DE1263115B - Schiffsradaranlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES wtw PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

HOIq
Deutsche Kl.: 21 a4- 48/02

Nummer: 1263 115

Aktenzeichen: N 27955IX d/21 a4

Anmeldetag: 26. Januar 1966

Auslegetag: 14. März 1968

Die Erfindung betrifft eine Schiffsradaranlage, bestehend aus einem ersten Radargerät mit mindestens einer zugehörigen, kontinuierlich um eine senkrechte Achse drehbaren Antenne zum Suchen von Zielen und mindestens einem zweiten Radargerät mit einer zugehörigen, um eine senkrechte und eine waagerechte Achse drehbaren Antenne zum automatischen Verfolgen eines durch das erste Radargerät erfaßten Zieles.

Bei einer solchen Radaranlage wird die Antenne des zweiten Radargerätes, d. h. die Nachführantenne, auf ein zu verfolgendes Ziel gerichtet, indem das verhältnismäßig scharfe Strahlenbündel dieser Antenne in die durch das erste Radargerät gelieferte Azimutrichtung des betreffenden Ziels gebracht und darauf um die waagerechte Achse gedreht wird, bis Zielechos empfangen werden. Dabei tritt die Schwierigkeit auf, daß das Schiffsdeck in der Zeit, in der die Nachführantenne auf den Azimut einläuft, durch das Stampfen und Schlingern des Schiffes seine Lage geändert hat im Vergleich zu der Lage in dem Augenblick, in dem der Azimut des Ziels durch das erste Radargerät gemessen wurde. Die Höhenwinkelabtastung des von der Nachführantenne ausgesendeten Strahlenbündels erfolgt dabei zwar annähernd in der richtigen Azimutrichtung, aber die Abtastebene schließt dann einen mit der erwähnten Lageänderung übereinstimmenden Winkel mit der Ebene des von der Rundsuchantenne des ersten Radargerätes ausgesendeten Strahlenbündels in dem Augenblick ein, in dem der Azimut des Ziels gemessen wurde. Bei starkem Stampfen und Schlingern des Schiffes und bei großer Höhe des Ziels ist der resultierende Fehler meistens größer als der halbe Öffnungswinkel des von der Nachführantenne ausgesendeten Strahlenbündels. Es ist dann nicht ohne weiteres möglich, das zweite Radargerät auf das Ziel zu richten.

Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß die Suchantenne und die Nachführantenne als stabilisierte Antennen ausgeführt werden. Dies erfordert aber einen großen Aufwand, weil die zum Stabilisieren einer Antenne benötigte Apparatur kostspielig ist und diese Maßnahme die Gesamtradaranlage erheblich schwerer und komplizierter macht. Außerdem ist ein gegenseitiger Fehler zwischen den bei den Antennen verwendeten, gesonderten Servosystemen praktisch unvermeidlich.

Die Erfindung bezweckt, eine Radaranlage der einleitend erwähnten Art zu schaffen, bei der die Nachführantenne und die Suchantenne gemeinsam stabilisiert sind und bei der unter Beibehaltung der für eine gute Wirkung wesentlichen freien Rundschau dieser Schiffsradaranlage

Anmelder:

N. V. Hollandse Signaalapparaten,
Hengelo (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann und Dr.-Ing. R. Rüger, Patentanwälte,

7300 Esslingen, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:

Uilko van der Wal,

Hendrik ter Brugge, Hengelo (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 1. Februar 1965 (6 501247) - -

Antennen die nachfolgenden Vorteile vereint erhalten werden:
a) Gegenseitige Stabilisierungsfehler können nicht auftreten;

b) die Stabilisierung der Suchantenne und der Nachführantenne wird mit einer Einsparung an Bauteilen erzielt;

c) die Stabilisierung der Suchantenne erfolgt praktisch ohne Vergrößerung des Gewichtes oder der Kompliziertheit der Anlage;
d) die Stabilisierung erfolgt mit geringer Motorleistung.

Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck bei der eingangs geschilderten Radaranlage die Nachführantenne oben und die Suchantenne unten an einem den beiden Antennen gemeinsamen Träger angebracht, der in an sich bekannter Weise mittels zweier konzentrischer Kardanrahmen, eines kreiselgesteuerten Servosystems und zweier in der gleichen Ebene liegender, senkrecht zueinander angeordneter Kardanwellen stabilisiert wird, und ist der äußere Kardanrahmen parallel zum Deck fest durch die Innenwand einer der beiden Antennen umfassenden, in der Hauptsache sphärischen, schiffsfest angeordneten Antennenkuppel unterstützt.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher erläutert, von denen
F i g. 1 ein Prinzipschaltbild eines an sich bekannten Stabilisierangssystems zeigt;

F i g. 2 teilweise im Querschnitt eine Ausführungs-

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gen Abtastmusters abtastet, Sie besteht aus der Kombination eines Strahlers 23 und eines Reflektors 24 und wird von dem Antriebsmotor 26 kontinuierlich um die Azimutachse 25 gedreht, während dieser Motor gleichzeitig über einen Wandlungsmechanismus 26' den Hebel 27 verhältnismäßig langsam aufwärts und abwärts bewegt. Der Reflektor 24 ist über die Stange 28 mit dem Hebel 27 gekuppelt und wird somit während der Umdrehung um die Azimutachse 25 langsam

Längsachse des Schiffes in dem schiffsfest angeordneten Kardanrahmen 3 drehbar gelagert. Der innere Kardanrahmen 2 trägt zwei Servomotoren 6 und 7.

form des bei der Radaranlage nach der Erfindung verwendeten Antennensystems zeigt, bei dem das in F i g. 1 dargestellte Stabilisierungssystem benutzt wird und

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines solchen Antennensystems zeigt.

In diesen Figuren sind die übereinstimmenden Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen zu stabilisierenden

Körper oder eine Plattform. Dieser Körper ist zu die- io um die Höhenwinkelachse 29 gekippt, so daß dieses sem Zweck mittels zweier konzentrischer Rahmen 2 schraubenlinienförmige Abtastmuster erhalten wird, und 3 zweier senkrecht zueinander angeordneter Kar- Das zweite der beiden erwähnten Radargeräte ist

danwellen 4 und 5 kardanisch aufgehängt. Befindet an die zugehörige Nachfuhrantenne 30 angeschlossen, sich der zu stabilisierende Körper an Bord eines Diese Antenne ist von einem Typ, der aus einem ReSchiffes, so ist die fest mit dem inneren Kardanrah- 15 flektor 31 mit zwei Paaren in der Figur nicht dargestellmen 2 verbundene Welle 5 wie üblich parallel zur ter Strahler besteht, die über eine Monopulsgruppe 32

abwechselnd paarweise gespeist werden. Es wird in bekannter Weise in dem Empfänger des zweiten Radargerätes jedes Paar gleichzeitig empfangener

Unter Zuhilfenahme der Zahnradübersetzung 8, 9 ao Echosignale mittels eines Komparators in der Ampli- bzw. 10, 11 können diese Servomotoren bei richtiger tude oder Phase verglichen, wodurch zwei Steuer-Erregung den zu stabilisierenden Körper 1 derartig spannungen entstehen, die, solange das zu verfolum die Wellen 4 und 5 kippen, daß dieser Körper in gende Ziel von der Nachführantenne angepeilt wird, bezug auf eine erdfeste Referenz in einer bestimmten für die Abweichung dieses Ziels in bezug auf die Ziel-Lage gehalten wird. Als erdfeste Referenz werden die 25 linie der Antenne maßgebend sind. Diese Steuerspan-Kreisel 12 und 13 benutzt, deren Gehäuse 14 bzw. 15,
wie dies aus der Figur ersichtlich ist, fest mit den aus
dem Kardanrahmen 2 herausragenden Enden der mit
dem zu stabilisierenden Körper verbundenen Welle 4
verbunden sind. Beide Kreisel haben zwei Freiheits- 30
grade. Der Kreisel 12 hat eine Drehachse, die in der
Horizontalebene in eine bestimmte Richtung weist,
z. B. Nord, weshalb er auch Azimutkreisel genannt
wird; er liefert Synchrodaten, die unter anderem zum
Berechnen von Korrekturwerten benutzt werden, die 35
zur Beseitigung der durch das Gieren des Schiffes
verursachten Azimutabweichungen erforderlich sind.
Da der Kreisel 12 keine direkte Rolle bei der Stabilisierung des Körpers 1 spielt, wird er hier im folgen

den außer Betracht gelassen.

