nicht dargestellten Anordnung gleichzeitig in die Schaltung 11 eingeführt werden.By means of an adding circuit 16 it is also possible to input the shooting corrections supplied by an organ 17 into the sighting device. These corrections can after sign reversal according to an arrangement known per se, not shown are introduced into the circuit 11 at the same time.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise beim Stabilisieren sei angenommen, daß die Richtbefehle den Wert Null haben. Das System ist normalerweise unbeweglich. Wenn eine Störung auftritt, wird dem Turm eine Störbewegung erteilt. Das Kreiselmeßgerät 6 stellt die Störgeschwindigkeit praktisch sofort fest. Die sofort über die Geschwindigkeitsregelschleife bei 11 und über die Stellungsregelschieife bei 9 in das Richtsystem 5 eingeführte Regelabweichung korrigiert die Bewegung. Die Bandbrsite der mit großer Leistung ausgelegten Servomechanismen 12 ist jedoch „:ring, und die Korrektur erfolgt daher zögernd.To explain the mode of operation during stabilization, it is assumed that the directional commands have the value Have zero. The system is usually immobile. When a fault occurs, the tower becomes one Disturbance movement granted. The gyroscopic measuring device 6 determines the disturbance speed practically immediately. Immediately via the speed control loop at 11 and above the position control loop at 9 introduced into the directional system 5 control deviation corrects the movement. However, the band width of the high performance servo mechanisms 12 is ": ring, and die Correction is therefore hesitant.
Dagegen kann das vom Integrator 10 abgegebene Signal abgenommen werden, das die Abweichung zwischen der Stellung λλ. der Kanone und der ursprüng'hhen Nullstellung darstellt.In contrast, the signal emitted by the integrator 10 can be picked up which shows the deviation between the position λλ. the cannon and the represents original zero position.
Dieser Wert wird mit Hilfe des Komparators 14 und der Addierschaltung 16 noch Vorzeichenumkehrung in den für das Richten der Visiereinrichtung vorgesehenen Servomechanismus 12 eingegeben, so dad der Visierlinie der Befehl gegeben wird, sich um einen Winkel zu drehen, der genau entgegengesetzt zu dem Winkel ist. um den die Kanone gedreht worden ist. Da die Visiereinrichtung eine sehr große Bandbreite hat. dreht sie sich um einen Winkel, der dem Winkel der Kanone praktisch entgegengesetzt ist, und der Schütze bemerkt keine Bewegung des Fadenkreuzes auf dem Gelände. Man kann also dadurch eine sehr gute Stabilisierung der Visiereinrichtung erzielen.This value is reversed in sign with the aid of the comparator 14 and the adding circuit 16 entered the servomechanism 12 provided for aiming the sighting device, so dad the sighting line the command is given to rotate through an angle exactly opposite to the angle. around which the cannon has been rotated. Because the sighting device has a very wide range. turns they turn an angle practically opposite to the angle of the cannon, and the shooter notices no movement of the crosshair on the site. So you can get a very good stabilization of the Achieve sighting device.
Die Spannung der Organe für die Stellungsnachbildung der Visier-Servomechanismen 12 ist gleich der Summo der Schießkorrekturen und der zufälligen Richtabweichungen. Diese Spannung wird abgenommen und einer Schaltung 18 zugefügt, in der die Schießkorrekturen davon subtrahiert werden. Die am Ausgang der Schaltung 18 erhaltene restliche Ausgangsspannung stellt die Abweichungen zwischen der Lage der idealen Richtlinie und der Iststellung der Kanone dar. Die Spannung schwankt in Abhängigkeit von den Störungen und sie wird in einen Niveaukomparator 19 eingegeben, der ein Signal abgibt, wenn diese Spannung kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.The tension of the organs for simulating the position of the sight servomechanisms 12 is equal to that Summo of the shooting corrections and the random directional deviations. This tension is removed and a circuit 18 in which the shooting corrections are subtracted therefrom. The on The remaining output voltage obtained at the output of the circuit 18 represents the deviations between the positions the ideal guideline and the actual position of the cannon. The voltage fluctuates depending on the Disturbances and it is input into a level comparator 19, which outputs a signal when this voltage is less than a predetermined threshold value.
Die Ausgangsspannung des Komparators 19 wird in eine Un !-Schaltung 20 eingegeben, die außerdem das von einem Schalter 21 kommende Signal für den Feuerbefehl empfänfct. Wenn die beiden Signale vorhanden sind, wird die Abschußeinrichtung 7.2 ausgelöst. Der Schuß gehl also dann los. wenn die Abweichung zwischen der Visiereinrichtung und der Kanone gleich den Korrekturen ist.The output voltage of the comparator 19 is input to a Un! Circuit 20 which also the light coming from a switch 21 for the firing command signal receptions and seminars fc t. When the two signals are present, the launching device 7.2 is triggered. The shot would then go off. when the deviation between the sight and the cannon equals the corrections.
