CH648117A5 - Automatische zielvorrichtung fuer ein geschuetz, insbesondere fuer ein feldartillerie-geschuetz. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Zielvorrichtung für ein Geschütz, insbesondere für ein Feldartillerie-Geschütz, zum Richten des Geschützrohres sowohl in einem ermittelten Winkel nach der Seite als auch in der Höhe.

Bei Artilleriegeschützen dieser Art wird das Geschützrohr im allgemeinen bezüglich den oberen und unteren Teilen durch Drehen um zwei zueinander rechtwinklig stehende Achsen gerichtet, wobei die eine Achse für die Seitenbewegung und die andere Achse für die Höhenbewegung zuständig ist. Es ist typisch bei einem für das Gefecht in Stellung gebrachten Geschütz, dass seine Achsen mit der horizontalen Ebene in einem Winkel stehen. Wenn nunmehr eine Drehung um die vertikale Achse stattfindet, dann wird die Richtung des Geschützrohres sowohl in seiner Seitenlage als auch in seiner Höhenlage geändert. In gleicher Weise hat eine Höhenänderung durch Drehung um die horizontale Achse zur Folge, dass die Richtung des Geschützrohres nicht nur in der Höhe, Elévation oder Neigung sondern auch in der Seite oder Azimut verändert worden ist.

Um das Richten der Waffe auf einen spezifischen Punkt zu erleichtern, wird die Waffe mit einer Zielvorrichtung (Richtinstrument) versehen, in dem die Richtbewegung wahrgenommen werden kann. Das Richtinstrument weist ein Teleskop auf, das um einen bestimmten Winkelbereich gegenüber dem Geschützrohr bewegt werden kann. Um einen ermittelten Seitenwinkel (Schiess-Azimut) für die Waffe zu bestimmen, ist ein Bezugs-Seitenwinkel (Azimut) erforderlich. Ein solcher Bezugsseitenwinkel ist üblicherweise gegeben durch ein oder mehrere vertikale Bezugsobjekte in der Landschaft, wie z. B. vertikale Richtsäulen, vertikale Zielmarkierungen auf einer Symbolplatte, auf der das Bild mittels eines Kollimators projiziert wird, und ähnliches. Solche Bezugsobjekte können jedoch nicht soweit von der Waffe entfernt angeordnet werden, dass Parallax-Fehler, die beim Bewegen der Waffe auftreten, z. B. bei der Schussabgabe, nicht vernachlässigt werden können. Wie solche Parallax-Fehler berücksichtigt werden können, wird anhand der später erläuterten Figur 2 ausführlich angegeben.

Wenn ein Kollimator als Bezugsobjekt verwendet wird, ist es notwendig, die Hauptachse des vorhandenen Waffen-Richtgerüstes mit der Kollimatorachse parallel zu legen. Das Richten der Waffe nach der Seite oder Azimut wird in den einfachsten Fällen so durchgeführt, dass die Waffe horizontal gestellt wird, indem ein Differenzwinkel eingegeben wird, der durch den vorhandenen Seitenwinkel und die Kollimatorachse bestimmt ist. Die Lage des Richtgerätes wird dann um einen entsprechenden Differenzwinkel bezüglich des Geschützrohres auf der Oberlafette geändert und dann festgelegt. Die Oberlafette wird dann gegenüber dem Boden bzw. der Unterlafette seitlich bewegt, bis die Visierlinie des Teleskops und die Richtmarkierung vom Kollimator zusammenfallen. Auf diese Weise erhält das Geschützrohr die korrekte Schussabgabe-Lage nach der Seite oder Azimut-Winkel. Das Richten der Waffe in der Höhe oder Elévation kann dann auf die übliche Weise mit einer Winkellibelle erfolgen.