Der Stabilisierungskreisel 13 hat eine Drehachse, die mittels der üblichen, hier nicht dargestellten Kreiselsteuerungsmittel in einer genau vertikalen Lage gehalten wird. Dieser Kreisel, der auch Vertikalkreisel genannt wird, liefert an seinen beiden durch die Synchros 16 und 17 gebildeten Ausgängen zweier Fehlerspannungen, sobald das Kreiselgehäuse 15 aus der durch die vertikale Drehachse des Kreisels bedingten Nullage gebracht wird. Diese Fehlerspannungen wer-

nungen werden den Motoren34 bzw. 35 (s. Fig. 3) zugeführt, welche die Nachführantenne 30 um die Azimutachse 25' bzw. die Höhenwinkelachse 36 nachsteuern, so daß diese Antenne auf das zu verfolgende Ziel gerichtet bleibt. Die vorstehend beschriebene Radaranlage dient zur Verwendung auf Schiffen, und es ist dabei in Hinblick auf das Stampfen und Schlingern des Schiffes erwünscht, daß sowohl die Suchantenne 22 als auch die Nachführantenne 30 in bezug auf eine erdfeste Referenz stabilisiert werden.

Gemäß der Erfindung wird eine besonders vorteilhafte, in jedem Sinn günstige Schiffsradaranlage der vorstehend beschriebenen Art dadurch erhalten, daß die Nachführantenne 30 oben und die Suchantenne 22 unten an einem den beiden Antennen gemeinsamen Träger 37 angebracht werden, der, in der an Hand der Fig. 1 beschriebenen bekannten Weise, mittels zweier konzentrischer Kardanrahmen 2 und 3 und eines kreiselgesteuerten Servosystems 6 bis 19 um zwei in der gleichen Ebene liegende, senkrecht zueinander angeordnete Kardanwellen 4 und 5 stabilisiert wird, wobei von den erwähnten konzentrischen Kardanrahmen 2 und 3 der äußere Kardanrahmen 3

den über die betreffenden Servoverstärker 18 und 19 50 parallel zum Deck durch die Innenwand einer die

den Servomotoren 6 bzw, 7 zugeleitet, die den zu stabilisierenden Körper infolgedessen derartig kippen, daß diese Fehlerspannungen auf den Wert Null herabgemindert werden.

beiden Antennen umfassenden, in der Hauptsache sphärischen, schiffsfest angeordneten Antennenkuppel, unterstützt wird.
Da nur ein einziges Stabilisierungssystem zur Sta-

Im nachfolgenden wird nun eine Ausführungsform 55 bilisierung beider Antennen benutzt wird, ergibt sich einer Schiffsradaranlage nach der Erfindung in weite- nicht nur eine erhebliche Kostensenkung, sondern

wird auch das Gesamtgewicht der Anlage geringer, während die Möglichkeit gegenseitiger Stabilisierungsfehler ausgeschlossen wird.

Bei der in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsform sind die Kardanwellen 4 und 5 hohl ausgebildet und besteht der Träger 37 aus einer hohlen Säule. Durch diese hohle Säule und durch die hohlen Kardanwellen werden die Wellenleiter hindurchgeführt,

nuierlich wirksam und an eine zugehörige Rundsuch- 65 die unter Zuhilfenahme der erforderlichen Drehkoppantenne 22 angeschlossen. In der dargestellten Aus- hingen und der Wellenleiter 20 bzw. 21 die Verbinführungsform ist die Rundsuchantenne 22 von einem dung der betreffenden Radargeräte mit der zugehöri-Typ, der den Raum längs eines schraubenlinienf örmi- gen Antenne herstellen.

ren Einzelheiten beschrieben, wobei auf die F i g. 2 oder 3 und, sofern möglich, auf diese beiden Figuren Bezug genommen wird.

In F i g. 2 sind mit 20 und 21 zwei Wellenleiter bezeichnet; an jeden dieser beiden Wellenleiter ist ein gesondertes Radargerät angeschlossen. Diese Radargeräte sind in der Figur deutlichkeitshalber weggelassen. Das erste dieser beiden Radargeräte ist konti-

Totes Gewicht, das bei stabilisierten Antennen in Form von Gegengewichten häufig vorgesehen ist, wird bei der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Bauart nahezu vollständig vermieden, da die Stelle und das Gewicht der Rundsuchantenne 22 bereits dafür sorgen, daß der Schwerpunkt der Anordnung sich annähernd in der Mitte des Kardansystems befindet. Gewünschtenfalls kann man mittels eines geringen Gegengewichtes (41 in F i g. 2) dafür sorgen, daß dieser Schwerpunkt genau in der Mitte des Kardansystems liegt.