Das Deiekturorgan des Richtsystems der Kanone kann ein Kreiselmeßgerät (6) sein oder irgendein von einer Trägheitszentrale abgegebenes Krciscisignal. Bei einer Ausführungsform sind das Detcktororgan und der Integrator 10 in Form eines Kreiselgeräts zusammengefaßt, und das der Schaltung 11 zugefiihrte Tachomctersignal kann entweder fehlen oder von dem Tachometer-The deiekturorgan of the directional system of the cannon may be a gyroscope (6) or any of an inertia center output Krciscisignal. at In one embodiment, the detector element and the integrator 10 are combined in the form of a gyroscope, and the tachometer signal fed to circuit 11 can either be missing or from the speedometer
generator des Dctcklornrgans des kreiselgerät»! geliefert worden.generator of the generator of the gyroscope »! delivered been.
Die Servomeehanismen der Visiereinrichtung können durch ein klassisches Ablenksystem gebildet sein, günstiger jedoch durch einen Umlenkspiegel, oder wenn -, dies aus Gründen der Präzision erforderlich ist. durch ein Prisinenablenkgerät oder »Diasporameter«. Das zu richtende Organ kann durch eine Kanone gebildet sein. durch eine Raketenabschußrampe oder durch ein Fernrohr. Bei einem anderen Anwendungsfall dient der Hl Servomechanismus 12 zur Aussendung eines Laserstrahls in einer Richtung, die unabhängig von den Störungen ist. welche die Bewegung des Fernrohrs beeinflussen können: der Richtbefehl wird dann nicht nur als Geschwindigkeitsbefehl, sondern auch als ,-, Stellungsbefehl gegeben. Das Fernrohr ist mit einem Stellungswiedergabeorgan ausgestattet, dessen Ausgangssignal mit dem Befehl verglichen wird, damit das Vergleichsergebnis der Schaltung 11 zugeführt wird.The servomechanisms of the sighting device can be formed by a classic deflection system, but more favorably by a deflecting mirror, or if - this is necessary for reasons of precision. by a prism deflector or "diasporameter". The organ to be directed can be formed by a cannon. through a rocket launcher or through a telescope. In another application, the Hl servo mechanism 12 serves to transmit a laser beam in a direction which is independent of the interference. which can influence the movement of the telescope: the directional command is then given not only as a speed command, but also as, -, position command. The telescope is equipped with a position display element, the output signal of which is compared with the command so that the comparison result is fed to the circuit 11.
Im Hau des stabilisierten Zielens auf Erdfahrzeugen :,> beispielsweise besteht für den Richtschützen, der den gleichen Beschleunigungen wie das Fahrzeug ausgesetzt ist, die Schwierigkeit, sein Auge in der Mitte des Okularkreises des Geräts zu halten. Das Zielen ist daher mit einem Parallaxenfehler behaftet. Zur Vermeidung dieses Nachteils kann man das Bild mit einer Fernsehkamera auffangen und auf einen Bildschirm vor dem Richtschützen projizieren. Diese Maßnahme ist besonder dann vorteilhaft, wenn die Fernsehkamera eine Kamera ist. die bei geringer Lichtstärke arbeiten kann und daher ein Schießen bei Nacht ermöglicht.In the house of stabilized aiming on earth vehicles:,> For example, there is a gunner who is exposed to the same accelerations as the vehicle is, the difficulty of keeping his eye in the middle of the Keep the ocular circle of the device. Aiming is therefore subject to a parallax error. To avoid this disadvantage can be captured with a television camera and shown on a screen project to the gunner. This measure is particularly advantageous when the television camera is a camera. that work at low light levels can and therefore enables shooting at night.
Der Vereinfachung und Klarheit der Beschreibung wegen ist die Frfindung nur für die Stabilisierung in einem ein/igen Freiheitsgrad beschrieben worden: sie kann jedoch ohne weiteres auf die Stabilisierung eines Organs mit mehreren Freiheitsgraden erweitert werden. Fs ist dann nur erforderlich, ebensovielc Rotationsdetektoren (Kreiselmeßgeräte) /u verwenden, wie es Rotations-Freiheilsgrade gibt.For the sake of simplicity and clarity of the description, the invention is only for stabilization in has been described with a single degree of freedom: it can, however, easily affect the stabilization of a Organ can be expanded with several degrees of freedom. Fs is then only required, as are rotation detectors (Gyroscope) Use / u as there are degrees of freedom of rotation.
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