DE1556814B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Zielsuchlenkanordnung, die für einen längsachsstabilisierten und mit verstellbaren Steuerflächen versehenem, ein eine Strahlungsquelle enthaltendes Ziel anstrebenden Flugkörper (Rakete) mit einem in Richtung einer Suchachse strahlungsempfindlichen, von einer am Flugkörper montierten Kardanaufhängung gegenüber dem Flugkörper beweglich gehalterten, Suchkopf ausgestattet ist, sowie mit einer elektronischen Motor-Steuerschaltanordnung zwischen dem Suchkopf und zwei, die Schwenkbewegung um die Kardanachsen zum Ausrichten der Suchachse auf das Ziel, beeinflussenden Antrieben und mit Aufnehmer- und Steuermitteln an der Kardanaufhängung bzw. an den Steuerflächen zum Beeinflussen der Verstellmittel für die Steuerflächen entsprechend der Stellung der Kardanaufhängung bezüglich des Flugkörpers zum Aufrechterhalten der Parallelität zwischen der Suchachse und der Flugrichtung des Flugkörpers, und in dem Suchkopf mit einem optischen Sy-

stem, mit zur Suchachse paralleler optischer Achse, zum Erzeugen eines das Ziel beinhaltenden Bildes, das mittels eines Motors in Kreisbewegung über einem, in der Bildebene des optischen Systems kreuzförmig angeordneten und auf das Bild ansprechenden, Strahlungsdetektor versetzt ist.

Eine derartige Zielsuchlenkanordnung ist in der US-PS 2 994 780 beschrieben. Nachteilig an der dort vorgenommenen Auswertung der Information von dem bewegten Suchkopf ist allerdings, daß die Wirkungsweise des Strahlungsdetektors nur Zweipunktverhalten aufweist, weil bei einer Kursabweichung das rotierende und den Zielpunkt enthaltende Bild wenigstens einen Arm des kreuzförmig aufgebauten Strahlungsdetektors nicht überstreicht und dieser für die Signalauswertung ausfällt. Das bedeutet aber einen die Funktionssicherheit der Zielsuchlenkanordnung insgesamt beeinträchtigenden Informationsausfall. Eine weitere für die Praxis bedeutende Unsicherheit des Standes der Technik liegt darin, daß für die vier Arme des kreuzförmig aufgebauten Strahlungsdetektors nur zwei voneinander unabhängige strahlungsempfindliche Elemente benutzt werden, was seitens der Signalverarbeitung zu einem höheren schaltungstechnischen Aufwand führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dagegen, eine Zielsuchlenkanordnung der angegebenen Art, insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung des Strahlungsdetektors und der dieser Ausgestaltung angepaßten Auswerteschaltungen nicht nur funktionell zuverlässiger aufzubauen, sondern auch mit einer größeren Empfindlichkeit hinsichtlich des Nutz-Stör-Verhältnisses der zu verarbeitenden Ortungsinformation auszustatten; wegen seiner zentralen Bedeutung für die Gesamtfunktion dieser Zielsuchlenkanordnung soll zugleich für den Strahlungsdetektor bei großer Strahlungsempfindlichkeit eine robuste und betriebstechnisch relativ unkomplizierte Bauform angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlungsdetektor aus vier, in einer Ebene rechtwinklig zur optischen Achse gegeneinander nach Art der vier Arme eines Kreuzes um 90° versetzten, geradlinigen und fadenförmigen strahlungsempfindlichen Elementen besteht, die jedes die Anode je einer Fotozelle bilden, die eine gemeinsame Kathode aufweisen, daß das das Ziel enthaltende Bild in der Ebene des Strahlungsdetektors ein Kreis mit einem Durchmesser ist, der kleiner ist als jede der untereinander gleichen Längen der strahlungsempfindlichen Elemente und dessen Mittelpunkt eine Kreisbahn beschreibt, die im wesentlichen die Mitte jedes Elementes kreuzt und daß die Abbildung des Zieles mit jedem Umlauf jedes Elements einmal und nur einmal überquert und damit jeweils eine Abgabe eines sehr kurzen Impulses an die Schaltanordnung, zu dessen Umwandlung in einen Rechteckimpuls und Weitergabe an die Antriebe für einen Eingriff in die Bewegung des Suchkopfes, bis die Kreisbahn konzentrisch zur Mitte des Kreuzes ist, bewirkt.

