DE102015005707A1 - Modular IR high performance seeker - Google Patents

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DE102015005707A1
DE102015005707A1 DE102015005707.3A DE102015005707A DE102015005707A1 DE 102015005707 A1 DE102015005707 A1 DE 102015005707A1 DE 102015005707 A DE102015005707 A DE 102015005707A DE 102015005707 A1 DE102015005707 A1 DE 102015005707A1
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    • F41G7/20Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
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    • F41G7/2213Homing guidance systems maintaining the axis of an orientable seeking head pointed at the target, e.g. target seeking gyro
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    • F41G7/20Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22Homing guidance systems
    • F41G7/2253Passive homing systems, i.e. comprising a receiver and do not requiring an active illumination of the target

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Infrarotsuchkopf für einen Lenkflugkörper, bestehend aus einem äußeren Kugelschalensegment (1) einen optischen Dom enthaltend, und einer inneren Hohlkugel (2) in der der volle Innenraum für Kamera(s) zur Verfügung steht, über einen an der Oberfläche der Hohlkugel (2) verschiebbar befestigten Nippel (4) angetrieben durch einen einfachen kommerziell erhältlichen X-Y-Schlitten, im Einsatz schwenkbar bis zu +/–90° im Halbraum, und über 90° hinaus schwenkbar zur Kamera-Bildhomogenisierung.The invention relates to an infrared seeker head for a guided missile, comprising an outer spherical shell segment (1) containing an optical dome, and an inner hollow sphere (2) in which the full interior space for the camera (s) is available via one on the surface of the hollow sphere (2) slidably mounted nipples (4) driven by a simple commercially available XY slide, pivotable in use up to +/- 90 ° in half space, and pivotable beyond 90 ° for camera image homogenization.

Description

Abkürzungen:Abbreviations:

  • IR
    = infrarot
    SK
    = Suchkopf
    FOV
    = field of view = Sehfeldgröße
    FOR
    = fiels of regard = Schwenkwinkel
    FK
    = Flugkörper
    IR-SK
    = passiver Infrarot-Suchkopf
    SAL
    = Semi-active-laser-seeker (wie z. B. in dem HELLFIRE-FK)
    Visierlinie
    = Blickrichtung der Kamera = Mitte des FOV
    HELLFIRE
    = bekannter amerikanischer Lenkflugkörper
    Kamera bestehend aus Kamera-Optik 5 und Detektor 7 und optional Umlenkspiegel 6
    IR
    = infrared
    SK
    = Seeker
    FOV
    = field of view = field of view
    FOR
    = fiels of regard = swing angle
    FK
    = Missile
    IR SK
    = passive infrared seeker
    SAL
    = Semi-active laser seeker (such as in the HELLFIRE-FK)
    line of sight
    = Direction of the camera = center of the FOV
    HELLFIRE
    = well-known American missile
    Camera consisting of camera optics 5 and detector 7 and optional deflection mirror 6

Anforderungen: Conditions:

Figure DE102015005707A1_0002
Figure DE102015005707A1_0002

Der Suchkopf SK befindet sich am Frontende eines Lenkflugkörpers. Eine Kamera im Suchkopf muss in Nick- und Gier-Richtung schwenkbar sein. Suchköpfe gegen Bodenziele brauchen typischerweise um die 25°–35° Schwenkwinkel FOR im Azimut (= Gierwinkel) und Elevation (= Nickwinkel) und selten mehr als 1° Sehfeldgröße FOV. Gegen Flugziele werden jedoch aufgrund der höheren Agilität, sowohl der Ziele als auch somit der Lenkflugkörper, bis etwa 90° Gier- und Nick-Schwenkbereich (= Halbraum) gefordert. Eine Kamera, normalerweise eine IR-Kamera, mit kleiner Sehfeldgröße (bietet große Reichweite), muss also möglichst bis zu 90° in Nick- und Gier-Richtung schwenkbar sein. Sowohl die Nick- als auch die Gier-Auslenkungen müssen exakt um den Mittelpunkt des SK-Domes erfolgen. Nur dann ist die optische Wirkung des Domes für alle Blickrichtungen gleich und somit die Bildschärfe für alle Blickrichtungen gewährleistbar. Deshalb müssen auch die Optiken evtl. vorhandener weiterer Kameras (= Dual-Mode-SK) mit z. B. anderen Sehfeldgrößen oder Spektralbereichen konzentrisch und nicht nebeneinander angeordnet werden. Der optische Dom muss somit einen Kugelschalenausschnitt darstellen und dient zum aerodynamischen und Wetterschutz des SK. Eine Kugelform ist jedoch aerodynamisch ungünstig; u. a. deshalb sollte der Domdurchmesser natürlich möglichst klein sein.The seeker SK is located at the front end of a guided missile. A camera in the seeker head must be pivotable in the pitch and yaw directions. Bottom view seekers typically require the 25 ° -35 ° pivot angle FOR in the azimuth (= yaw angle) and elevation (= pitch angle) and rarely more than 1 ° field of view size FOV. However, due to the greater agility, both the targets and thus the missile, up to about 90 ° yaw and pitch pivot range (= half-space) are required against flight targets. A camera, usually an IR camera, with a small field of view (provides long range), so it must be possible up to 90 ° in the pitch and yaw direction swivel. Both the pitch and yaw deflections must be exactly around the center of the SK dome. Only then is the optical effect of the dome the same for all directions of view and thus the image sharpness for all viewing directions can be guaranteed. Therefore, the optics possibly existing other cameras (= dual-mode SK) with z. B. other visual field sizes or spectral ranges concentric and not juxtaposed. The optical dome must thus represent a spherical shell cutout and serves for the aerodynamic and weather protection of the SK. However, a spherical shape is aerodynamically unfavorable; u. a. Therefore, the dome diameter should of course be as small as possible.