Das Richtgerät kann in vorteilhafter Weise aus einem sogenannten Panorama-Zielgerät (Rundblickfernrohr) oder einem Teleskop bestehen, das im grundsätzlichen Aufbau ein oberes Prisma aufweist, das um eine vertikale Achse drehbar ist, wobei das Okular und das Objektiv fest angeordnet sind. Zwischen dem oberen, drehbaren Prisma und dem Objektiv wird ein Umkehrprisma angeordnet, um die Transversaldrehung des Bildes (Bildrollen) zukompensieren, hervorgerufen durch die Dehnung des oberen Prismas. In den meisten Fällen, wenn die Waffe nicht horizontal ausgerichtet wird, ist es bisher bekannt, Zielgaräte zu verwenden, bei denen das Teleskop auf einer Plattform angeordnet wird, die kardanisch aufgehängt ist. Eine solche Plattform wird mit Hilfe eines Flüssigkeitsspiegels oder ähnliches ausgerichtet, also horizontal gestellt. Wenn eine mit einem solchen Richtgerät versehene Waffe nach der Seite bewegt wird, ändern sich die Bodenneigungen, und die Plattform muss neu horizontal nachgerichtet werden. Die horizontale Ausrichtung der Plattform wird auch bei einer Elevationsverstellung des Geschützrohres geändert. Dieses horizontale Ausrichten kann vollständig von Hand erfolgen, was jedoch sehr zeitraubend ist, wenn nacheinander vier Winkel eingestellt werden müssen bis die Winkel zum gewünschten Erfolg geführt haben.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, das Horizontalstellen der Plattform vollständig automatisch durchzuführen. Der Nachteil einer solchen Einrichtung ist jedoch darin zu sehen, dass die vorhandene Koppelung zwischen den Seiten-Bewegungen und den Elevations-Bewegungen nicht aufgehoben werden kann.

Es wird nunmehr die Schaffung einer Zielvorrichtung (Richtgerät) bezweckt, mit dem die Bodenneigung der Zielvorrichtung auf einfache Weise kompensiert werden kann, ohne dass zeitraubende Einstellarbeiten vorgenommen werden müssen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die bildumkehrenden Optiken auch zur Kompensation der Erdbodenneigung der Zielvorrichtung verwendet werden (zusätzlich zu ihrer üblichen Verwendung2ur Kompensation des seitlichen Bildrollens, hervorgerufen durch die Drehung des

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eingangs erwähnten oberen Prismas, des sogenannten Kopfprismas).

Es ist vorteilhaft, wenn die bildumkehrenden Optiken aus einem bildumkehrenden Prisma bestehen, das so drehbar ist, dass es mit der halben Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit der Drehung nach der Seite dreht und somit die Transversaldrehung (Bildrollen) kompensiert. Diese Drehung erfolgt um einen Winkel, der die Hälfte des Seitenwinkels des erwähnten oberen Prismas beträgt. Damit nun mit diesem Prisma auch die Erdbodenneigung der Zielvorrichtung kompensiert werden kann, kann das Prisma um einen zusätzlichen, zweiten Winkel gedreht werden.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine automatische Zielvorrichtung (Richtgerät), das als Rundblickfernrohr ausgebildet ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, wie Parallax-Fehler vermieden werden können, wenn als Bezugs-Objekt ein Kollimator verwendet wird,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in schaubildlicher Darstellung, und

Fig. 4 ein Block-Diagramm des Erfindungsgegenstandes und zugehörigen Bauteilen.

Figur 1 zeigt eine automatische Zielvorrichtung (Richtgerät), die als Rundblickfernrohr ausgebildet ist. Diese Vorrichtung ist mit einer kardanisch aufgehängten Plattform versehen und hat ein Gehäuse 1, das um eine äussere Kardanwelle (Längsachse) 2 drehbar ist. Diese Kardanwelle 2 liegt parallel zur Geschützrohrachse der Waffe. Das Gehäuse 1 ist weiterhin noch um eine innere Kardanwelle (Querachse) 3 drehbar, die rechtwinklig zur äusseren Kardanwelle, z.B. parallel zur horizontalen Achse liegt. Das Kardangelenk der Vorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 0 in Figur 1 bezeichnet.

Das Gehäuse 1 der Vorrichtung ist mit einem Rollbügel 4 verbunden, der drehbar an einem Höhenneigungsbügel 5 gelagert ist. Lezterer hat zwei Schenkel 6, die um einen Lagerbock 7 schwenkbar sind. Der Lagerbock 7 ist mit einem Befestigungsorgan 8 versehen, an dem ein Visier befestigt werden kann.

Der obere Teil der Vorrichtung weist ein längliches Rohr 9 auf, das sich periskopartig durch das Gehäuse 1 und nach oben über das Gehäuse 1 erstreckt. Das Rohr 9 trägt ein oberes Prisma 10 (Kopfprisma). Das Rohr 9 mit dem Kopfprisma 10 ist um eine vertikale Achse der Vorrichtung zur Einstellung des Seitenwinkels (Azimut) drehbar. Das Kopfprisma 10 ist noch mit Hilfe einer Schraube 11 um eine horizontale Achse drehbar.

Zusätzlich zum Kopfprisma 10 ist die Vorrichtung nach Figur 1 noch mit den üblichen Bauteilen, wie Objektiv, ein Prisma, Richtplatte oder Symbolplatte und einem Okular 12 versehen. Diese Bauteile sind von üblichem Aufbau und werden hier nicht näher erläutert.

