CH712422A2

CH712422A2 - Regelungsvorrichtung zum Nachführen einer richtbaren Waffe.

Info

Publication number: CH712422A2
Application number: CH00549/17A
Authority: CH
Inventors: Kroll Florian; Stenzel Udo; Jens Becker Dr; Gerstadt Stefan
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition Gmbh
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-10-31
Also published as: CH712422B1; DE102016107438A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung zum Nachführen einer richtbaren Waffe (1), die auf einer bewegbaren Unterlage (5) sowohl um eine Elevationsachse (2) als auch um eine Azimutachse (3) schwenkbar gelagert ist, wobei zur Durchführung von Schwenkbewegungen der Waffe (1) entsprechend der Vorgaben eines eigenstabilisierten Zielgerätes (8) Nachführregelkreise (9, 10) vorgesehen sind, und dass den Nachführregelkreisen (9, 10) ein Waffenstabilisierungsregelkreis überlagert ist, um von der Unterlage (5) ausgelöste Störbewegungen auf die Elevationsachse (2) zu kompensieren, wobei die Sensierung der Störbewegung durch Inertialsensoren erfolgt. Um zu erreichen, dass die Inertialsensoren des Waffenstabilisierungskreises bei Schussabgabe möglichst geringen Belastungen ausgesetzt sind, schlägt die Erfindung vor, die Inertialsensoren an einem Teilbereich (4, 7) der Unterlage (5) zu befestigen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung zum Nachführen einer richtbaren Waffe, die auf einer bewegbaren Unterlage um eine Elevationsachse und um eine Azimutachse schwenkbar gelagert ist, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

[0002] Zur Veränderung der Zielrichtung einer richtbaren Waffe, beispielsweise der Waffe eines Panzers, ist es bekannt, entsprechend den Vorgaben eines eigenstabilisierten Zielgerätes sowohl einen Nachführregelkreis für Schwenkbewegungen der Waffe um die Elevationsachse als auch einen Nachführregelkreis für Schwenkbewegungen um die Azimutachse vorzusehen. Dabei werden die Schwenkbewegungen der Waffe um die Elevations- bzw. Azimutachse mit Hilfe von Antriebsmotoren (Stellantrieben) bewirkt, wobei die Drehungen der Motorwellen mit Hilfe von Sensoren überwacht werden. Die gemessenen Sensorsignale (Istwerte) werden anschliessend in Soll-Istwert-Vergleichern mit Sollwerten verglichen, welche von dem Zielgerät als analoge oder digitale Signale vorgegeben werden. Im Falle von Abweichungen zwischen den Soll- und Istwerten ermitteln Drehzahlregler dann entsprechende Korrektursignale, mittels welcher die Stellantriebe anschliessend nachgeregelt werden.

[0003] Um ein Ziel auch während der Fahrt eines Panzers in unebenem Gelände zu erkennen und zu bekämpfen ist es ebenfalls bekannt, in die Regelungsvorrichtung zusätzlich zu den Nachführregelkreisen einen Waffenstabilisierungsregelkreis zu integrieren, der die von der Unterlage ausgelösten Störbewegungen auf die Elevationsachse kompensiert. Dabei werden zur Sensierung der Störbewegung Inertialsensoren an der Waffe selbst oder an der das Waffenrohr aufnehmenden Rohrwiege befestigt.

[0004] Nachteilig bei diesen bekannten Regelungsvorrichtungen ist unter anderem, dass die in der Regel aus Kreiseln bestehenden Inertialsensoren den beim Schiessen auftretenden hohen Schockbelastungen ausgesetzt sind. Derartige Schockbelastungen führen aber bei einfachen kostengünstigen Kreiseln zum Driften und damit zu einer Verringerung der Genauigkeit (Regelgüte).

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der die Inertialsensoren des Waffenstabilisierungsregelkreises gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich geringeren Belastungen bei Schussabgabe ausgesetzt sind.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

[0007] Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, die Inertialsensoren nicht, wie bisher, an der Waffe oder der Rohrwiege zu befestigen, sondern an einem Teilbereich der Unterlage.

[0008] Dabei kann es sich bei dem Teilbereich der Unterlage um einen um die Azimutachse schwenkbaren Teilbereich (etwa dem Turmbereich eines Panzers) oder um den Teilbereich der Unterlage handeln, der nicht um die Azimutachse schwenkbar ist.