Stand er TechnikHe stood technic

Das Schwenken wird üblicherweise durch Aufhängung der Kamera in Kardanrahmen realisiert. Bei relativ einfachen Lösungen ist der mögliche Schwenkwinkelbereich FOR auf etwa +/–35° beschränkt. Recht komplexe Lösungen wie z. B. in DE 101 53 094 , bieten zwar um die 90° Schwenkwinkel, aber um den Preis, die Optik hochpräzise mit Zwischenabbildungen über die Drehachsen der Kardanrahmen führen zu müssen. Der Aufwand ist viel größer als bei kleineren Schwenkwinkelbereichen. Deshalb sind bislang Suchköpfe gegen Bodenziele und gegen Luftziele jeweils völlig eigenständige unterschiedliche Entwicklungen. In DE 103 13 136 z. B. liegen die Kardanrahmen aussen, aber auch hier brauchen die Kardanrahmen Platz (und Gewicht) im recht beschränkten (Front-)Raum eines Flugkörpers. Und speziell geformte Magnetantriebe sind aufwendig in Entwicklung und Herstellung. Und der Schwenkbereich ist trotzdem noch auf max. 70° beschränkt. In DE 10 2004 008 644 werden mit aufwendigen Aussenkardanrahmen nur partiell 90° Schwenkwinkel möglich. In jedem Falle sind an den Kardanrahmen Winkelmessgeräte, Resolver genannt, notwendig, die es erlauben, die Richtung der Kardanrahmen relativ zum Flugkörper genau zu messen und somit die Visierrichtung der Kamera zu ermitteln. Die Achsen der Kardanrahmen müssen exakt durch den Mittelpunkt des Domes verlaufen. Die Kardanrahmen (incl. Nutzlast) müssen zudem exakt ausgewuchtet sein, was die Freiheiten in der Auslegung der Kameras stark limitiert, um zu vermeiden, dass Vibrationen im Flugkörper zu Winkelbewegungen der Visierlinie führen. Die Kamera sitzt im inneren Kardanrahmen. Die Kabelführung zur Kamera zwecks Stromversorgung und Signalrückführung muss über die Kardanrahmen in den Flugkörper verlaufen. In einem der Kardanrahmen ist ein Kreisel als Lagereferenz angebracht.The pivoting is usually realized by suspending the camera in gimbal. For relatively simple solutions, the possible swivel angle range FOR is limited to approximately +/- 35 °. Quite complex solutions such as In DE 101 53 094 Although offer around the 90 ° swivel angle, but at the price, the optics high-precision with intermediate images on the axes of rotation of the gimbal must have to lead. The effort is much greater than with smaller swivel angle ranges. Therefore, so far seekers against ground targets and against air targets are each completely different developments. In DE 103 13 136 z. B. the gimbals outside, but also here the gimbals need space (and weight) in the quite limited (front) space of a missile. And specially shaped magnetic drives are complex in development and production. And the swivel range is still at max. 70 ° limited. In DE 10 2004 008 644 only partially 90 ° swivel angle possible with elaborate Aussenkardanrahmen. In any case, angle gauges called resolvers are necessary to the gimbal, which allow to accurately measure the direction of the gimbal relative to the missile and thus to determine the sighting direction of the camera. The gimbal axles must pass exactly through the center of the dome. The gimbals (including payload) must also be precisely balanced, which greatly limits the freedom in the design of the cameras, to avoid that vibrations in the missile lead to angular movements of the line of sight. The camera sits in the inner gimbal. The cable guide to the camera in order to Power and signal feedback must pass through the gimbals in the missile. In one of the gimbals, a gyroscope is attached as a bearing reference.

Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:

Es gibt keine Kardanrahmen mehr. Und somit entfallen auch die oben genannten Randbedingungsforderungen bezüglich der Kardanrahmen. Die Hohlkugel 2 ist frei drehbar in dem Kugelschalensegment 1, kurz Dom genannt, gelagert. Es gibt keine (Dreh-)Achsen. Damit wird Raum und Gewicht frei für eine leistungsfähigere Kamera (größere Opik für mehr Reichweite) oder der SK kann kleiner realisiert werden, mit dem Vorteil einen aerodynamischeren und leichteren Flugkörper zu bekommen. Es ist auch Platz für einen Dual-Mode-SK (z. B. IR und SAL) verfügbar.There are no more gimbals. And thus eliminates the above-mentioned boundary conditions with respect to the gimbal. The hollow sphere 2 is freely rotatable in the spherical shell segment 1 , Dom for short, stored. There are no (rotary) axes. This frees space and weight for a more powerful camera (larger opaques for longer range) or the SK can be made smaller, with the advantage of getting a more aerodynamic and lighter missile. There is also room for a dual mode SK (eg IR and SAL) available.

Das Schwenken der Kamera wird folgendermaßen realisiert:
(Prinzipbild, genauere Darstellung s. 1)

Figure DE102015005707A1_0003
The pan of the camera is realized as follows:
(Schematic diagram, more detailed representation s. 1 )
Figure DE102015005707A1_0003

Der Dom 1 besteht zumindest im zentralen Bereich aus IR-transparentem Material, im Randbereich kann er aus billigerem fester Material sein. Der Dom ist etwas größer als eine Halbkugel, damit die SK-Kugel 2 darin frei drehbar gehalten wird. Via Nippel 4, befestigt an der Kugel 2 oder am X/Y-Antrieb, dann ist in der Hohlkugel ein Loch, kann die SK-Kugel durch einen X-Y-Antrieb in Nick- und Gier-Richtung bewegt werden. Das Schwenken geschieht, wie erforderlich, automatisch genau um das Zentrum des Domes. Etwa +/–30° Schwenkwinkel (= übliche Forderung für Bodenzielanwendungen) sind in Nick- und Gier-Richtung problemlos erreichbar. Die Kabelführung aus der SK-Kugel in den Flugkörper FK wird entweder durch den dann hohlen Nippel 4 oder durch eine Durchführung (Loch) in der SK-Kugel realisiert. Der Nick-Gier-Antrieb, auch X-Y-Antrieb genannt, ist in 4 genauer dargestellt.The cathedral 1 consists at least in the central area of IR-transparent material in the edge region, it may be made of cheaper solid material. The dome is slightly larger than a hemisphere, hence the SK ball 2 is kept freely rotatable therein. Via nipple 4 , attached to the ball 2 or on the X / Y drive, then there is a hole in the hollow ball, the SK ball can be moved by an XY drive in the pitch and yaw direction. The panning is done automatically, as needed, exactly around the center of the dome. Approximately +/- 30 ° swivel angle (= usual demand for ground target applications) can be easily reached in the pitch and yaw direction. The cable routing from the SK ball into the missile FK is either through the then hollow nipple 4 or realized by a passage (hole) in the SK ball. The Nick-yaw drive, also called XY drive, is in 4 shown in more detail.