Um die Transversaldrehung (Bildrollen), hervorgerufen durch das Drehen des Kopfprismas 10 nach der Seite, zu kompensieren, ist die Zielvorrichtung (Richtgerät) noch mit einer bildumkehrenden Optik versehen, üblicherweise mit einem Umkehrprisma, Dove- oder Peschan-Prisma, das mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht wird, die der Hälfte der Geschwindigkeit der Drehung nach der Seite entspricht. Auch diese optischen Bauteile sind bereits bekannt und werden daher in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

Wenn eine solche Zielvorrichtung verwendet wird, so ist es notwendig, wie bereits erwähnt wurde, den Parallax-Fehler zu berücksichtigen, der auftritt, wenn die seitliche Bezugsrichtung (Azimut) bestimmt wird, und wenn auch die Erdbodenneigung kompensiert wird.

Aus der Darstellung nach Figur 2 ist ersichtlich, wie die Parallax-Fehler verhindert werden können, wenn als Bezugsobjekt ein Artillerie-Kollimator verwendet wird. Der Kollimator oder sein Projektor ergibt eine Abbildung auf einer horizontalen

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Richtplatte, die mit vertikalen Markierungen versehen ist, wobei einige dieser Markierungen mit Erkennungsnummern in der üblichen Weise versehen sind. Die vorhandene Visiereinrichtung der Waffe befindet sich an der Stelle S, und der Kollimator befindet sich an der Stelle K. Die Hauptachse der Visiereinrichtung muss in parallele Lage mit der Kollimatorachse gebracht werden. Dies kann derart durchgeführt werden, dass die Bedienungsperson der Waffe durch das Zielen sicher weiss, welche Markierungen zur Deckung gebracht werden müssen, z. B. die Abbildung mit der Markierung V10, z. B. 10° links, er diese Markierung mit der Markierung V10 im Teleskop zur Deckung bringt (ausrichtet). Hierbei wird darunter verstanden, dass die Achsen zueinander parallel gelegt werden.

Um bei den üblichen Zielvorrichtungen (Richtgeräten) die Erdbodenneigung zu kompensieren, wird das Gehäuse des Gerätes zuerst z.B. mit Hilfe eines Flüssigkeitsspiegels horizontal ausgerichtet. Die Schwenkung des Gerätegehäuses um die innere Kardanwelle 3 entspricht dann der wirklichen Neigungslage des Geschützrohres, während das Schwenken des Gehäuses um die äussere Kardanwelle 2 der vorhandenen Erdbodenneigung in der vorhandenen Zielrichtung entspricht.

Die Visierlinie des Teleskops kann geschwenkt werden und bleibt im Azimut, wenn das Gehäuse 1 des Gerätes horizontal ausgerichtet ist. Der seitliche Ausschlag muss dem tatsächlichen Seitenwinkel, verringert um die Azimut-Bezugsgrösse, entsprechen. Das Richten des Teleskops zur Höhenneigung soll nur die Parallaxe zwischen der Richt-Bezugsgrösse und der Waffe in der Höhenneigung kompensieren. Wenn eine eine solche Zielvorrichtung (Richtgerät) aufweisende Waffe der vorgenannten Art in seitlicher Richtung (Azimut) gerichtet wird, ändert sich die Erdbodenneigung und die Plattform muss neu horizontal ausgerichtet werden. Die horizontale Lage ändert sich auch, wenn das Geschützrohr seine Neigungslage ändert. Wenn diese Richtarbeiten von Hand durchgeführt werden, müssen also nacheinander vier Winkel eingestellt werden, bis die Winkel in die gewünschten Grössen gebracht worden sind.

Sogar wenn das horizontale Ausrichten der Plattform automatisch durchgeführt werden könnte, so kann doch nicht auf die Koppelung zwischen dem Seitenrichten (Azimut) und dem Höhenrichten (Elévation) verzichtet werden. Um diese Probleme zu überwinden ist das Rundblickfernrohr gemäss Figur 1 so weiter entwickelt worden, dass das bildumkehrende Prisma mittels Servo-Organen um einen zusätzlichen Winkel geschwenkt werden kann, zusätzlich zu dem Winkel, der der Hälfte des Seitenwinkels entspricht. Wenn man diesen zusätzlichen Winkel hat, der der Bodenneigung entlang der Visierlinie entspricht, dann ist es möglich, die Bodenneigung auf eine einfache Weise mit einem Rundblickfernrohr zu kompensieren, wenn seine Seitenachse parallel zur Seitenachse der Waffe und eine Neigungsachse rechtwinklig dazu vorhanden ist. Sowohl der obere Teil des Richtgerätes und sein Kopfprisma werden servo-gesteuert, so dass die Visierlinie über einen Seitenbereich von ± 180°undimHöhenverstellbereichvonz.B. ± 10°gesteuert werden kann.