Angesichts der Bedeutung des Strahlungsdetektors für die Funktion der Zielsuchlenkanordnung und damit für die Funktion des Flugkörpers überhaupt stellt dieser Aufbau aus vier fadenförmigen strahlungsempfindlichen Elementen, die in der Bildebene kreuzweise angeordnet sind und jeder einen eigenen auszuwertenden Ausgang aufweisen, einen erheblichen Fortschritt gegenüber vergleichbaren bekannten Anordnungen dar. Denn der Strahlungsdetektor weist einen kompakten und relativ unempfindlichen Aufbau auf, und auf Grund der extrem dünnen Elemente ergibt- sich ein überaus günstiges Signal/Rausch-Verhältnis, weil der vom Zielpunkt hervorgerufene Impuls ausgesprochen kurz ist und folglich keine andernfalls durch zwangläufige Mittelwertbildung stets auftretende Fehler aufweist; auch ausgesprochene Störsignale, die gewöhnlich eine größere Ausdehnung haben (z. B. Landschaftsteile oder Wolkenfelder), als der Zielpunkt, gehen bei dieser Ausgestaltung des Strahlendetektors nicht mehr in die Funktion der Auswertelektronik und damit genauigkeitsmindemd in die Arbeitsweise der Zielsuchlenkanordnung ein.

Dieser Strahlungsdetektor weist darüber hinaus eine praktisch lineare Arbeitscharakteristik auf, da auch bei Verschwenken der Flugbahn in gewissen Grenzen immer noch jedes der vier Elemente nacheinander -und unabhängig voneinander ein Ausgangssignal liefert. Die Verteilung der sehr kurzen, vom Zielpunkt im kreisenden Bild hervorgerufenen Impulse während je eines Bildumlaufes ist charakteristisch für eine eventuelle Abweichung der Flugbahn nach Betrag und Richtung. Auf Grund der nun gegebenen Präzision dieser Messung kann mittels der Steuerschaltanordnung unverzüglich geeignetes Gegensteuern des Flugkörpers eingeleitet werden, wie es als solches aus der Flugkörper-Lenktechnik bekannt ist.

Eine besonders einfache Signalauswertung ergibt sich, wenn der Motor für die Kreisbewegung des d;is Ziel beinhaltenden Bildes mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zum Antrieb der beiden Bewegungskomponenten der Kardanachsen bevorzugt Gleichstrommotoren angewandt, die durch Gleichspannungen in Abhängigkeit von der augenblicklichen Abweichung des Mittelpunktes der Kreisbahn vom Mittelpunkt des Kreuzes des Strahlungsdetektors gespeist werden.

Den vier strahlungsempfindlichen Elementen des Strahlungsdetektors sind, nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung, bevorzugt je eine von vier untereinander übereinstimmenden elektronischen Schaltungsketten zur Erzeugung und Weiterverarbeitung des kurzen Nutzimpulses nachgeschaltet, die als die elektronische Motor-Steuerschaltung paarweise je einen Leistungsteil ansteuern, die die Speisespannungen zum Betrieb der Antriebe für die Kardanachsen und damit für die Schwenkbewegungen des Suchkopfes liefern.

Für die Gewinnung des praktisch von Störungen unbeeinflußten kurzen Nutzsignals sind, nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung, zweckmäßigerweise in jeder dieser elektronischen Ketten hinter einer Schwellwertvorrichtung eine Parallelschaltung zweier monostabiler Multivibratoren vorgesehen, vor deren Eingang je eine Diode liegt, wobei die Diode des einen Multivibrators andersherum gepolt ist als die Diode des parallelgeschalteten Multivibrators; dadurch wird in denkbar einfacher Weise bewirkt, daß der eine dieser Multivibratoren auf die Vorderkante, der andere auf die Hinterkante des von der vorangeschalteten Schwellwertvorrichtung gelieferten Ausgangssignals anspricht. Die Ausgänge dieser beiden parallelgeschalteten Multivibratoren sind an die beiden Eingänge einer UND-Schaltung angeschlossen, an deren Ausgang dadurch nur dann ein Signal erscheint, wenn das Eingangssignal kleiner als die Wirkungszeit dieser elektronischen Kette ist.

Zur Gewinnung der Speisespannungen in den Leistungsteilen ist es, nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung, zweckmäßig, in jedem Leistungsteil, dessen Eingänge mit den Ausgängen der beiden UND-Schaltungen der beiden elektronischen Ketten der einander diagonal gegenüberliegenden strahlungsempfindlichen Elemente verbunden sind, einen bistabilen •Multivibrator vorzusehen, dessen beide Eingänge mit dem Ausgang je eines der beiden genannten UND-Schaltungen verbunden sind; und am Ende jedes Leistungsteiles ist ein Tiefpaßfilter vorgesehen, an dessen Ausgang der zugehörige Antrieb angeschlossen ist.

Für das zielorientierte Nachführen der Momentanrichtung des Flugkörpers ist zweckmäßigerweise zwischen den Aufnehmern für die momentanen Kardan-Stellungen und Aufnehmern für die momentanen Steuerflächenstellungen ein Rechenwerk zur optimalen Auswertung der momentanen Ortungsinformation bei Verstellung der Steuerflächen vorgesehen.

Besonders zweckmäßig ist die Anwendung der erfindungsgemäßen selbsttätigen Zielsuchlenkanordnung bei in drei aufeinanderfolgenden Phasen arbeitenden Raketen, die, in einer Flugphase, da sie noch an ihren Träger angehängt sind, zum Anvisieren des Zieles voreingestellt werden, in großer Entfernung vom Ziel, aber nach Zieierfassung, ausgelöst werden und schließlich in der letzten Flugphase auf Grund der in sie eingebauten Zielsuchlenkanordnung das Ziel selbsttätig ansteuern.

Das dieser letzten Phase dienende in sich abgeschlossene Lenksystem der Rakete wird von der erfindungsgemäßen Anordnung gesteuert, die auf Grund, einfachen Aufbaues und präziser Wirkungsweise sowie großer Ansprechempfindlichkeit zuverlässig arbeitet, wodurch Leistungsfähigkeit und Betriebsverhalten sowie Genauigkeit, Reichweite und Aktionsradius des Raketeneinsatzes verbessert und die Verwendung der Rakete erleichtert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 die linke Hälfte: eine Seitenansicht in Verbindung mit einem Teilschnitt des ganzen schwenkbaren Ortungs- oder Suchkopfes, der an Bord der zu lenkenden Rakete montiert wird, die rechte Hälfte: ein Blockdiagramm der gesamten elektronischen Ausrüstung der Lenkanordnung, wobei diese elektronische Ausrüstung mit dem Ortungskopf verbunden ist,

F i g. 2 ist eine Vorderansicht des schwenkbaren Tragrahmens des Ortungskopfes;

F i g. 3 ist ein Aufriß der wirksamen Fläche des Strahlungsdetektors, der auf dem schwenkbaren Tragrahmen des Ortungskopfes sitzt;

F i g. 4 ist eine Seitenansicht des Strahlungsdetektors einschließlich den optischen Visierhilfsmitteln;

F i g. 5 ist ein Blockdiagramm einer Hälfte der elektronischen Hilfsmittel, die in F i g. 1 mit V bezeichnet ist, die mit dem Strahlungsdetektor verbunden sind und für die Erzeugung der Antriebsbefehle für die motorischen Hilfsmittel bestimmt sind, welche die Schwenkbewegung eines der schwenkbaren Tragrahmenelemente des Ortungskopfes durchführen;

F i g. 6 ist ein Diagramm, das die aufeinanderfolgenden Umformungen zeigt, die in einer der Ketten nach F i g. 5 durch ein Signal erfolgen, das von einer Einzelzelle des Strahlungsdetektors geliefert wird;

F i g. 7a, 7b und 7c sind Vorderansichten des Strahlungsdetektors für drei verschiedene relative Lagen der Kreisbahn, die von dem Bild des Zieles beschrieben wird, das auf die wirksame Operationsfläche des Strahlungsdetektors projiziert wird;

F i g. 7 ist ein Diagramm für die Zeitpunkte des Auftretens der Signale in den drei Fällen nach den F i g. 7a, 7b und 7c.;

F i g. 8 ist ein Diagramm, das die zeitliche Änderung eines Signals zeigt, das an dem Ende der Kette der elektronischen Vorrichtung aufgenommen wird.

In den F i g. 1 und 2 ist mit A der Rumpf der Rakete bezeichnet, die als ein relativ feststehendes Bauelement angesehen wird, an dessen Bord das neue automatische Lenksystem mit dem schwenkbaren Ortungskopf B montiert ist, wobei die Bezugsachse der Lenkanordnung in dem vorliegenden Fall parallel zu der Längsachse der Rakete verläuft.

Der Ortungskopf B ist auf Tragrahmen montiert, die sich kardanisch um zwei zueinander senkrecht verlaufende Achsen schwenken lassen, wobei die Tragrahmen ein Tragrahmenelement / enthalten, das hier als eben angenommen ist und mit Hilfe eines Motors 2 dazu veranlaßt wird, Schwenkbewegungen um eine Achse 3 auszuführen, und zwar von beiden Seiten von einer Bezugslage, welche diejenige sein kann, die in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser Lage bildet eine senkrechte zu der Achse 3 in der Ebene des Tragrahmenelementes 1 einen Winkel von 90° mit der Bezugsachse.

Das Tragrahmenelement 1 hält ein anderes Tragrahmenelement 4, das ebenfalls als eben angenommen wird und das mit Hilfe eines Motors 5, der an das Tragrahmenelement angeschlossen ist, dazu veranlaßt wird, Schwenkbewegungen um eine Achse 6 auszuführen, die senkrecht zu der Achse 3 verläuft, und zwar auf beiden Seiten von einer Bezugslage, welche diejenige sein kann, die in der Zeichnung dargestellt wurde. Für diese Lage bildet eine Senkrechte zu der Achse 6 in der Ebene des Tragrahmenelementes 4 mit der Bezugsachse einen Winkel von 90°.

Auf Grund der vorhergehenden Begriffsbestimmungen sei der Klarheit wegen für den folgenden Bericht zugelassen, daß, wenn sich die beiden Tragrahmenelemente 1 und 4 in ihrer Bezugslage befinden, die Bezugsachse senkrecht zu der Ebene des Tragrahmenelementes 4 steht, das den Strahlungsdetektor 7 trägt, dessen Arbeitsfläche, welche die Fühlerelemente enthält, selbst zu der vorgenannten Achse senkrecht verläuft.

In dem Ortungskopf B befindet sich ein Objektiv 8, dessen optische Achse mit Y bezeichnet ist, wobei das Objektiv durch eine Linsenfassung 9 gehalten wird, die von den Zapfen zweier Kurbeln 10 getragen wird, die synchron umlaufen und die durch einen Motor 11 mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben werden, so daß einerseits die V-Achse, die dabei zu sich selbst parallel bleibt, sich um eine X-Achse dreht, die senkrecht zu der Ebene des Tragrahmenelementes 4 steht und andererseits die Bildebene des vorgenannten Objektivs mit der Ebene der Führungselemente des Strahlungsdetektors 7 zusammenfällt.

Der Strahlungsdetektor 7 nach F i g. 3 enthält eine gemeinsame Kathode 12, die durch einen Kreis dargestellt ist, und in der Bildebene des Objektivs 8 die Anode 71,7m, 7π und 7ο von vier fadenförmigen Einzelzellen, die unter Winkeln von 90° zueinander in Kreuzform um die Drehachse des Objektivs 8 angeordnet sind, wobei die Klemmen für diese Anoden mit 13a, 136 bzw. 13c und 13c/bezeichnet sind, während die Klemme für die gemeinsame Kathode mit 14 bezeichnet ist.

In F i g. 3 hat man zwei Kreise Cx und C2 eingetragen, von denen jeder die Laufbahn darstellt, die durch das Bild des Zieles infolge der Bewegung des Objektivs

8 beschrieben wird, wobei der Halbmesser jedes dieser Kreise gleich dem Abstand zwischen der XAchse und der F-Achse ist.

Die Richtung von der Rakete zu dem Zielpunkt ist an jedem Zeitpunkt eine Gerade, die durch den Mittelpunkt des Kreises hindurchgeht, der durch das Bild des Zielpunktes und von dem optischen Mittelpunkt des Objektivs 8 beschrieben wird, wobei diese Richtung durch die Koordinaten des Kreismittelpunktes zu zwei orthogonalen, also zueinander, senkrechten Achsen be- ίο stimmt wird, die mit den Richtungen der fadenförmigen Anoden 71,7 m und 7η bzw. 7ο übereinstimmen.

Die Schwenkbewegung des Ortungskopfes B ist, wie später noch im einzelnen dargestellt ist, so gesteuert, daß die Suchachse des Ortungskopfes B, das heißt die X-Achse, um welche sich das Objektiv dreht, dauernd danach strebt, in die Richtung von der Rakete zu dem Zielpunkt zurückzukehren, und zwar mit Hilfe von zwei Motoren 2 und 5 für die Schwenkbewegung, für deren Speisung Gleichspannungen geliefert werden, die bei- ao spielsweise proportional abhängig sind von den Koordinaten des Mittelpunktes des Kreises, der von dem Bild des Zieles beschrieben wird, wobei die Richtung dieser Spannungen natürlich so beschaffen ist, daß diese Koordinaten bestrebt sind, wieder den Wert Null anzunehmen. Es ist das der Fall, der dem Kreis O entspricht.

Der Teil der elektronischen Ausrüstung V, der es gestattet, daß man diese Ergebnisse für den Motor 2 erzielt, ist in F i g. 5 in Form eines Funktionsschaltbildes dargestellt. Es ist dabei der Fall angenommen, daß die Suchachse des Ortungskopfes B aus der Richtung von der Rakete zu dem Zielpunkt entfernt wurde, so daß der Kreis, der von dem Bild des Zieles beschrieben wird, der Kreis Ci in der F i g. 3 ist, wobei dieser Kreis wieder zentriert werden muß, damit er die Lage des Kreises G wieder einnehmen und die Rakete zu dem Zielpunkt geführt werden kann.

Das elektronische Gerät V in der F i g. 5 entspricht den Anoden 7m bis 7ο des Strahlungsdetektors 7. Das elektronische Gerät V, das den Anoden 7/ und 7η für den Antrieb des Motors 5 entspricht, ist gleichartig ausgeführt. Jede der beiden Anoden 7m und 7ο ist an den Eingang einer elektronischen Kette angeschlossen, die einen Verstärker 15 enthält, wonach eine mit Schwellwerten oder Grenzwerten arbeitende Vorrichtung 16 folgt, auf die zwei Dioden 17,18 in Gegenparallelschaltung folgen und danach zwei monostabile Multivibratoren 19 und 20, deren Ausgänge mit den Eingängen einer UND-Schaltung 21 verbunden sind.

Die Ausgänge der beiden UND-Schaltungen 21 sind mit den beiden Eingängen eines bistabilen Multivibrators 22 verbunden, dessen beide Ausgänge 23 und 24 an einem Differenzverstärker 25 enden, dessen Ausgang 26 an ein Filter 27 angeschlossen ist, das mit dem Motor 2 verbunden ist

Die beiden elektronischen Ketten, die an dem Motor 2 enden, nehmen die Signale auf, die durch den Durchlauf des Bildes hervorgerufen werden, das den Kreis Ci durchläuft und die an den Klemmen 136 bis 14 und 13c/ bis 14 aufgenommen werden.

In der F i g. 6 ist die Amplitude jedes dieser Signale in der Kurve al in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Jedes Signal besteht aus einem kurzen Impuls b und aus einem längeren Impuls c, wobei der erste die- «3 ser Impulse auf den Durchlauf, beispielsweise vor der Anode 7/n, des Bildes des Ziels zurückzuführen ist. Das ist der Nutzimpuls. Der zweite Impuls c, der sogenannte Störimpuls entspricht dem Durchlauf vor der gleichen Anode eines weiteren oder größeren Bildes oder eines Störungsbildes, das durch das Vorhandensein in dem Ortungsfeld des Ortungskopfes einer hellen Wolke hervorgerufen werden kann. Ferner überlagern sich kleine Fehlersignale den vorgenannten Impulsen.

Die mit Schwellwerten oder Grenzwerten arbeitende Vorrichtung 16 formt die Nutzimpulse und die Störimpulse des Signals in Impulse ohne Fehlersignale um, wobei die Amplitude dieser Impulse in der Kurve a2 dargestellt ist.

Das Signal a3, das nach F i g. 6 an dem Ausgang der elektronischen Kette oder Gruppe 17 bis 19 aufgenommen wird, besteht aus'zwei Impulsen von der gleichen Dauer to, von denen jeder an dem Zeitpunkt beginnt, an dem die beiden Impulse des Signals a2 ihre Vorderflanken zeigen.

An dem Ausgang der elektronischen Kette 19 bis 20 erhält man das Signal a4, das aus zwei Impulsen mit der gleichen Zeitdauer to gebildet wird, von denen jeder an dem Zeitpunkt beginnt, an dem die beiden Impulse des Signals a2 ihre Rückflanke zeigen.

Die UND-Schaltung 21 liefert an ihrem Ausgang das Signal a5, das natürlich nur dann bestehen kann, wenn der Ausgangsimpuls, der von der Einzelanode des Strahlungsdetektors geliefert wird, eine Impulsdauer von höchstens gleich ίο aufweist.

Es findet daher eine wirksame Filterung und eine wirkungsvolle Trennung zwischen dem Nutzsignal statt, das durch das Ziel erzeugt wurde und den Störsignalen, die durch die weit erstreckten Strahlungsquellen erzeugt wurden.

Das Nutzsignal, das an dem Ausgang der UND-Schaltung 21 aufgenommen wird, nimmt zeitlich den Platz des Nutzimpulses b ein.

In F i g. 7 ist für zwei vollständige Umläufe des Bildes des Ziels und für drei Fälle der Bildkreisbahn und in den F i g. 7a, 7b und 7c des Zieles auf der Vorderseite des Strahlungsdetektors 7 dargestellt, wie sich im Laufe der Zeit der Zeitpunkt für das Auftreten des Nutzimpulses b für jede der Anoden 7/, 7m, 7π oder 7Ό ändert, die auf ihren Nutzbereich begrenzt werden, wobei der zeitliche Nullpunkt oder Ausgangspunkt beliebig ist, während die Winkelgeschwindigkeit des Bildes kon-. stant ist.

Bei der F i g. 7a ist die Kreisbahn zentrisch und die Impulse erscheinen regelmäßig, wie aus dem linken Teil der F i g. 7 ersichtlich ist.

In dem Fall der F i g. 7b ist die Kreisbahn exzentrisch längs der V-Achse. Die Signale, die an dem Ausgang der UND-Schaltungen 21 aufgenommen werden, dienen zur Speisung der beiden Eingänge des bistabilen Multivibrators 22, der seine Stellung wechselt, sobald er einen Impuls auf dem einen oder dem anderen der beiden Eingänge erhält. Aus dem Ausgang 23 erhält man ein Signal, das von den betreffenden Signalen der Anoden 7m und 7ο abhängt.

In dem Fall der Abbildung 7a erhält man an dem Ausgang 23 ein Signal, das aus einer Impulsfolge im zyklischen oder periodischen Verhältnis 1/1 besteht, wie das der linke Teil der F i g. 7 zeigt.

In dem Falle der F i g. 7b ändert sich dieses Signal in der Weise, wie das auf dem mittleren Teil der F i g. 7 dargestellt ist, während sich das Signal in dem Falle der F i g. 7c nicht ändert, wie das der rechte Teil der F i g. 7 zeigt.

Wenn sich die Kreisbahn des Zielbildes in der Form eines irgendwie exzentrischen Kreises darstellt, kann

409543/13

man im allgemeinen das Signal als einen Impuls bestimmen, dessen Impulsfolgefrequenz an die konstante Drehzahl der Kreisbewegung des Objektivs 8 gebunden ist, dessen Mittellage, das heißt dessen X-Achse aus Symmetriegründen feststehend ist, als einen Impuls, dessen veränderliche Dauer eine Funktion einer der Koordinaten y in dem in F i g. 7b betrachteten Fall und χ in dem Fall nach F i g. 7c der Abweichung aus der Mittelpunktslage der kreisförmigen Bahn des Zielbildpunktes von einer Bezugslage des Mittelpunktes ist, wobei der vorgenannte Mittelpunkt mit dem Schnittpunkt der Koordinaten übereinstimmt.

Diese Funktion verläuft nicht streng linear, sie kann aber praktisch als eine lineare Funktion angesehen werden, solange die Exzentrizität des Mittelpunktes der Kreisbahn nicht einen relativ großen Teil des Halbmessers des Kreises überschreitet, der durch das Objektiv 8 beschrieben wird.

In dem Fall der F i g. 7b, nämlich der exzentrischen Lage auf der V-Achse, erhält man an dem Ausgang 24 des bistabilen Multivibrators 22 ein Zusatzsignal. Die Signale 23' und 24' der Ausgänge 23 und 24 nach F i g. 8 kommen gleichzeitig in dem Differenzverstärker 25 an, an dessen Ausgang 26 man das Signal erhält, das mit 26' bezeichnet wird und das unten in der F i g. 8 dargestellt ist

An dem Ausgang des Filters 27 wird nur die Gleichstromkomponente des Signals beibehalten, welche zur Speisung des Motors 2 dient. Diese Gleichstromkomponente ist eine lineare Funktion von der Breite oder Dauer des Impulses, der an der Stelle 26 aufgenommen wird und hängt daher von der Größe einer Koordinate y der Exzentrizität der Kreisbahn ab. Diese Gleichstromkomponente wird bei einem periodischen oder zyklischen Signal mit der Breite 1/1, das heißt bei der Exzentrizität Null, aufgehoben und sie nimmt zwei entgegengesetzte Werte bei zwei entgegengesetzten Exzentrizitäten an.

Die Speisung des Motors 2 bewirkt, daß dieser die Schwenkbewegung des Ortungskopfes B veranlaßt, und zwar so, daß die Suchachse mit der Richtung von der Rakete zum Ziel zusammenfällt und der Kreis C7 gemäß F i g. 3 und 4 in die Lage des Kreises Ci zurückkehrt.

Alles was im Vorstehenden bezüglich der Exzentrizitat der Kreisbahn längs der K-Achse erklärt wurde, gilt auch für die Exzentrizität der Kreisbahn längs der X-Achse, da in diesem Fall die Signale von den Anoden 7/ und Tn geliefert werden, die an eine elektronische Kette Va ähnlich der elektronischen Kette V angeschlossen werden, die im Vorstehenden beschrieben wurde und die in der F i g. 5 dargestellt wurde, wobei diese elektronische Kette Va den Motor 5 antreibt.

Die bisherigen Darstellungen zeigen, daß man über Hilfsmittel für die Schwenkung der Suchachse des Ortungskopfes B in der Richtung von der Rakete zu dem Zielpunkt verfügt. Es sei nunmehr die Betriebsweise für· diese Schwenkbewegung beschrieben, um eine Einwirkung auf die Steuerflächen der Rakete zwecks ihrer Lenkung auf das Ziel darzustellen.

Wie man aus F i g. 1 erkennt, enthält die Lenkanordnung die Winkellagengeber 28 und 28, induktive Drahtpotentiometer oder Spulenpotentiometer, Selsyn-Drehmelder oder Drehfeldgeber usw., bei denen die Aufgabe jedes Winkellagengebers darin besteht, einerseits an jedem Zeitpunkt den Winkel anzuzeigen oder zu erfassen, den das entsprechende Rahmenbauelement 1 und 4 zu der Bezugslage bildet, und andererseits die Informationen, welche Navigationsinformationen darstellen, auf ein Elektronikgerät VI zu übertragen, was den Winkellagengeber 28 anbetrifft und auf das Elektronikgerät VIa, was den Winkellagengeber 29 anbetrifft. Jede der elektronischen Ausrüstungen VI und VIa enthält einen elektronischen Rechner, der Antriebssignale an die motorischen Hilfsmittel M liefert, die für den Antrieb der Steuerflächen oder Ruderflächen der Rakete vorgesehen sind.

Die neue Zielsuchlenkanordnung weist zahlreiche Vorteile auf, insbesondere aber folgende:

A) schwache Dämpfung der Strahlung, die durch das Objektiv 8 hindurchgeht;

B) Möglichkeit zu einer Auswahl der Geschwindigkeit des Objektivs, wobei nur die besten Erfassungsbedingungen durch die fadenförmigen Anoden des Strahlungsdetektors 7 in Berücksichtigung gezogen werden;

C) hohe Detektorqualität der Anoden wegen ihrer kleinen Oberfläche und wegen ihrer Fadenform;

D) Schutz gegen das Vorhandensein von sich weit erstreckenden Strahlungsquellen;

E) Fehlen eines Winkelschwellwertes für die Erfassung;

F) praktisch linear verlaufendes Ansprechen und

G) schnelle Ortung und Übernahme des Zieles während der Zeitperiode der Vorvisierung, an der die Rakete an ihren Träger angehängt ist, und zwar wegen des Fehlens eines Lagekreisels, der auf den schwenkbaren Ortungskopf einwirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Zielsuchlenkanordnung, für einen längsachsstabilisierten und mit verstellbaren Steuerflächen versehenen, ein eine Strahlungsquelle enthaltendes Ziel anstrebenden Flugkörper (Rakete), ausgestattet mit einem in Richtung seiner Suchachse strahlungsempfindlichen, von einer am Flugkörper montierten Kardanaufhängung gegenüber dem Flugkörper beweglich gehalterten, Suchkopf- sowie mit einer elektronischen Motor-Steuerschaltanordnung zwischen dem Suchkopf und zwei die Schwenkbewegung um die Kardanachsen für Ausrichten der Suchachse auf das Ziel beeinflussenden Antrieben und mit Aufnehmer- und Steuermitteln an der Kardanaufhängung bzw. an den Steuerflächen zum Beeinflussen der Verstellmittel für die Steuerflächen entsprechend der Stellung der Kardanaufhängung bezüglich des Flugkörpers zum Aufrechterhalten der Parallelität zwischen der Suchachse und der Flugrichtung des Flugkörpers, und im Suchkopf mit einem optischen System, mit zur Suchachse paralleler optischer Achse, zum Erzeugen eines das Ziel beinhaltenden Bildes, das mittels eines Motors in Kreisbewegung über einem, in der Bildebene des optischen Systems kreuzförmig angeordneten und auf das Bild ansprechenden, Strahlungsdetektor versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor (7) aus vier, in einer Ebene rechtwinklig zur optischen Achse (Y) gegeneinander nach Art der vier Arme eines Kreuzes um 90° versetzten, geradlinigen und fadenförmigen strahlungsempfindlichen Elementen (71, 7 m, 7n, 7o) besteht, die jedes die Anode je einer Fotozelle bilden, die eine gemeinsame Kathode (12) aufweisen, daß das das Ziel enthaltende Bild in der Ebene des Strahlungsdetektors (7) ein Kreis mit einem Durchmesser ist, der kleiner ist als jede der untereinander gleichen Längen der strahlungsempfindlichen Elemente (71, 7m, 7/7, 7o) und dessen Mittelpunkt eine Kreisbahn (Q beschreibt, die im wesentlichen die Mitte jedes Elementes (71, 7m, 7/7, 7o) einmal und nur einmal überquert und damit jeweils eine Abgabe eines sehr kurzen Impulses (b) an die Schaltanordnung (V), zu dessen Umwandlung in einen Rechteckimpuls und Weitergabe an die Antriebe (2, 5) für einen Eingriff in die Bewegung des Suchkopfes (B), bis die Kreisbahn konzentrisch zur Mitte des Kreuzes ist, bewirkt.

2. Zielsuchlenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) für die Kreisbewegung des Ziel-Bildes mit gleichbleibender Drehzahl betrieben wird.

3. Zielsuchlenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (2, 5) für die Schwenkbewegungen um die Kardanachsen zwei Gleichstrommotoren sind, die durch Gleichspannungen in Abhängigkeit von der augenblicklichen Abweichung des Mittelpunktes der Kreisbahn (Q vom Mittelpunkt des Strahlungsdetektors (7) gespeist werden.

4. Zielsuchlenkanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Motor-Steuerschaltan-Ordnung zwischen dem Suchkopf (B) und den Antrieben (2, 5) aus vier untereinander gleichen elektronischen Ketten besteht, die paarweise in Auswertung der Ausgangssignale von je zwei einander diagonal gegenüber angeordneten strahlungsempfindlichen Elementen des Strahlungsdetektors (7) zusammenwirken und jede an eines dieser Elemente (7/, 7/77, 7/7, 7o) angeschlossen sind und daß jedes Paar dieser elektronischen Ketten an einen Leistungsteil für die Speisespannung eines der Antriebe (2, 5) für die Schwenkbewegung des Suchkopfes (B) angeschlossen ist.

5. Zielsuchlenkanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder elektronischen Kette eine Rechteckwellen erzeugende Schwellwertvorrichtung (16) enthalten ist, der über je eine Diode (17, 18) zwei monostabile Multivibratoren (19, 20) nachgeschaltet sind, wobei die beiden Dioden (17,18) zueinander gegensinnig gepolt angeordnet sind, und daß die Ausgänge beider monostabiler Vibratoren (19, 20) auf je einen Eingang einer gemeinsamen nachfolgenden UND-Schaltung (21) geschaltet sind, an deren Ausgang nur bei hinreichend kurzem Eingangssignal ein Ausgangssignal erscheint.

6. Zielsuchlenkanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leistungsteil zwei Eingänge aufweist, die an die Ausgänge der UND-Schaltungen (21) des zugeordneten Paares der elektronischen Ketten angeschlossen sind, daß die beiden Eingänge des Leistungsteils die Eingänge eines bistabilen Multivibrators (22) sind, an dessen beide Ausgänge die Eingänge eines Differenzverstärkers (25) angeschlossen sind, an dessen einzigen Ausgang ein Tiefpaß-Filter (27) angeschlossen ist, dessen Ausgang der Ausgang des Leistungsteiles ist und an den zugeordneten Antrieb (2 oder 5) für die Schwenkbewegung des Suchkopfes (B) führt.

7. Zielsuchlenkanordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Aufnehmermittel an der Kardanaufhängung und gegebenenfalls vorhandene Aufnehmermittel an den Steuerflächen einerseits und die Steuermittel für Steuerflächen andererseits eine elektronische Rechenschaltung für optimales Ansteuern der Steuerflächen bei Nachführung des Flugkörpers gemäß der aktuellen Ortungsinformation eingeschaltet ist.