Für einen SK gegen Bodenziele hat man also eine überraschend einfache Lösung, die zudem, wie angestrebt, den gesamten Raum in der SK-Kugel für die Kamera frei läßt. Es sind auch keinerlei Arten von Kardanrahmen oder Lager um die SK-Kugel 2 herum notwendig, die dann bei gegebenem FK-Durchmesser den erlaubten SK-Kugel-Durchmesser reduzieren würden. Bei digitalem X-Y-Antrieb kennt man die Visierrichtung exakt und man braucht keine Messmittel zur Ermittlung Visierrichtung. Das gibt die Möglichkeit einen viel leistungsfähigeren SK zu implementieren => Hochleistungs-SK wie er bisher in vorgegebenem FK-Durchmesser nicht realisierbar ist. Der Dom ist fest und dicht mit der FK-Struktur verbunden. Keinerlei Kardanrahmen bedeuten natürlich auch Gewichts- und Komplexitäts- und Kostenersparnis. Wenn der Dom aus 2 Materialien zusammengesetzt ist, wird die Hohlkugel vor dem Dom-Zusammenbau eingefügt. Ansonsten muss die Hohlkugel 2 aus mindestens 2 Teilen bestehen und erst im Dom zusammengefügt werden. Das Kugelschalensegment 1 (Dom) kann im Bereich der Kamera-Optik (incl. Schwenkbereich) auch einfach ein Loch haben, dann spart man teuere IR-transparente Materialien (ein 180 mm Durchmesser Dom kostet allein an Materialwert um die 4000 €; wiegt etwa 800 gr, bei 2 kg Zielgewicht für einen Gesamt-SK), man muss dann aber zwischen dem Restdom 1 und der Hohlkugel 2 eine Dichtung gegen Regen und Feuchtigkeit einfügen.For a SK against ground targets you have a surprisingly simple solution, which also, as desired, leaves the entire space in the SK-ball for the camera. There are also no types of gimbal or bearings around the SK ball 2 necessary, which would then reduce the allowed SK ball diameter for a given FK diameter. With a digital XY drive, the sighting direction is known exactly and you do not need any measuring equipment to determine the sighting direction. This gives the possibility to implement a much more powerful SK => high-performance SK as it has not previously been possible in a given FK diameter. The dome is tight and tightly connected to the FK structure. Of course, no gimbal means weight, complexity and cost savings. When the dome is composed of 2 materials, the hollow ball is inserted before dome assembly. Otherwise, the hollow sphere must 2 consist of at least 2 parts and are joined together in the cathedral. The spherical shell segment 1 (Dom) can in the field of camera optics (including swivel range) also just have a hole, then you save expensive IR-transparent materials (a 180 mm diameter dome costs alone in material value around 4000 €, weighs about 800 gr 2 kg target weight for a total SK), but you must then between the Restdom 1 and the hollow sphere 2 insert a gasket against rain and moisture.

Ausserdem ist die Lösung nach 1, wenn erforderlich, auch für größere Schwenkwinkel einfach erweiterbar. Man muss also für Anwendungen gegen Flugziele nicht einen völlig neuen SK entwickeln, die bekannten SK dieser Art sind hochkomplex, sondern einfach den vorhandenen SK modular auf bis etwa +/–90° Gier- und Nick-Schwenkwinkel erweitern.In addition, the solution is after 1 if required, easily extendable even for larger swivel angles. So you do not have to develop a completely new SK for applications against flight targets, the known SK of this type are highly complex, but simply extend the existing SK modular to about +/- 90 ° yaw and pitch tilt angle.

Man erspart sich eigenständige SK-Entwicklungen getrennt für SK gegen Bodenziele oder Luftziele. It saves separate SK developments separately for SK against ground targets or air targets.

Erweiterung des Schwenkwinkels (FOR) auf bis etwa 90°:Extension of the swivel angle (FOR) to approx. 90 °:

Zunächst wird hierfür der Schwenkbereich des X-Y-Antriebes auf etwas über 45° in Gier- und Nick-Richtung erweitert realisiert. Der X-Y-Antrieb wird dazu, wenn nötig, auf diesen größeren Fahrweg erweitert. Noch größere Schwenkwinkel wären auf diesem Weg auch möglich, allerdings sind so 90° nicht erzielbar. Deshalb musste hier eine neue Lösung gefunden werden. Es ist leicht einzusehen, dass eine Anbringung des Nippels 4 an anderer Stelle der Hohlkugeloberfläche ein Offset des Richtbereiches der Visierlinie bewirkt. Wenn der Nippel z. B. 45° in Nickrichtung auf der Hohlkugel nach oben versetzt befestigt ist, und wieder in die Mitte des X-Y-Antriebes positioniert wird, dann wird die Visierlinie in Nickrichtung mit 45° Offset nach oben gelenkt, inklusive maximaler Y-Antrieb-Auslenkung also 90°. Der Antriebsnippel 4 muss also auf der SK-Hohlkugel 2 verschiebbar angebracht sein. In 5 ist dargestellt, dass der Nippel 4 im Schlitz 12 verschoben werden kann. Am einfachsten kann der Nippel verschoben werden, wenn man den sowieso vorhandenen X-Y-Antrieb, hier nur den Y-Antrieb, benutzt. Der Nippel 4 kann an der Kugeloberfläche, elektromagnetisch oder mechanisch schaltbar, arretiert oder auch gelöst werden. Wenn der Nippel 4 gelöst ist, bewegt er sich mittels y-Antrieb im Schltz auf der Kugeloberfläche (max. bis etwas über 45°). Wenn der Nippel arretiert ist, wird die ganze Kugel, wie schon oben beschrieben, gedreht. Wenn notwendig kann während der Fahrt des Nippels in dem Schlitz, die Hohlkugel 2 elektromagnetisch oder auch mechanisch arretiert werden. Neben dem Nippel 4 kann auch ein elektrisches Kabel 13 gemeinsam mit dem Nippel im Schlitz bewegt werden. Somit ist auch eine einfache Kabelführung in den SK möglich. (s. 5). Wenn der Nippel 4 alternativ, wie in 3b gezeigt, hohl und im Durchgang durch die Hohlkugel-Wand flexibel ist, kann die Kabelführung auch durch den Nippel 4 erfolgen.First of all, the swivel range of the XY drive is expanded to slightly more than 45 ° in the yaw and pitch directions. If necessary, the XY drive is extended to this larger route. Even larger swing angles would be possible on this way, but so are not achievable so 90 °. Therefore, a new solution had to be found here. It is easy to see that attaching the nipple 4 causes an offset of the directional range of the line of sight at another point of the hollow ball surface. If the nipple z. B. is 45 ° offset in the pitch direction on the hollow sphere upwards, and is positioned again in the middle of the XY drive, then the sighting line is directed in the pitch direction with 45 ° offset upwards, including maximum Y-drive deflection so 90th °. The drive nipple 4 So it has to be on the SK hollow sphere 2 be slidably mounted. In 5 is shown that the nipple 4 in the slot 12 can be moved. The easiest way to move the nipple is to use the existing XY drive, here only the Y drive. The nipple 4 can be locked, locked or released on the surface of the sphere, electromagnetically or mechanically. If the nipple 4 is released, it moves by means of y-drive in Schlötz on the ball surface (up to a little over 45 °). When the nipple is locked, the whole ball is turned as described above. If necessary, while driving the nipple in the slot, the hollow ball 2 be locked electromagnetically or mechanically. Next to the nipple 4 can also be an electrical cable 13 be moved together with the nipple in the slot. Thus, a simple cable management in the SK is possible. (S. 5 ). If the nipple 4 alternatively, as in 3b shown hollow and flexible in the passage through the hollow ball wall, the cable guide can also through the nipple 4 respectively.

Durch die 2-stufige Nickbewegung, > 45° durch Y-Antrieb und zusätzlich bis zu > 45° durch Verschiebung des Nippels 4, werden > +/–90° Nickwinkelauslenkung erreicht (und bislang etwa +/–45° Gierwinkel). Das ist manchmal schon hinreichend. Wenn die Visierlinie 14 über den vollen Halbraum in Gier- und Nick-Richtung geschwenkt werden soll, dann muss hierfür ein weiteres Element hinzugefügt werden. Die Hohlkugel 2 muss jetzt hinten, in entgegengesetzter Richtung zur Visierlinie um einen etwas über +/–45° Kegelwinkel geöffnet sein.Due to the 2-stage pitching motion,> 45 ° by Y-drive and additionally up to> 45 ° by displacement of the nipple 4 ,> +/- 90 ° pitch angle deflection is achieved (and so far about +/- 45 ° yaw angle). That is sometimes enough. If the sighting line fourteen to swing over the full half space in yaw and pitch direction, then another element must be added for this purpose. The hollow sphere 2 must now be open at the rear, in the opposite direction to the line of sight by a slightly more than +/- 45 ° cone angle.

In 6 ist ein Henkel 15 genanntes Element (weil es wie der Henkel eines Eimers aussieht und auch so um die Achse 16 drehbar ist) zugefügt. Allerdings befindet sich im Henkel ein Längsschlitz, in dem der Nippel 4 um etwas über +/–45° verschoben und dann an jedem gewünschten Ort arretiiert werden kann. Der Henkel 15 kann um Achse 16 um etwas über +/–45° gedreht und danach in jeder Position arretiert werden. Die Arretierung des Henkels 15 geschieht durch Festsetzung in der Achse 16 oder durch eine Lasche 17, die senkrecht am Henkel 16 befestigt, zur Hohlkugel 2 reicht und dort mechanisch oder magnetisch arretiertbar ist. Die Verschiebung des Nippels 4 auf der Hohlkugeloberfläche geschieht, wie schon weiter vorne beschrieben, indem der X-Y-Antrieb verfährt und die Kugel 2 respektive der Henkel, für diese Zeit arretiert wird. Kurz: Der Nippel 4 kann in einem Kegelbereich von > +/–45° auf der Kugeloberfläche verschoben und dann arretiert werden. Mit der zusätzlichen Verschiebung durch den X-Y-Antrieb werden überraschend einfach, > +/–90° Schwenkbereich (Halbraum) erreicht und es gibt, auch bis 90° Schwenkwinkel, eine einfache Kabelführung.In 6 is a handle 15 called element (because it looks like the handle of a bucket and so around the axis 16 is rotatable) added. However, there is a longitudinal slot in the handle, in which the nipple 4 can be shifted slightly over +/- 45 ° and then arrested at any desired location. The handle 15 can around axis 16 rotated slightly over +/- 45 ° and then locked in any position. The locking of the handle 15 happens by fixing in the axis 16 or through a tab 17 which are perpendicular to the handle 16 attached to the hollow sphere 2 ranges and there is mechanically or magnetically locked. The displacement of the nipple 4 on the hollow sphere surface happens, as already described above, by moving the XY drive and the ball 2 respectively the handle, is arrested for this time. In short: the nipple 4 can be moved in a cone area of> +/- 45 ° on the spherical surface and then locked. With the additional displacement by the XY drive surprisingly easy,> +/- 90 ° swivel range (half space) can be achieved and there is, even up to 90 ° swivel angle, a simple cable management.

Weitere Beschreibung:Further description:

Auf der Oberfläche der Kugel 2 können Gleitnoppen die Bewegung in dem Dom 1 genannten äußeren Kugelschalensegment erleichtern und vibrationsdämpfend wirken. Nippel 4 kann auch vibrationsgedämft befestigt sein. Die Optik 5 kann nach optischen Erfordernissen geformt sein, darf aber nicht aus der Kontur der Kugel 2 herausragen.On the surface of the ball 2 Slippery knobs can move in the dome 1 facilitate said outer spherical shell segment and vibration damping effect. nipple 4 can also be fastened vibration resistant. The optics 5 may be shaped according to optical requirements, but may not be from the contour of the sphere 2 protrude.

Der optionale Umlenkspiegel 6 erlaubt lange Brennweiten (=> grosse Reichweiten) und fexiblen Aufbau der Optik und leichte Auswuchtung und kann dann auch zur Feinstabilisierung der Visierlinie mittels üblicher käuflicher Piezostabilisierung benutzt werden.The optional deflection mirror 6 allows long focal lengths (=> long ranges) and fexiblen structure of the optics and easy balancing and can then be used for fine stabilization of the sighting line by means of conventional commercially available piezo stabilization.

Durch einen hohlen Nippel 4 können die Kabel von der Kamera zum Flugkörper, problemlos im gesamten Halbraum-Schwenkbereich, geführt werden.Through a hollow nipple 4 The cables can be routed from the camera to the missile, easily in the entire half-space swivel range.

Das Trägheitsmoment des SK ist, (wichtig für Dämpfung von Vibrationen), durch die bei Kugelschalen weitestmöglich aussen liegenden Massen, optimal groß.The moment of inertia of the SK, (important for damping of vibrations), by the masses as far as possible outside the balls, optimally large.

Es soll auch noch erwähnt werden, dass keine Singularität in der Visierlinienansteuerung, wie z. B. in DE 298 24 923 auftritt. (Bevor man von Gier- in Nick-Richtung, oder umgekehrt, schwenken kann, muss dort der gesamte SK um 90° gerollt werden). It should also be mentioned that no singularity in the Visierlinienansteuerung such. In DE 298 24 923 occurs. (Before you can pan from yaw in nick direction, or vice versa, the entire SK has to be rolled 90 ° there).

Kamera-BildhomogenisierungCamera Bildhomogenisierung

Infrarotkameras lösen Temperaturdifferenzen von etwa 20 mK bei etwa 300 K Szenarien-Temperatur auf. Da müssen alle Bildpixel extrem genau gleiche Empfindlichkeit (und Rauschen) haben. Das ist nur durch einen elektronischen Abgleich aller Pixel erreichbar. Üblicherweise geschieht das, indem die Kamera auf eine homogen temperierte Fläche schaut und dann alle Pixel auf gleiche Signalhöhe und Rauschlevel korrigiert werden und die Korrekturwerte für jedes Pixel in einer Look-up-table abgelegt werden; 2–3 Bilder (also < 100 msec) reichen für die Eineichung aus. Bei der Produktion ist dieser Vorgang kein Problem. In einem Suchkopf (im Gefechtsfeld), nach vielleicht 10 Jahren Lagerung und dann Einsatz in der Wüste oder in der Arktis müssen die Korrekturwerte aktualisiert werden, ansonsten zeigt das Kamerabild ein Fix-Pattern-Noise. Da ist es von großem Vorteil auch hier kurz vor dem Einsatz mit der Kamera auf eine homogen temperierte Fache (und nicht ins Gefechtsfeld) schauen zu können. Das wird erreicht, indem Kugel 2, mit der Kamera darin, in einer Richtung über 90° hinaus geschwenkt wird. Realisierung indem der Schlitz im Henkel 15 über 90° hinaus verlängert wird und mittels X-Y-Antrieb Kugel 2 in 2 Schritten über 90° hinaus gedreht wird.Infrared cameras resolve temperature differences of about 20 mK at about 300 K scenario temperature. Since all image pixels must have extremely exactly the same sensitivity (and noise). This can only be achieved by an electronic adjustment of all pixels. Typically, this is done by looking at a homogeneously tempered surface and then correcting all pixels to the same signal level and noise level and storing the correction values for each pixel in a look-up table; 2-3 pictures (ie <100 msec) are enough for the Einichung. This process is no problem during production. In a search head (in the battlefield), after perhaps 10 years of storage and then use in the desert or in the Arctic, the correction values must be updated, otherwise the camera image shows a fix pattern noise. Since it is of great advantage to be able to look at a homogeneously tempered Fache (and not in the battlefield) just before use with the camera. This is achieved by ball 2 with the camera in it, is pivoted in one direction beyond 90 °. Realization by the slot in the handle 15 extended beyond 90 ° and by means of XY drive ball 2 rotated in 2 steps over 90 °.

Nochmal die wichtigsten Vorteile der Erfindung:Again, the main advantages of the invention:

  • – Einfachstes Design des SK und damit billig in Entwicklung und Herstellung Kommerzieller X-Y-Antrieb reicht aus. Mit digitalem Antrieb kennt man genau die Auslenkung der Visierlinie, man braucht keine Vermessung der Richtung vorzunehmen.- Simplest design of the SK and therefore cheap in development and production Commercial X-Y drive is sufficient. With digital drive you know exactly the deflection of the sight line, you do not need to measure the direction.
  • – Keine (störenden) Kardanrahmen => Es bleibt für die Kamera(s) viel mehr Raum als bei allen anderen bisher bekannten SK => höhere Leistung (Reichweite)- No (disturbing) gimbal => It remains for the camera (s) much more space than with all other previously known SK => higher performance (range)
  • – oder: der SK kann kleiner und damit aerodynamischer gebaut werden- or: the SK can be built smaller and therefore more aerodynamic
  • – Schwenkwinkel der Kamera bis etwa 90° erreichbar. Einfache Kabelführung, auch für große Schwenkwinkel, durch den Nippel 4.- Swivel angle of the camera can be reached up to about 90 °. Easy cable routing, even for large swivel angle, through the nipple 4 ,
  • – Keine Singularität im Antrieb.- No singularity in the drive.
  • – Aktualisierte Bildhomogenisierung der Kamera im Fluge durch Schwenk zur Seite leicht möglich.- Updated image homogenization of the camera in flight by swiveling to the side easily possible.
  • – Eine SK Entwicklung für alle Anwendungen gg. Boden- und Flug-Ziele.- One SK development for all applications vs. ground and flight targets.
  • – Einsparung des optischen Domes ist wahlweise möglich.- Saving the optical dome is optional.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kugelschalensegment, zumindest im Mittelbereich transparent im Spektralbereich der SK-Kamera, = kurz Dom benanntSpherical shell segment, at least in the central region transparent in the spectral range of the SK camera, = short named cathedral
22
SK-Hohlkugel mit der Kamera darin, Kamera bestehend aus 5 und 7 und optional 6 SK hollow sphere with the camera in it, camera consisting of 5 and 7 and optional 6
33
FK-StrukturFK structure
44
Nippel mit 8 Nipple with 8th
55
Kameraoptikcamera optics
66
Umlenkspiegeldeflecting
77
Detektor = CCD-Chip der KameraDetector = CCD chip of the camera
88th
Gelenkjoint
99
X-Y-RahmenX-Y frame
1010
Y-SchieneY-rail
1111
X-SchieneX-rail
1212
Schlitz in der Hülle der HohlkugelSlot in the shell of the hollow sphere
1313
Kabel (verläuft von der Kamera in den FK)Cable (runs from the camera to the FK)
1414
Visierrichtung (der Kamera)Sighting direction (of the camera)
1515
Henkelhandle
1616
Achse für Henkel 15 Axle for handle 15
1717
Lasche an Henkel 15 (Optional)Latch on Henkel 15 (Optional)
1818
Schlitz in Henkel 15 Slit in handle 15

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10153094 [0002] DE 10153094 [0002]
  • DE 10313136 [0002] DE 10313136 [0002]
  • DE 102004008644 [0002] DE 102004008644 [0002]
  • DE 29824923 [0016] DE 29824923 [0016]

Claims (1)

Ein Suchkopf am Frontende eines Lenkflugkörpers, bestehend aus einer inneren Hohlkugel 2, gegebenenfalls mit Aussparungen, mit zumindest einer Kamera darin, und einer Öffnung in der Hohlkugelschale 2 in der sich die Optik der Kamera befindet, und einem äusseren Kugelschalensegment 1, das im Bereich der Kameraoptik, inklusive Schwenkberreich, für den Spektralbereich der Kamera transparent ist, und das die innere Kugelschale, frei drehbar, lagert, gekennzeichnet dadurch dass: 1. auf der inneren Hohlkugel 2, auf ihrer Oberfläche befestigt, ein Nippel 4 sitzt, mittels dessen ein konventioneller bekannter linearer X-Y-Schlitten durch seine Verschiebung die innere Hohlkugel und damit die Visierrichtung der Kamera, in Gier- und Nick-Richtung um bis zu etwas über +/–45° schwenkt. 2. Der Nippel 4 auf der Hohlkugel-Oberfläche verschiebbar ist und in jeder neuen Position magnetisch oder mechanisch arretierbar ist. 3. Die Verschiebung des Antriebsnippels 4 im nicht arretierten Zustand mittels X-Y-Schlitten auf der Hohlkugeloberfläche in Gier- und Nick-Richtung erfolgt und dann an jedem Verschiebe-Ort arretiert werden kann. 4. Ein Henkel 15 mit Schlitz 18 den Nippel 4 in einem Kegel von etwa 45° auf der Hohlkugel 2 positionieren kann. 5. Die innere Hohlkugel in einer Richtung auch über 90° hinaus geschwenkt werden kann, sodass die Kameraoptik nicht in die Landschaft, sondern auf eine homogen temperierte Fläche im Suchkopf schaut.A seeker head on the front end of a guided missile, consisting of an inner hollow sphere 2 , optionally with recesses, with at least one camera therein, and an opening in the hollow sphere shell 2 in which the optics of the camera is located, and an outer spherical shell segment 1 , which is transparent in the field of camera optics, including Schwenkberreich, for the spectral range of the camera, and which supports the inner spherical shell, freely rotatable, characterized in that: 1. on the inner hollow sphere 2 attached to its surface, a nipple 4 sits, by means of which a conventional known linear XY slide by its displacement, the inner hollow ball and thus the sighting direction of the camera, in yaw and pitch direction by up to slightly over +/- 45 ° pivots. 2. The nipple 4 is displaceable on the hollow ball surface and is magnetically or mechanically locked in any new position. 3. The displacement of the drive nipple 4 in the unlocked state by means of XY slide on the hollow ball surface in yaw and pitch direction and then can be locked at each sliding location. 4. A handle 15 with slot 18 the nipple 4 in a cone of about 45 ° on the hollow sphere 2 can position. 5. The inner hollow sphere can also be swiveled in one direction over 90 °, so that the camera optics does not look into the landscape, but rather at a homogeneously tempered surface in the seeker head.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102004008644A1 (en) 2004-02-23 2005-09-08 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Cardan bearing for displaceably mounted component, has assembly of mounting frames with inner and outer circular frames, with component held inner circular frame rotatable within outer frame

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