Aus Figur 3 ist ein solches erfindungsgemässes Richtgerät ersichtlich. Dieses Gerät ist so an einem Gestell 13 befestigt, dass die Seitenschwenkachse des Gerätes parallel zur Seitenschwenk-achse der Waffe liegt, und dass die Höhenneigungsachse rechtwinklig hierzu liegt. Das Gerät nach Figur 3 hat einen drehbaren oberen Teil 14 und ein Visiergehäuse 15, in dem die bildumkehrenden Optiken und die Servo-Organe untergebracht sind. Unterhalb dieser bildumkehrenden Optiken befindet sich das Teleskop 16. Das Gerät ist weiterhin mit einer Darstellungseinheit und einem Okular 17 versehen, in welchem die Bedienungsperson das Zielgebiet sieht.

Aus Figur 4 ist in einem Block-Diagramm das Richtgerät und seine zugehörigen Bauteile ersichtlich. Die einzelnen Bezeichnungen in Figur 4 bedeuten die folgenden Bauteile:

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ßg bedeutet das Azimut des Geschützrohres, also den Seitenwinkel zur Nord-Süd Richtung, und zwar den vorgeschriebenen oder den momentanen Wert zum Schiessen,

U bedeutet die Geschützrohrneigung oder Elévation, ebenfalls wieder den vorgeschriebenen oder den momentanen Wert zum Schiessen,

Sv bedeutet den Winkel nach der Seite des oberen Teiles der Visiereinrichtung,

hv bedeutet den Winkel in der Elévation für die Visierlinie der Visiereinrichtung,

ßrr bedeutet den Seitenwinkel (Azimut) zu der seitlichen Bezugsrichtung (Nord-Süd),

mio bedeutet die Erdbodenneigung oder Verkanten der Visierlinie zum Null-Stellen der Seite (Azimut) und der Elévation bezüglich der Oberlafette der Waffe,

no bedeutet den Steigungswinkel der Visierlinie zum Null-Stellen der Seite und der Elévation,

ml oder n bedeutet das Vorerwähnte, aber mit willkürlichen Grössen sv und hv,

nrr bedeutet den Steigungswinkel für eine Richt-Bezugs-grösse, und

Xg bedeutet die Geschützrohrneigung bezüglich der Oberlafette der Waffe.

Das erfindungsgemässe Gerät besteht aus folgenden Hauptteilen. Es ist eine Tafel 18 vorhanden, die mit Bauteilen 19 - 22 versehen ist, die zum Einstellen der Werte ßg, U, ßrr und nrr dienen. Die Tafel 18 hat weiterhin einen Bauteil 23 zum Einstellen der Funktionsweise. Es ist weiterhin noch eine Einheit 24 vorhanden, die Informationsdaten von einem zentralen Instrument empfängt. Die Tafel 18 steht mit einem Rechner 25 zum Ermitteln der notwendigen Berechnungsdaten in Verbindung. Der Rechner 25 ist mit dem Richtgerät 26 des Rundblickfernrohres verbunden, wie bereits erwähnt, das also die Servo-Organe zur Steuerung der seitlichen Bewegung und Neigungsbewegung aufweist. Es ist weiterhin noch eine servogesteuerte Einrichtung zum Steuern der Bildkorrektur und eine Anzeigeeinheit 27 vorhanden.

Im unteren Bereich des Richtgerätes ist ein Pendel 28 vorhanden, mit dem die Bodenneigung der Visierlinie und auch ihr

Steigungswinkel (mio bzw. no) gemessen werden. Diese Werte werden dem Rechner 25 eingegeben. Der Rechner 25 ist noch mit einem Winkelfühler 29 verbunden, der die momentane Neigungslage des Geschützrohres bezüglich der Oberlafette (Fahrzeugaufbau) bestimmt.

