DE1431217C - Kurzstreckenflugkörper mit Flug wegsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurzstreckenflugkörper mit Flugwegsteuerungen und Mitteln zum Drehen des Flugkörpers um seine Achse während des Fluges.

Bei derartigen Kurzstreckenflugkörpern, beispielsweise Bazookas oder Panzerabwehrgeschossen, ist es erforderlich, ihre Flugbahn auf möglichst einfache, unverzüglich wirksame und von äußeren Einflüssen unabhängige Art in das Ziel zu steuern. Ihre, beispielsweise durch abbrennende Raketensätze bestimmte Flugbahn ist nämlich um so stärker gekrümmt, je kräftiger und wirksamer ihre Sprengladung und damit je größer ihr Gewicht ist. Sie ist daher nur angenähert vorauszuberechnen. Wird sie den üblichen Visiereinrichtungen zugrunde gelegt, so ist die Treffsicherheit nicht besonders groß. Hinzu kommt, daß diese Flugkörper im Kampffalle oft sehr schnell abgeschossen werden müssen, so daß sowohl die Einstellung der Visiereinrichtung wie auch die Grundrohrerhöhung und der Grundzielwinkel der Abschußeinrichtung nicht genau genug sind. Sie sollen daher mit einer Flugwegsteuerung versehen werden, die sie allein dadurch, daß das Ziel bis zum Auftreffen anvisiert wird, automatisch in dasselbe führt.

Es ist bekannt, zur Erfüllung ähnlicher Erfordernisse Lenkgeschosse durch einen Funkleitstrahl zu führen. Ein Funkstrahl beschreibt eine kegelförmige Bahn um eine Achse, die in das Ziel führt. Das ohne eigene Rollbewegung fliegende Geschoß hat zwei symmetrisch zu seiner Achse angeordnete Antennen und empfängt, sobald es sich nicht auf der Rotationsachse des Leitstrahles befindet, Signale, die mit der Rotationsfrequenz des Strahles amplitudenmoduliert sind. Aus ihrer Größe und Phasenlage werden mit

ίο Hilfe elektrischer Schaltungen Steuersignale zur Beeinflussung der Roll-, Nick- und Gierbewegung des Geschosses gewonnen, die es auf die Rotationsachse des Strahles zurückführen.

Diese Art der Steuerung erfordert umfangreiche Anlagen zur Erzeugung des umlaufenden Leitstrahles am Boden, zum Empfang der Positionssignale und ihrer Umformung in die entsprechenden Steuersignale im Geschoß selbst. Sie ist für den vorliegenden Zweck daher nicht zu gebrauchen.

Eine andere bekannte Vorrichtung nach der USA.-Patentschrift 2 404 942 dient zur Steuerung einer von einem Flugzeug abgeworfenen Bombe in ihr Ziel. Das Ziel wird optisch anvisiert. Ein Lichtstrahl oder Strahl elektromagnetischer Wellen wird in Abhängigkeit von der Visierstellung und der Bombenfallzeit so gesteuert, daß die Bombe sich an ihm entlang in das Ziel steuern kann. Dieser Strahl besteht zu diesem Zweck aus einem Muster, das aus Sektoren zusammengesetzt ist, in deren jedem die Licht- oder elektromagnetische Energie mit einer anderen Frequenz moduliert ist. Je nachdem, in welchem Sektor die Bombe sich befindet, empfängt sie daher eine andere Frequenz, die zur Auslösung eines Steuersignals führt. Diese Steuersignale führen die Bombe auf einen nicht modulierten Mittelbereich rund um die Achse des Strahles und damit in das Ziel hinein.

Dieser bekannten Einrichtung haftet der Nachteil an, daß die Richtung des Leitstrahles aus der Visiereinrichtung mittels einer Kurvensteuerung gewonnen wird, die mit der Abwurfhöhe geändert werden muß. Sie ist vorausberechnet und daher nur angenähert genau. Auch hier darf die Bombe keine Röllbewegung ausüben und muß daher gegen das Rollen um ihre Längsachse stabilisiert sein. Die Einrichtung ist im übrigen so speziell auf die Steuerung abgeworfener Bomben zugeschnitten, daß eine Übertragung auf den vorliegenden Zweck weder ohne weiteres möglich, noch sinnvoll wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Flugweg eines Kurzstreckenflugkörpers allein durch Anvisieren des Zieles bis zum Auftreffen des Geschosses mittels einer mit dem Visier gekoppelten mit einfachen Mitteln arbeitenden Leitstrahleinrichtung in das Ziel zu steuern.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Detektor, der auf infrarote, sichtbare oder ultraviolette Strahlung anspricht und auf dem Flugkörper in bezug auf seine Umlaufachse versetzt angeordnet ist, wobei das Signal am Detektorausgang im Falle, daß der rotierende Flugkörper in einem umlaufenden Strahlungsmuster liegt und gegenüber der Umlaufachse des Strahlungsmusters versetzt ist, infolge der Drehung von Flugkörper und Strahlungsmuster eine "Frequenzmodulation aufweist, wobei der Flugkörper weiterhin Steuereinrichtungen enthält, die auf die Frequenzmodulation des Detektorsignals ansprechen und so angeordnet sind, daß in Abhängigkeit der Frequenzmodulation die Steuerung des Flug-

körpers in Richtung auf die Umlaufachse des Strahlungsmusters erfolgt.

Das umlaufende Strahlungsmuster kann durch einen Projektor außerhalb des Flugkörpers vorgesehen sein, um einen Strahl infraroter, sichtbarer oder ultravioletter Strahlung auf das Ziel zu richten sowie durch eine Umlaufmustervorrichtung zum Spalten des Strahlquerschnittes in Sektoren und zum Drehen des Sektormusters. Die Frequenzmodulation findet statt, wenn der Flugkörper mit Bezug auf die Strahlachse versetzt ist, da die Übertragung des Detektors in derselben Richtung stattfindet wie diejenige des Sektormusters für eine halbe Drehbewegung des Flugkörpers und für die andere Hälfte der Drehbewegung des Flugkörpers der Bewegung des Sektormusters entgegengerichtet ist. Es ist klar, daß der Ausdruck »Sektormuster« dieses Muster nicht auf Sektoren begrenzen soll, die durch die Radien eines Kreises gebildet werden, und daß dieser Ausdruck beispielsweise den Fall einschließt, bei welchem die Mustereinrichtung eine Anzahl von gebogenen Kreisabschnitten einschließt, die sich von ihrem Mittelpp punkt zu ihrer Peripherie erstrecken.

Die Erfindung schafft somit ein einfaches Mittel zur Führung eines Flugkörpers auf dem Strahl entlang. Es ist nicht nötig, in dem Flugkörper einen Rollenbezugskreisel zu verwenden, und dieses ermöglicht eine sehr hohe Startbeschleunigung ohne die Gefahr einer Beschädigung des Kreisels und ohne befürchten zu müssen, daß die Kreiseleinrichtung einen übermäßigen Abtrieb entwickelt. Da außerdem die Modulation des erfaßten Signals eine Frequenz- oder Phasenmodulation ist, ist die Anlage umempfindlich gegenüber allen Wirkungen, die nur eine Amplitudenmodulation der Strahlung erzeugen, z. B. Abschwächungen durch die Atmosphäre und Rauch sowie Entfernungsveränderungen zwischen dem Flugkörper und dem Strahlprojektor.

Es können Vorkehrungen getroffen werden, durch die die Frequenzmodulation des Führungssignals nur von der Entfernung des Flugkörpers von der Führungsachse und von der Entfernung des Flugkörpers strahlabwärts vom Projektor abhängig ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein

^l/ Beispiel mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Flugkörper in einem Strahlungsmuster,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Musterprojektors,

F i g. 3 ein Blockschema der Steueranlage für den Flug des Flugkörpers und

F i g. 4 eine einfache Form einer Betätigungseinrichtung für die Hubeinrichtungen des Flugkörpers.

F i g. 1 zeigt einen Flugkörper 1, welcher sich in die Ebene des Papiers hineinbewegt, und eine Strahlachse 2, auf welche der Flugkörper zu gesteuert werden soll. Es sei angenommen, daß der Lichtstrahl, auf welchem entlang der Flugkörper in Richtung auf das Ziel gesteuert werden soll, mit seiner Achse lotrecht zu der Ebene des Papiers liegt. Dieser Strahl wird durch die Umlaufmustervorrichtung in eine große Anzahl von Sektoren gespalten, von denen nur wenige in der Zeichnung dargestellt sind. Es ist ersichtlich, daß in diesem Beispiel das Flugzeug mit Bezug auf die Strahlachse auf der Seite versetzt ist, auf welcher die Sektoren gezeigt worden sind.

Der Flugkörper nimmt zwei Arme Sa und 5 b auf, die auf ihren Enden einen Lichtdetektor 3 bzw. ein Ausgleichsgewicht 4 aufweisen. Er ist außerdem mit Hubvorrichtungen 6 und 7 versehen, welche den Flugweg des Flugkörpers steuern, der während des Fluges bei einer Frequenz /, um seine Achse rotiert. Das Sektormuster läuft bei einer Frequenz Z₁ um die Strahlachse um. In dem gezeigten Beispiel sind die Umlaufrichtungen des Sektormusters und des Flugkörpers die gleichen, und demzufolge ist die Anzahl der Lichtsektoren, durch welche der Detektor 3 hindurchgeht, geringer, während der Detektor sich über die Außenseite des Strahles bewegt, als wenn er sich über die Umlaufhälfte bewegt, welche der Strahlachse näher liegt. Das bedeutet, daß der Ausgang des Detektors 3 frequenz- oder phasenmoduliert ist.

Der Flugkörper schließt eine Steuereinheit ein, welche Stromkreise enthält, die das modulierte Signal von dem Detektor in eine Wellenform umwandeln, die nach Verstärkung die Bewegung der Hubeinrichtungen 6 und 7 steuert. Während sich der Flugkörper um seine eigene Achse dreht, müssen diese Hubeinrichtungen eine Schwingbewegung erhalten, um den Flugkörper in Richtung auf die Strahlachse zu steuern, und die Schwingbewegung liegt bei der Umlauffrequenz des Flugkörpers, die auch die Frequenz ist, bei welcher der Ausgang des Detektors 3 frequenzmoduliert wird.

Wenn die Flugkörperachse mit der Strahlenachse zusammenfällt, dann drehen sich der Flugkörper und das Sektormuster, soweit der Detektor 3 betroffen ist, während seiner gesamten Umdrehung in derselben Winkelrichtung, und demzufolge findet in der Modulation der Lichtsignal keine Frequenzveränderung statt.

Der Sektorprojektor ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, in welcher die Strahlung von einer in einem Projektorgehäuse gehaltenen Quelle durch eine Sektorblende 12 hindurchgeht, die von einem Motor 13 angetrieben wird, und auf eine Linse 14 fällt. Diese umlaufende Sektormaske bewirkt eine Teilung des Lichtes in Sektoren, welche um die Achse des Strahles rotieren.

In dem Flugkörper geht das Signal von dem Strahlungsdetektor 3 (Fig. 3) durch einen Verstärker 15 zu einem Begrenzer und Frequenzmodulationsdetektorstromkreis 16. Wenn der Flugkörperweg nicht auf der Achse des umlaufenden Strahles liegt, dann ist ein Ausgangssignal von dem Detektorstromkreis 16 vorhanden, dessen Amplitude der Amplitude der Frequenzmodulation des aufgespürten Signals entspricht.

Dieses Ausgangsignal wird für die Betätigung der Hubeinrichtungen 6 und 7 benutzt. Tatsächlich erhalten die Hubeinrichtungen gleiche und entgegengesetzte »stehende« Einfallswinkel, um einen Umlauf des Flugkörpers während des Fluges zu verursachen, und die Winkelbewegungen der Hubeinrichtungen zur Verursachung einer Bewegung des Flugkörpers in Richtung auf die Musterachse zu, werden diesen »stehenden Winkeln« überlagert. Die Signale zum Verursachen dieser Winkelbewegungen werden bei einer Frequenz entsprechend der Umlauffrequenz des Flugkörpers moduliert, und zwar durch eine Modulator- und Verstärkereinheit 17, die auf den Umlauf des Flugkörpers anspricht, und werden dann auf eine Betätigungseinheit 18 für die Hubeinrichtungen oder Flossen angewendet.

Eine einfache Form der Betätigungseinrichtung für die Hubeinrichtungen ist in F i g. 4 dargestellt. Bei einer Erregung durch Strom von dem Verstärker 17

zieht der Magnet 19 den Anker 20 an, welcher eine Kurbelwelle 21 dreht und dadurch eine Winkelbewegung der Hubeinrichtungen 6 und 7 verursacht. Wenn der Magnet 19 entregt wird, dann veranlaßt eine Rückholfeder die Kurbelwelle und die Hubeinrichtungen, in ihre Ursprungsstellung zurückzukehren, die durch einen Anschlag 22 bestimmt ist.

In der bevorzugten Anlage läuft das Sektormuster mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit um als der Flugkörper. Als Beispiel könnte die Sektorgeschwindigkeit 60U/sek und die Winkelgeschwindigkeit des Flugkörpers könnte 15 U/sek betragen. In diesem Beispiel wurde der Strahl in 50 Sektoren aufgespalten. Jedoch ist das beschriebene Führungsschema auch wirksam, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Flugkörpers größer ist als diejenige des Sektormusters und/oder wenn sich der Flugkörper in eine Richtung entgegengesetzt zum Sektormuster dreht.

Phasenfehler, die durch Zeitverzögerungen in der Steuereinheit oder den Hubeinrichtungen entstehen, können durch Drehen der Achsen der Hubeinrichtungen 6 und 7 um die Flugkörperachse relativ zu der Ausgangsstellung lotrecht zu einer Linie, die den Lichtdetektor 3 und das Ausgleichsgewicht 4 miteinander verbindet, berichtigt werden.

ίο Die Erfindung kann beispielsweise auf ein Projektil vom »Bazooka«-Typ angewendet werden. Die Arme 5 a, 5 b sowie die Hubeinrichtungen 6 und 7 legen sich zum Abschießen in einer Faltbewegung von der Umrißlinie des Körpers nach innen, verschwenken sich jedoch nach außen sowie das Projektil das Abschußrohr verlassen hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kurzstreckenflugkörper mit Flugwegsteuerungen und Mitteln zum Drehen des Flugkörpers um seine Achse während des Fluges, gekennzeichnet durch einen Detektor (3), der auf infrarote, sichtbare oder ultraviolette Strahlung anspricht und auf dem Flugkörper (1) in bezug auf seine Umlaufachse versetzt angeordnet ist, wobei das Signal am Detektorausgang im Falle, daß der rotierende Flugkörper (1) in einem umlaufenden Strahlungsmuster liegt und gegenüber der Umlaufachse (2) des Strahlungsmusters versetzt ist, infolge der Drehung von Flugkörper (1) und Strahlungsmuster eine Frequenzmodulation aufweist, wobei der Flugkörper (1) weiterhin Steuereinrichtungen (6, 7) enthält, die auf die Frequenzmodulation des Detektorsignals ansprechen und so angeordnet sind, daß in Abhängigkeit der Frequenzmodulation die Steuerung des Flugkörpers (1) in Richtung auf die Umlaufachse (2) des Strahlungsmusters erfolgt.

2. Flugkörper-Führungsanlage zur Führung eines Flugkörpers gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Projektor (10) außerhalb des Flugkörpers (1) zum Aussenden eines Strahles infraroter, sichtbarer oder ultravioletter Strahlung auf das Ziel zu sowie durch eine Umlaufmustervorrichtung (12, 13) zum Aufteilen des Strahlquerschnittes in Sektoren und zum Drehen des Sektormusters und weiterhin durch Anordnungen (15 bis 18), die dem Ausgang des Detektors (3) nachgeschaltet sind und das frequenzmodulierte Detektor-Ausgangssignal einer Betätigungseinheit (18) zur Flugwegsteuerung des Flugkörpers (1) in Richtung auf die Umlaufachse (2) des Strahlungsmusters zugeführt wird.