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Rundblickfernrohr mit Bildstabilisierung für Fahrzeuge Die Erfindung
betrifft ein Rundblickfernrohr mit Bildstabilisierung für Fahrzeuge, z.B. Land-,
Wasser-, Luft- und Raumfahrzeuge, das mit einem in einem drehbaren Ausblickcopf
gelagerten Kippspiegel versehen ist.
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Bei den gebräuchlichen, in Fahrzeugen fest eingebauten Rundblickfernrohren
oder Periskopen macht es sich störend bemerkbar, daß bei regellosen Drehbewegungen
des Fahrzeugs, wie sie durch Bodenunebenheiten, Wasserwellen, Luftbewegungen oder
dergleichen hervorgerufen werden, das Bild der Außenwelt im Blickfeld des Beobachters
stark schwankt, Diese Schwankungen des Bildes relativ zur Bildfeldumgrenzung sind
um so ausgeprägter, je weiter die zu beobachtenden Gegenstände vom
Fahrzeug
entfernt sind, und je stärker die gewählte optische Vergrößerung ist, Es wurde bereits
versucht, diese Schwierigkeiten auf Schiffen dadurch zu überwinden, daß das Fernrohr
und der Beobachter auf einer größeren stabilisierten Plattform untergebracht wurden,
die ihrerseits von einer zentralen Kreiselanlage gesteuert wurde. Auf diese Weise
wurde die Plattform im wesentlichen raumfest gehalten und den Drehbewegungen des
Schiffes weitgehend entzogen.
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Diese Vorkehrungen sind jedoch wegen ihres erheblichen Platzbedarfes
nur in den seltensten Fällen durchführbar. In der Regel sind die Raumverhältnisse
in Land-, Luft-, Raum- und kleineren Wasserfahrzeugen sehr beengt, so daß sich die
Anwendung des oben geschilderten Prinzips zur Bildstabilisierung von selbst verbietet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Rundblickfernrohr
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe ein stabilisiertes Bild
unter geringstem Raumbedarf erzeugt werden kann.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Ausblickkopf
eine mittels Kreisel um mindestens zwei zueinander senkrechte Achsen stabilisierte
Plattform vorgesehen ist, deren eine Achse mit der Drehachse des Ausblickkopfes
identisch ist und deren zweite Achse parallel zur Kippachse des Spiegels angeordnet
ist und daß Plattform und Kippspiegel
im Verhältnis 2:1 gleichsinnig
kippbar sind.
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Dadurch wird eine enge bauliche Verbindung der stabilisierten Plattform
mit den optischen Bauelementen des Rundblickfernrohrs erreicht, Durch die erfindungsgemäße
Ausbildung entspricht der Platzbedarf eines Rundblickfernrohrs mit Bildstabilisierung
praktisch dem eines herkömmlichen Periskops mit den gleichen optischen Eigenschaften.
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Gemäß der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß auf der Plattform
zwei Kreisel angeordnet sind und daß die Meßachse des einen Kreisels parallel zur
zweiten Achse der Plättform und die des anderen Kreisels in der Ausgangslage parallel
zu der Drehachse des Ausblickkopfes angeordnet ist.
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Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Rundblickfernrohrs erbringt
den Vorteil, daß Wendekreisel handelsüblicher Bauart verwendet werden können. Solche
handelsüblichen Kreisel haben besonders kleine Abmessungen und sind mit ihren kochempfindlichen
Teilen hermetisch abgeschlossen, so daß ein besonders einfacher Zusammenbau mit
den optischen Bauteilen des erfindungsgemäßen Rundblickfernrohrs möglich ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung ist vorgesehen,
daß auf der Plattform noch ein weiterer Kreisel zur Messung der Fahrzeugdrehungen
um die äußere optische Achse des Rundblickfernrohrs angeordnet ist, dessen Meßachse
parallel zur äußeren optischen Achse verläuft. Dieser wei-, tere Kreisel wirkt nach
einem anderen Erfindungsmerkmal
über einen Verstärkerkanal auf einen
Stellmotor, der seinerseits die Drehbewegung eines Wendeprismas zum Zwecke der Bildaufrichtung
beeinflußt.
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Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß zur willkürlichen
Beeinflussung der räumlichen Lage der äußeren optischen Achse zwei Steuerkreise
vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Handsteuerhebel aufweisen, durch dessen Bewegung
Steuerbefehle auf die die Lage des Kippspiegels beeinflussenden Stellmotoren übertragbar
sind. Dadurch wird der Beobachter am Rundblickfernrohr in die Lage versetzt, einen
relativ zu ihm bewegten Gegenstand laufend zu verfolgen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie
an Hand der schematischen Zeichnung.
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Mit 1 ist ein Ausblickkopf bezeichnet, der auf einem fahrzeugfesten
Unterteil 2 drehbar gelagert ist. Zwischen den Lgprböcken 3 und 4, die im Ausblickkopf
1 befestigt sind, ist einerseits ein Kippspiegel 5 und andererseits eine Plattform
6 kippbar gelagert. Die Kippachse 7 des Kippspiegels 5 und eine Drehachse 8 der
Plattform 6 sind parallel zueinander und rechtwinklig zur Drehachse 9 des Ausblickkopfes
1 angeordnet.
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Der Kippspiegel 5 und die Plattform 6 sind über ein aus den Zahnrädern
10, 11 und 12 bestehendes Getriebe zwangsläufig derart miteinander verbunden, daß
sie sich gleichsinnig miteinander
bewegen. Außerdem sind die Zähnezahlen
der Zahnräder 10 und 12 so gewählt, daß der Kippspiegel 5 nur die i Hälfte der Winkelbewegungen
der Plattform 6 relativ zum Ausblickkopf ausführt.