Die Arbeitsweise mit der erfindungsgemässen Zielvorrichtung (Richtgerät) geht folgendermassen vor sich. Es sei angenommen, dass die Waffe mit ihren eigenen Winkeln, z. B. ßg und Xg, gesteuert wird, und dass der für die Arbeitsweise zuständige Schalter 23 auf normale Arbeitsweise geschaltet ist. Das vorbe-. stimmte Azimut (seitliche Lage) ßg und die vorbestimmte Elévation Xg werden vom vorerwähnten zentralen Instrument über den Empfänger 24 dem Rechner 25 direkt übermittelt. Alternativ hierzu können die Informationen der Bedienungsperson auch telefonisch übermittelt werden. In diesem Fall wird der Rechner über einen Schalter 30 mit den Bauteilen 19,20 für eine Einstellung der vorbestimmten Seite und der vorbestimmten Höhe ßg bzw. U zur Einstellung von Hand verbunden. Dann wird die azimutale Bezugsgrösse (seitliche Bezugsstelle) ßrr und der Steigungswinkel für die Richt-Bezugsgrösse mittels eines Schalters 21 bzw. 22 eingestellt.

Mit Hilfe dieser Werte kann die zum Schiessen notwendige Seite und zum Schiessen notwendige Elévation sv bzw. hv und der Winkel ml berechnet werden. Diese Werte werden dem Richtgerät 26 übermittelt und stellen dieses mit Hilfe der Servo-Organe automatisch ein.

Die Bedienungsperson richtet dann die Waffe in der üblichen Weise bezüglich der Seite, so dass die Richt-Bezugsstelle auf der Sichtplatte im Richtgerät erscheint. Nunmehr wird der Steigungswinkel nrr eingestellt. Mit dem Gerät werden dann fortlau-fend die Winkel sv, hv und ml berechnet. Die Bedienungsperson steuert die Waffe in der Höhe, so dass die eingangs erwähnten Bedingungen eintreten, wenn mit der erwähnten Visierplatte und dem darauf projizierten Bild gearbeitet wird. Die Bedienungsperson beobachtet in der Darstellungseinrichtung die ermittelten Werte und den momentanen Wert der Geschützrohrneigung Xg bezüglich der Oberlafette. Die Waffe wird dann in der Höhe (Elévation) so weit verstellt, bis der momentane Wert mit dem ermittelten Wert zusammenfällt, worauf dann schlussendlich die Einstellungen nochmals überprüft werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

648 117 PATENTANSPRÜCHE

1. Automatische Zielvorrichtung für ein Geschütz, insbesondere für ein Feldartillerie-Geschütz, zum Richten des Geschützrohres sowohl in einem ermittelten Winkel nach der Seite, als auch in der Höhe, mit einem drehbaren oberen Teil (14) und bildumkehrenden Optiken zur Kompensation der Transversaldrehung, hervorgerufen durch das Drehen des oberen Teiles (14) nach der Seite, dadurch gekennzeichnet, dass die bildumkehrenden Optiken auch zur Kompensation der Erdbodenneigung der Zielvorrichtung verwendet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die bildumkehrenden Optiken aus einem bildumkehrenden Prisma bestehen, das sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die halb so gross ist wie die Geschwindigkeit der Drehung nach der Seite, wobei diese Drehung um einen ersten Winkel erfolgt, der die Hälfte des Seitenwinkels des oberen Teiles (14) beträgt, zur Kompensation derTransversaldrehung, und dass das Prisma zusätzlich um einen zweiten Winkel drehbar ist, der der Bodenneigung entspricht, zum Kompensieren der Erdbodenneigung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Pendel (28) zum Messen der Erdbodenneigung sowohl der Visierlinie als auch ihres Steigungswinkels (mio, bzw. no), wobei die gemessenen Werte automatisch einem Rechner (25) übermittelt werden zur Bestimmung des zum Schiessen erforderlichen Winkels nach der Seite und des Winkels nach der Höhe (sv bzw. hv) und der Erdbodenneigung (ml), welche Werte der Zielvorrichtung übermittelt und durch Servo-Organe automatisch eingestellt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (25) mit einer Tafel (18) in Verbindung steht, die mit Schaltorganen (19-23) versehen ist zum Einstellen der vorbestimmten Lage bezüglich der Seite (ßg) und Höhe (Xg), des Seitenwinkels (ßrr) und des Steigungswinkels (no) für die Visierlinie sowie der Funktionsweise.

5. Vorrichtung nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafel (18) mit Organen (24,30) zur Übermittlung der vorbestimmten Lage nach der Seite und Höhe (ßg bzw. Xg) versehen ist, zur direkten Übertragung von einer zentralen Vorrichtung zum Rechner (25) oder mit von Hand betätigbaren Organen (19,20) zur Einstellung der vorbestimmten Lage nach der Seite und Höhe versehen ist.