[0009] Die Inertialsensoren bilden vorzugsweise eine inertiale Messeinheit mit drei orthogonal angeordneten Drehratensensoren (z.B. Drehratenkreisel). Dieser Messeinheit ist ein digitaler Rechner nachgeschaltet, der aus den drei Bewegungsrichtungen, die mit der inertialen Messeinheit messbar sind, zwei Vorsteuersignale für die zwei Nachführregelkreise ermittelt.

[0010] Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn als Inertialsensoren der inertialen Messeinheit Mikrostrukturkreisel verwendet werden, so dass die inertiale Messeinheit sehr platzsparend aufgebaut werden kann.

[0011] Da die Regelelektronik zur Durchführung der Nachführ- und Stabilisierungsregelung sich häufig in einem an der Unterlage befestigten Gehäuse befindet, hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn auch die mediale Messeinheit in dem Gehäuse der Regelelektronik angeordnet ist. Dadurch kann die inertiale Messeinheit ausreichend gegen äussere Umwelteinflüsse geschützt werden, und der Aufwand für die Verkabelung zwischen der Regelelektronik und der inertialen Messeinheit kann gering gehalten werden.

[0012] Schliesslich kann zum Herausfiltern der Gleichanteile der Signale der Inertialsensoren des Waffenstabilisierungsregelkreises ein Filter umfassen.

[0013] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand eines Blockschaltbildes erläuterten Ausführungsbeispiel.

[0014] In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 1 schematisch die heckseitige Ansicht der richtbaren Waffe eines Panzerfahrzeuges bezeichnet. Die Waffe 1 ist um eine Elevationsachse 2 und um eine Azimutachse 3 auf einem ersten Teilbereich 4 einer Unterlage 5 schwenkbar gelagert. Dabei handelt es sich bei dem ersten Teilbereich 4 der Unterlage 5 um einen um die Azimutachse 3 schwenkbaren Bereich (Turmbereich des Panzers), der über Rollen 6 auf dem nicht schwenkbaren zweiten Teilbereich 7 der Unterlage 5 drehbar gelagert ist.

[0015] Zur Veränderung der Zielrichtung der Waffe 1 entsprechend den Vorgaben eines eigenstabilisierten Zielgerätes 8 ist sowohl ein Nachführregelkreis 9 für Schwenkbewegungen der Waffe um die Elevationsachse 2 als auch ein Nachführregelkreis 10 für Schwenkbewegungen um die Azimutachse 3 vorgesehen. Dabei erfolgen die Schwenkbewegungen der Waffe 1 um die Elevations- bzw. Azimutachse 2 bzw. 3 mit Hilfe von Antriebsmotoren (Stellantrieben) 11, 12, wobei die

Claims

Drehung der Motorwellen (nicht dargestellt) der Stellantriebe 11,12 mit Hilfe von Sensoren 13,14 übenwacht werden. Die gemessenen Sensorsignale (Istwerte) 15, 16 der Sensoren 13,14 werden anschliessend in Soll-Istwert-Vergleichern 17, 18 mit Sollwerten 19, 20 verglichen, welche von dem Zielgerät 8 als analoge oder digitale Signal vorgegeben werden. [0016] Im Falle von Abweichungen zwischen den Soll- und Istwerten ermitteln Drehzahlregler 21,22 entsprechende Korrektursignale, die über Leistungsverstärker 23, 24 den Stellantrieben 11,12 zugeführt werden, so dass diese die Position der Waffe 1 entsprechend nachregeln. [0017] Um von der Unterlage 5 ausgelöste Störbewegungen auf die Elevationsachse 2 zu kompensieren, werden die beiden Nachführregelkreise 9,10 von einem Waffenstabilisierungsregelkreis überlagert. Dieser umfasst eine aus drei orthogonal angeordneten Drehratensensoren (vorzugsweise Mikrostrukturkreisel) bestehende inertiale Messeinheit 25, die erfindungsgemäss an dem ersten Teilbereich 4 der Unterlage 5 angeordnet ist. [0018] Der inertialen Messeinheit 25 ist ein digitaler Rechner 26 nachgeschaltet, der aus den drei Bewegungsrichtungen, die mit der inertialen Messeinheit 25 messbar sind, zwei Vorsteuersignale 27, 28 ermittelt. Diese Vorsteuersignale 27, 28 dienen dann als Eingangssignale der beiden Nachführregelkreise 9, 10, so dass die Stellantriebe 11,12 Schwenkbewegungen der Waffe 1 bewirken, die eine vorhandene Differenz zwischen der Richtung der Waffe 1 und der Richtung des Zielgerätes 8 verkleinern. Bezugszeichenliste [0019] 1 Waffe 2 Elevationsachse 3 Azimutachse 4 (erste) Teilbereich 5 Unterlage 6 Rolle 7 (zweite) Teilbereich 8 Zielgerät 9,10 Nachführregelkreise 11, 12 Antriebsmotoren, Stellantriebe 13, 14 Sensoren 15, 16 Sensorsignale 17, 18 Soll-Istwert-Verg leicher 19,20 Sollwerte 21,22 Drehzahlregler 23,24 Leistungsverstärker 25 inertiale Messeinheit 26 Rechner 27,28 Vorsteuersignale Patentansprüche

1. Regelungsvorrichtung zum Nachführen einer richtbaren Waffe (1), die auf einer bewegbaren Unterlage (5) sowohl um eine Elevationsachse (2) als auch um eine Azimutachse (3) schwenkbar gelagert ist, wobei zur Durchführung von Schwenkbewegungen der Waffe (1) entsprechend den Vorgaben eines eigenstabilisierten Zielgerätes (8) sowohl ein Nachführregelkreis (9) für Schwenkbewegungen der Waffe (1) um die Elevationsachse (2) als auch ein Nachführregelkreis (10) für Schwenkbewegungen der Waffe (1) um die Azimutachse (3) vorgesehen ist, und dass den Nachführregelkreisen (9, 10) ein Waffenstabilisierungsregelkreis überlagert ist, um von der Unterlage (5) ausgelöste Störbewegungen auf die Elevationsachse (2) zu kompensieren, wobei die Sensierung der Störbewegung durch Inertialsensoren erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren eine inertiale Messeinheit (25) mit drei orthogonal angeordneten Drehratensensoren bilden, dass der inertialen Messeinheit (25) ein digitaler Rechner (26) nachgeschaltet ist, der aus den drei Bewegungsrichtungen, die mit der inertialen Messeinheit (25) messbar sind, zwei Vorsteuersignale (27, 28) für die zwei Nachführregelkreise (9, 10) ermittelt, und dass die inertiale Messeinheit (25) auf der Unterlage (5) befestigt ist.
2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Inertialsensoren der inertialen Messeinheit (25) um Mikrostrukturkreisel handelt.
3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage (5) eine um die Azimutachse (3) schwenkbaren ersten Teilbereich (4) aufweist und dass die inertiale Messeinheit (25) entweder an diesem Teilbereich (4) oder an einem nicht um die Azimutachse schwenkbaren zweiten Teilbereich (7) befestigt ist.
4. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Nachführ- und Stabilisierungsregelungen eine in einem Gehäuse angeordnete Regelelektronik vorgesehen ist, dass das Gehäuse der Regelelektronik auf der Unterlage (5) befestigt ist, und dass die inertiale Messeinheit (25) in dem Gehäuse der Regelelektronik angeordnet ist.
5. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die intertiale Messeinheit (25) im Gehäuse von Stellantrieben (11, 12) zur Nachführung integriert ist.
6. Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsregelkreis ein Filter zum Herausfiltern der Gleichanteile der Signale der Inertialsensoren der inertialen Messeinheit (25) umfasst.
7. Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein eigenstabilisiertes Zielgerät (8) eingebunden ist.
8. Regelungsverfahren für die Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Unterlage (5) für die Elevationsachse in drei senkrecht zueinander stehenden Achsen inertial mit Hilfe der Messeinheit (25) gemessen wird, wobei der Rechner (26) aus den Bewegungsrichtungen, die mit der Messeinheit (25) gemessen werden, Vorsteuersignale (27, 28) für die Nachführregelkreise (9,10) ermittelt.
9. Regelungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Stellantriebe (11,12) der Nachführregelkreise (9,10) Schwenkbewegungen der Waffe (1) bewirken, die eine vorhandene Differenz zwischen der Richtung der Waffe (1) und der Richtung des Zielgerätes (8) verkleinern.
10. Regelungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Zielgerät (8) analoge und / oder digitale Signale vorgegeben werden.