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Auf der Plattform 6 sind drei Kreisel 13, 14 und 15 angeordnet. Vorzugsweise
werden als Kreisel 13, 14 und 15 Wendekreisel mit oder ohne Integrationseinrichtung
verwendet Solche Kreisel sind in hermetisch abgeschlossener Form handelsüblich,
wodurch sich ein vergleichsweise einfacher Zusammenbau mit den sonstigen Hauelementen
des Rundblickfern= rohrs ohne Rücksicht auf die besonders empfindlichen Hauteile
des Kreisels durchführen läßt.
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Die Meßachse 16 des Kreisels 13 verläuft in der Ausgangslage parallel
zur Drehachse 9 des Ausblickkopfes 1. Die Meßachse 17 des Kreisels 14 ist parallel
zur Drehachse 8 der Plattform 6 und somit auch parallel zur Kippachse 7 des Kippspiegels
5 angeordnet. Die Meßachse 18 des dritten Kreisels 15 verläuft schließlich parallel
zu der äußeren optischen Achse 19 des Rundblickfernrohrs.@ Im festen Unterteil 2
des Rundblickfernrohrs ist ein Stellmotor 20 mit Getriebe 21 eingebaut, welches
in einen am drehbaren Ausblickkopf 1 angeordneten Zahnkranz 22 eingreift, wodurch
ein elektromotorischer Antrieb des Ausblickkopfes 1 ermöglicht wird.
Außerdem
ist am Lagerbock 4 ein weiterer Stellmotor 23 mit Getriebe 24 zur Verstellung der
Plattform 6 über die Drehachse 8 angebracht. Darüberhinaus ist im festen Unterteil
2 ein dritter Stellmotor 25 mit Getriebe 26 zur Verstellung eines Wendeprismas 27
angeordnet.
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Die Kreisel 13 und 14 sind über die Verstärker 28 bzw. 29,
die
die erforderlichen Regelnetzwerke enthalten, mit den Stellmotoren 20 bzw. 23 zu
je einem geschlossenen Regelkreis verbunden. Zu diesem Zweck stehen die Punkte 32
und 33 elektrisch in Verbindung. Bei Drehbewegungen der Plattform 6 um die Drehachse
9 und/oder die Drehachse 8 erzeugen die Kreisel Steuersignale, die ihrerseits über
die Verstärker 28 bzw. 29 die Stellmotoren 20 bzw. 23 zu solchen Verstellbewegungen
veranlassen, daß die Plattform 6 das Bestreben hat, bei beliebigen Drehbewegungen-des
Fahrzeugs im wesentlichen raumfest zu bleiben.
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Bei Drehbewegungen des Fahrzeugs um die äußere optische Achse 19 erzeugt
der Kreisel 15 Signale, die über einen Verstärker 30 mit Regelnetzwerk dem Stellmotor
25 zugeführt werden. Diese Steuerkette ist so abgestimmt, daß das Wendeprisma 27
sich jeweils um die Hälfte des Winkels dreht, um den sich das Fahrzeug um die äußere
optische Achse 19 gedreht hat. Dadurch wird erreicht, daß das Bild im Blickfeld
des Beobachters keine Drehungen um die Bildmitte ausführt.
Um dem
Beobachter die Möglichkeit zu geben, einen beweglichen Gegenstand mit der äußeren
optischen Achse 19 des Rundblickfernrohrs zu verfolgen, ist weiterhin ein Handsteuerhebel
31 zur Erzeugung von willkürlichen elektrischen Signalen vorgesehen. Diese Signale
wirken über die Verstärker 28 und 29 auf die beiden Stellmotoren 20 und 23 in der
Weise, daß der Beobachter eine Drehbewegung. des Ausblickkopfes 1 um seine Drehachse
9 sowie eine Drehbewegung der Plattform 6 um ihre Drehachse 8 mit beliebiger Geschwindigkeit
und Drehrichtung willkürlich hervorrufen kann, ohne daß dadurch die Stabilisierungsfunktion
der Kreisel gestört wird.
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Vorzugsweise ist der Griff des Handsteuerhebels 31 um zwei zueinander
senkrechter Drehachsen schwenkbar gelagert. Jeder dieser Drehachsen ist ein Ferngeber
zugeordnet, mit dessen Hilfe willkürliche elektrische Signale als übergeordnete
Führungsgrößen in die Regelkreise der Bildstabilisierung eingeführt werden können.
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Bei der Ausbildung der Plattform 6 des erfindungsgemäßen Rundblickfernrohrs
sind mehrere Varianten möglich. Werden zur Stabilisierung der Plattform 6 z.B. Wendekreisel
ohne Integrationseinrichtung benutzt, so müssen sinngemäß in den ,Verstärkern 28
bzw. 29 im Zuge der Regelnetzwerke elektrische Schaltkreise mit integrierender Wirkung
vorgesehen werden, damit Signale entstehen, die der Winkelabweichung proportional
sind. Dies ist jedoch nicht erforderlich, wenn Wendekreisel mit eingebauter hydraulischer
Integrationseinrichtung verwendet werden.
Es verseht, sich von selbst,
daß anstelle der beiden Wendekreisel. 13 und 14 ein Lagenkreisel verwendet werden
kann, dessen Meßachsen parallel zur Drehachse 9 des AUsblickkopfeS 1 bzw. parallel.
zur Kippachse "r des Eihpspiegels 5 angeordnet werden.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß durch die Erfindung die
Möglichkeit geschaffen ist, die Lage des Fahrzeugs relativ zur raumfest stabilisierten
Plattform 1)eziif;-lich der beiden Achsen 7 und 9 zu messen und als Steuergrüße
für Nachführeinrichtungen zü benutzen.