Die Antennenkupplung 40 ist aus bewehrtem Kunstharz hergestellt und besteht (s. F i g. 2) aus zwei Halbkugeln. Die untere Halbkugel der Kuppel ist zur Vergrößerung der Festigkeit in Form einer doppelwandigen Honigwabenkonstruktion ausgebildet. Sie ist außerdem mit zwei aus bewehrtem Kunstharz bebestehenden Konsolen 42 und 43 versehen, in denen zwei Arme 38 bzw. 39 ruhen, mittels deren der äußere Rahmen 3 parallel zum Deck fest abgekürzt wird. Ein besonders wichtiger Vorteil dieser Art von Abstützung des äußeren Kardanrahmens 3 besteht darin, daß Abstützungsständer od. dgl., die sonst die freie Rundschau der Suchantenne 22 bei Drehung periodisch unterbrechen wurden, völlig vermieden werden. Es wird einleuchten, daß die der sphärischen Form innewohnende Steifheit der Antennenkuppel eine in baulicher Hinsicht besonders feste Abstützung für die Arme 38, 39 und somit für den äußeren Kardanrahmen 3 ergibt.

Die Antennenkuppel 40 ist unten durch eine Platte 44 abgeschlossen; durch diese Platte sind die Wellenleiter 20, 21 hindurchgeführt.

Die Kuppel ruht auf einem deltaförmigen Traggestell 45, das mittels dreier Paare von Beinen wie 46 und 46' schiffsfest verankert ist. Da die Kuppel das Antennengebilde als solches vor dem Einfluß des Wetters schützt, können die in der Anlage benutzten Motoren eine verhältnismäßig geringere Leistung haben, da sie keine vom Wind hervorgerufenen Drehmomente zu überwinden brauchen.

Bei der vorstehend beschriebenen Radaranlage nach der Erfindung wird das in Fig. 1 schematisch dargestellte Stabilisierungssystem benutzt, bei dem die Kreisel und die Kreiselgehäuse direkt mit dem zu stabilisierenden Körper verbunden Sind. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die durch das Stampfen und Schlingern des Schiffes verursachten Schiffsverformungen keinen Einfluß auf die Stabilisierung ausüben können. Wenn die von diesen Schiffsverformungen hervorgerufenen Ungenaüigkeiten von geringer Bedeutung sind oder wenn diese Ungenaüigkeiten in anderer Weise korrigiert werden, ist es ohne weiteres möglich, die Kreisel in einer gewissen Entfernung von dem zu stabilisierenden Körper, z. B. in dem Metazentrum des Schiffes anzuordnen.

Eine Abart der beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß der äußere Kardanrahmen 3 derartig bemessen wird, daß er unter Weglassung der Arme 38, 39 direkt von der Innenwand der Kuppel abgestützt wird.
Es sei weiter bemerkt, daß für die Suchantenne 22

ίο und die Nachführantenne 30 auch andere Arten von Antennen benutzt werden können. So kann z. B. die Suchantenne 22 auch so konstruiert sein, daß ein von dieser Antenne ausgesendetes Strahlenbündel in der Vertikalebene z. B. fächerförmig oder cosec²-förmig ist, während die Nachführantenne 30 z. B. von einer solchen Bauart sein kann, daß ein von dieser Antenne abgestrahltes Strahlenbündel sich längs eines Kreises mit kleinem Durchmesser bewegt, so daß eine kegelförmige Abtastung erhalten wird. Es sei schließlich noch bemerkt, daß der Sender des ersten Radargerätes und der Sender des zweiten Radargerätes zu einem einzigen Sender kombiniert werden können, dessen effektive Leistung über einen Leistungsteiler auf beide Antennen verteilt wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schiffsradaranlage, bestehend aus einem ersten Radargerät mit mindestens einer zugehörigen, kontinuierlich um eine senkrechte Achse drehbaren Antenne zum Suchen von Zielen und mindestens einem zweiten Radargerät mit einer zugehörigen, um eine senkrechte und waagerechte Achse drehbaren Antenne zum automatischen Verfolgen eines durch das erste Radargerät erfaßten Zieles, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführantenne oben und die Suchantenne unten an einem den beiden Antennen gemeinsamen Träger angebracht sind, der in an sich bekannter Weise mittels zweier konzentrischer Kardanrahmen, eines kreiselgesteuerten Servosystems und zweier in der gleichen Ebene liegenden, senkrecht zueinander angeordneten Kardanwellen stabilisiert wird, und daß der äußere Kardanrahmen parallel zum Deck fest durch die Innenwand einer die beiden Antennen umfassenden, in der Hauptsache sphärischen, schiffsfest angeordneten Antennenkuppel unterstützt wird.

2. Schiffsradaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kardanrahmen mit einer Anzahl in seiner eigenen Ebene liegenden Arme versehen ist, mittels deren er parallel zum Deck fest unterstützt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen