DE1578272C3 - Stabilisiertes Richtfernrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stabilisiertes Richtfernrohr, bei welchem ein in bezug auf einen Fernrohrhalter an Bord eines Trägerfahrzeuges beweglicher Spiegel vor dem Objektiv des optischen Teiles des Fernrohrs liegt und ein kardanisch gelagerter Trägerrichtkreisel in einem Rahmensystem vorgesehen ist, von denen der eine Rahmen um eine Höhenrichtachse und der andere um eine Seitenrichtachse bewegbar ist, wobei der bewegliche Spiegel durch diesen Kreisel über diese Rahmen unmittelbar um die Seitenrichtachse des Rahmensystems sowie über eine Verbindung mit einem

Untersetzungsverhältnis von '/2 um die Höhenrichtachse verschwenkbar ist.

Derartige Systeme dienen zum Aufsuchen von festen oder beweglichen Zielen und zur genauen Führung von Richtfernrohren aus einem bewegten Fahrzeug. Dabei soll das Richtfernrohr eine große Stabilität aufweisen, wobei jedoch die Möglichkeit erhalten bleiben muß, die Verschiebungen der Visierlinie unabhängig von den Manövern des Fahrzeuges vorzunehmen, um das Bild eines ggf. entfernten Ziels auszusuchen, und im Visier des Richtfernrohres unbeweglich zu halten.

Bei einem bekannten System (US-PS 26 84 007) werden ein Seitenrichtrahmen und ein Außenrahmen des Rahmensystems durch Zwischenschaltung von Detektoren sowie eines Motors im wesentlichen rechtwinklig, gehalten, so daß eine Übertragung mit einem Verhältnis 1/2 zwischen Kreisel und Spiegel nicht immer gewährleistet ist Deswegen muß der Beobachter seinen Blickwinkel ändern, um dem Spiegel zu folgen. Die Beobachtung wird ferner dadurch erschwert, daß die Stabilität des Gesamtsystems durch Reibungskräfte und Trägheitswirkungen beeinträchtigt wird.: , Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Richtfernrohr der; eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit dem ein auf einem· Trägerfahrzeug, insbesondere einem Hubschrauber oder einem anderen Luftfahrzeug; befindlicher Beobachter ein auf der Erde oder in der Luft stillstehendes oder sich bewegendes Zielobjekt ständig anvisieren kann, ohne durch plötzliche Änderungen der Fluggeschwindigkeit des Trägerfahrzeuges gestört zu werden.

Diese Aufgabe- wird dadurch gelöst, daß die Verbindung spiel- und reibungsfrei verschwenkbare Zwischenglieder und Lager mit jeweils einem Rollenpaar aufweist, dessen beide Rollen tangential angeordnet und miteinander durch ein Paar von sich ohne Berührung tangential zu den Rollen kreuzenden Verbindungsgliedern aus einem biegsamen, aber undehnbaren IyWerkstoff 'verbunden sind, die durch wenigstens: ein elastisches Befestigüngsglied an einer der Rollen befestigt sind, und daß eines der beweglichen Teilender ^Verbindung einenΐKompensator für die Trägheitswirkungen des Spiegels und der unmittelbar mit;ihm; verbundenen/Teile bildet und aus einem auf einer zwei Rollen verbindenden Welle sitzenden Schwungrad besteht;' wobei diese beiden Rollen ein Vorgelege mit doppelter Bewegungsumkehr zwischen der Höhenrichtachse des Trägerrichtkreisels und dem Höhenrichtdrehzapfen des; SpiegelsH bilden !,und-' das Schwungrad durch den Rotor eines- Drehmotors gebildet! wird, durch; welchen' einev; Präzession des Trägerrichtkreisels in der Seitenrichturig erzeugbär ist. ; Durch; die;· Ausschaltung ; von^Trägheitswirküngen aufgrund -der? Beschleunigung- des? Trägerfahrzeuges einerseits sowie von Reibungseinflüssen-andererseits erhälVrnan eine stabile Visierlinie, wobei dasRichtfernrohr: und dessen Halterung sowie der? Beobachter ihre Lage? im^Trägerfahrzeug nichts ändern,* während>[ der Spiegel beiÄnderungen der Läge des" Träger fahrzeuges um eineni Winkel schwenkt; der hur halb so groß ist wie der*'Schwenkwinkel desi Trägerfahrzeugesi Dabei.',kann'· derii Spiegel augenblicklich,; d. h;i ohne':'durch? Reibung' oder; Spiel in seinen Lägerungen verzögert zu werden, den vom Trägerrichtkreis gelieferten Beaufschlagungen folgen; weil· gleichzeitig die Trägheitswirküngeh, insbesondere auch des Spiegels, kompensiert werden. \ "■■ ^J

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprücheni :''--r.-r^'C ■ ν Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert; es zeigt

F i g. 1 in einer schematischen schaubildlichen Ansicht die Anordnung zur Verstellung des Spiegels eines stabilisierten Panoramarichtfernrohres,

F i g. 2 schaubildlich ein kreiselgesteuertes Bezugssystem, welches mit der Anordnung der Fig. 1 nach Belieben durch die in dieser dargestellten Umschaltkontakte verbunden werden kann,

Fig.3 in einer schematischen schaubildlichen Darstellung eine Einzelheit der spiellosen und reibungslosen Übertragung zwischen zwei Teilen zur Verbindung eines Trägerrichtkreisels mit einem Spiegel,
F i g. 4 in einer schematischen Schnittansicht ein unter Vorspannung stehendes, die Teile derartiger Verbindungen tragendes Doppellager, U \"

F i g. 5 die elektrische Schaltung eines Drehmotors in einer derartigen Verbindung, ;. v; ^ ;

Fig.6 eine andere Ausführung einer derartigen Schaltung mit Ausgleich der von dem Entstehen von gegenelektromotorischen Kräften herrührenden Wirkungen. ■"■-.:: : ^: ■-'■■ ■■';■·■

Die dargestellte Vorrichtung enthält einen Trägerrichtkreisel 1 mit zwei Freiheitsgraden; der in einem Höhenrichtrahmen 2 gelagert ist. Dieser Rahmen ist auf Zapfen gelagert und um eine geometrische Achse X-X' drehbar. Diese Zapfen sind durch empfindliche Wälzlager in einem äußeren Seitenrichtrahmen 3 gelagert, welcher Zapfen tragt, welche in Lagern gelagert sind, welche die Schwenkbewegung der Gesamtanordnung um eine Achse Y-Y' zulassen. Die'Achsen X-X'und y-yiiegen genau senkrecht zueinander. ■

Mittels der Arme einer eine Verlängerung des Rahmens 3 bildenden Gabel trägt dieser die Lager der Schwenkzapfen eines Spiegels 4 niit einer zu der Achse X-X'parallelen Achse, so daß der Spiegel 4 sowohl um seine Zapfen als auch um die Achse Y-Y' vor einem Fernrohr L schwenkbar ist, welches nur· teilweise dargestellt ist. Dieses Fernrohr känn^; mit; bekannten Einrichtungen zur Veränderung seiner ■> Brennweite versehen sein, z. B. einem pankratischen Systenx ^:'·ψ■';ν- ■ ⁵ Der Spiegel 4 ist also für die; Bewegungen ünr die

Achse Y-Y' unmittelbar ah den; Trägerrichtkreisel 1 gebunden, und zwischen -dem.'.^! Spiegel ^ 4' und ^: dem Trägerrichtkreisel 1 ist eine Verbindung angeordnet, welche die Bewegungen der Achse des Rahmens 2 und der Achse des Spiegels 4 in dem Verhältnis '/2 untersetzt. Diese Verbindung enthält einen Sektor 5, welcher an einem Zapfen des Rahmens 2 befestigt ist und spiellos und reibungslos mit einer Zwischenrolle 6 in Eingriff steht. Die Achse dieser Zwischenrolle ist fest mit einer identischen Rolle 6a verbunden, welche spiellos und reibungslos mit einem Sektor 7 in Eingriff steht, welcher von einem an einem der Zapfen des Spiegels 4 befestigten Arm getragen wird.

^: Diese spiellose und reibungslose Verbindung enthält

'-.; z. B, an dem Sektor 5 zwei Verbindungsglieder 5a und 5b, welche auf dem Sektor 5 aufgewickelt und an ihren Enden an diesem durch Federn 5c; 5d befestigt sind.

Diese Verbindungsglieder 5a, 56 sind in einer gewissen Enfernung voneinander zu zwei Schleifen 5eund 5/auf die Rolle 6 aufgewickelt, welche hierfür einen oder zwei getrennte Seitenteile aufweisen kann. Hierdurch werden das Spiel und die Reibungen ausgeschieden, da die Verbindungsglieder 5äi 5b oder Bänder"?an ihrer Kreuzungsstelle voneinander entfernt sind. Die Rolle 6 und der Sektor 5 sowie die Verbindungsglieder 5a, 5b sind so angeordnet; daß die Zügkräfte tangential zu den

Rollen und dem Sektor verlaufen. Diese Drähte oder Bänder können metallisch sein oder aus beliebigen anderen biegsamen undehnbaren Werkstoffen bestehen, i

Dank der beiden Rollen 6 und 6a und der Sektoren 5 und 7 erhält man eine doppelte Umkehr der Bewegung, so daß die Schwenkung des Spiegels 4 um seinen Zapfen gleichsinnig mit der des Trägerrichtkreisels t erfolgt.

Die die Rollen 6 und 6a verbindende Achse ist die des Rotors eines Elektromotors 8. Dieser Motor kann auch ggf. hydraulisch oder pneumatisch sein.

Wenn dieser Motor nicht gespeist ist, bildet der Rotor ein Schwungrad, und man gibt ihm solche Kenngrößen (Trägheitsmoment /i und kleinste Restmomente), daß ein Ausgleich der kinetischen Trägheiten des Spiegels und der Verbindungsglieder erzielt wird.

Die für diesen Ausgleich der kinetischen Trägheiten erforderliche Bedingung ist folgende:

= η {η + 2)

Ji +J₂

Hierin ist /das Trägheitsmoment des Spiegels, J\ das Trägheitsmoment des Rotors des Motors 8, h das Trägheitsmoment des Relais mit den beiden Rollen 6,6a und η das Untersetzungsverhältnis zwischen der Achse des Spiegels 4 und der der Doppelrolle 6,6a.

In der dargestellten Vorrichtung werden die obigen Rahmen durch Nachlaufrahmen verdoppelt. So wird der Seitenrichtrahmen 3 durch einen Rahmen 9 verdoppelt, welcher durch Lager an den gleichen Schwenkzapfen gelagert ist. Ebenso wird der Höhenrichtrahmen 2 durch einen Höhenrichtnachlaufrahmen 19 verdoppelt. Zwischen den Rahmen 3 und 9 ist ein Detektor 10 zur Feststellung der Relativbewegung angeordnet. Ebenso ist ein Detektor 20 zur Feststellung der Relativbewegung zwischen dem Seitenrichtrahmen 2 und seinem Nachlaufrahmen 19 angeordnet Diese Detektoren können durch elektrische Differentialtransformatoren gebildet werden, bei weichen ein Magnetgestellteil fest mit dem Tragrahmen des Trägerrichtkreisels 1 und der andere bewickelte Magnetgestellteil fest mit dem Nachlaufrahmen verbunden ist.

Der Rahmen 9 kann durch in dem Detektor 10 gemachte Messungen nach Durchgang durch einen Verstärker 10a mittels eines Motors 11 betätigt werden, welcher von einem fest mit dem Fahrzeug verbundenen Halter 12 getragen wird. Der Motor 11 betätigt über eine mechanische - Übertragung 11a einen an dem Rahmen 9 befestigten Zahnsektor. Das Moment, welches von diesem Motor 11 entwickelt werden kann, ist aus Empfindlichkeitsgründen größer als die Gesamtheit der von den Lagern der Höhenrichtachse mit der Richtung Y-Y' ausgeübten widerstehenden Momente, was die Relativbewegungen zwischen den Rahmen 3 und 9 begrenzt und sie zu null zu machen sucht. Das Fehlen jeder Relativbewegung zwischen diesen Rahmen hat zur Folge, daß die Kugellager der Lager 13 und 14 zur Aufhängung, des Nachlaufrahmens 9- an den Schwenkzapfen des_; Seitenrichtrahmens 3 kein Reibungsmoment einführen, da die durch sie gegebene Drehfreiheit nicht ausgenutzt wird. - V-

Derartige Lager enthalten übrigens je ein sch alenförmiges Kugellager 15, welches innen das Ende des den Rahmen 3 tragenden Zapfens und außen den Rahmen 9 hält, welcher in einem ringförmigen Kugellager 16 gehalten wird, dessen Außenring in einer Ausnehmung des Halters 12 gleitend verschieblich ist. An diesen beiden Wälzlagern wird eine axiale Vorspannung durch eine Feder 17 erzeugt, weiche unter der Wirkung einer in dem Halter 12 liegenden Schraube 18 steht, um das axiale und radiale Spiel zu unterdrücken.

Unter diesen Bedingungen hat jeder Richtungswechsel des Fahrzeugs eine Abweichung zwischen dem Fahrzeug, dem Nachlaufrahmen 9 und dem Trägerrichtkreisel 1 zur Folge, welches fest im Rahmen bleibt. Jeder Winkelfehler zwischen dem Nachlaufrahmen 9 und dem Seitenrichtrahmen 3 wird von dem Detektor 10 festgestellt, dessen Signale nach Verstärkung in dem Verstärker 10a an den Motor 11 angelegt werden. Dieser Motor verändert die Lage des Rahmens 9 bis zur Aufhebung des von dem Detektor 10 wahrgenommenen Signals. ·.--..,■■;

Ebenso tritt bei Drehungen des Fahrzeugs in der Höhenrichtung eine Abweichung zwischen dem Fahrzeug, dem Rahmen 19 und dem Trägerrichtkreisel 1 auf.

Jeder Winkelfehler zwischen dem Rahmen 19 und dem Rahmen 2 wird durch den Detektor 20 festgestellt. Die Signale dieses Detektors 20 werden nach Verstärkung in einem Verstärker 20a an einen Motor 21 angelegt, welcher an dem Rahmen 3 angebracht ist und den Rahmen 19 über einen Übertragungsmechanismus mit Untersetzungsgetriebe 21 a betätigt. '.'■■■'.

Der Rahmen 19 ist starr mit einem dem obigen Sektor 5 entsprechenden Sektor 23 verbunden. Dieser Sektor 23 treibt über entsprechende spiellose und reibungslose Einrichtungen eine Zwischenrolle 22 an, welche durch eine Traverse 226 fest mit einer zweiten Zwischenrolle 22a verbunden ist, welche in der gleichen Weise mit einem dem Sektor 7 entsprechenden Sektor 23a zusammenwirkt. Dieser Sektor 23a ist an einem Hebel befestigt, welcher seinerseits an einer einen Nachlaufrahmen für den Spiegel 4 bildenden Traverse 24 befestigt ist. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist die gleiche wie die der oben beschriebenen Anordnung und bietet die gleichen Vorteile. Eberiso ist das Moment des Motors 21 aus ähnlichen : Empfindlichkeitsgründen größer als die Summe der Reibungsmomente der Kugellager der.Lager 25, 26, welche die Rollen 22, 22a auf der Achse der Rollen: 6, 6a halten, und der Kugellager 27, 28, welche auf der Achse des Spiegels den Nachlaufrahmen ; 24. halten. Diese Lager mit Kugellagern sind alle dem in F i g. 4 dargestellten gleich. Der Stator des Motors 8 ist durch Gabeln 8a an der oberen Traverse des Rahmens 3 befestigt. Ein Motor 29 ist an dem Zapfen mit der Achse Y-Y',

angebracht. :. ^:: ;:ν··;;λ -^ ν- \

Für Verstellungen des Spiegels 4 bei einer Verfolgung

ermöglichenden Geschwindigkeitssteuerung sind an die Motoren 8 und 29 Signaje geeigneter Phase und Amplitude anzulegen, welche z. B. durch Potentiometer mit Mittelpunkt gebildet werden, welche von Hand betätigt werden und weiter unten beschrieben sind. .',■,■■■:.

Eine Verschiebung in Seitenrichtung beim Anvisieren

eines sich in der Querrichtung bewegenden Ziels erfolgt; durch Anlegung eines; (der (jeschwindigkeit und der Bewegungsrichtung nach dosierbaren) Momentes an die Höhenrichtachse des Rahmens 2 durch den Drehmotor-8. Dieses Moment erzeugt ? eine ; Präzession des; Trägerrichtkreisels 1 in der Seitenrichtung, wobei durch die Rahmen der Spiegel 4 und durch die gleiche Wirkung die Visierachse mitgenommen werden.

Für eine Verstellung in der Höhenrichtung wird das nach Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung dosierbare Moment durch, den; Drehmotor 29 an die

Seitenrichtachse V-Vangelegt. Dieses Moment erzeugt eine Präzession des Trägerrichtkreisels 1 in der Höhenrichtung, wobei der Spiegel 4 durch das oben beschriebene System mit Sektoren und Rollen angetrieben wird.

Die an die Trägerrichtkreiselachsen angelegten Momente sind eine quadratische Funktion der Steuerfunktion. Die Drehmomentänderungen werden dadurch erhalten, daß veränderliche elektrische Spannungen gleichzeitig an die beiden Wicklungen der Motoren angelegt werden, welche Zweiphasenmotoren sind. Die Umkehr des Drehmomentes erfolgt durch Umkehrung der Phase der Steuerspannung.

Die weiter unten beschriebene Arbeitsweise einer derartigen Verteilungsanordnung besitzt den Vorteil, einerseits die Restmomente bei Fehlen des Steuersignals aufzuheben und andererseits ein sehr großes Verhältnis zwischen der kleinsten Geschwindigkeit und der größten Geschwindigkeit herzustellen.
^; Um die Stabilität des Visiersystems und insbesondere des Spiegels 4 noch weiter zu verbessern, kann der Trägerrichtkreisel 1 zweckmäßig in der Seiteririchtung und der Höhenrichtühg durch ein Bezugsglied hoher Qualität gesteuert werden, welches durch ein Steuergyroskop der in F ig. 2 dargestellten Art definiert wird.

Zu diesem doppelten Zweck der Verfolgung und der Stabilisierung sind' an den Speisungen der beiden Drehmotöreri 8 und 29 Umschalter 30a und 306 Vorgesehen. In einer Stellung schalten die beiden Umschalter durch in Fig. 1 und 2 mit A und B bezeichnete Verbindungen an die Drehmotoren 8 und 29 die von dem Steuerkreisel 30 herrührenden Signale. Dieser Steuerkreisel 30 ist in einem Höhenrichtrahmen 31 gelagert, welcher mit einem äußeren Seitenrichtrahmen 32 durch sehr empfindliche Wälzlager verbunden ist. An den Seitenricht- und Höhenrichtachsen sind Detektoren 33 und 34 angebracht, deren Signale über einen Verstärker 33a auf den Motor 8 und über einen . Verstärker ^: 34a auf den Drehrhotor 29 übertragen werden;--«: ;^;-/·^ι>^: ^ .;."^::ί·.■■:.■' ;-.^:·; .:.:■:·.··■ r;-:--·. - ■:

Die Überwachung des Trägerrichtkreisels in der Seiteririchtung erfolgt folgendermaßen: Der durch den Detektor - 33 in'; Förni^; eines elektrischen^r Signals bestimmte Fehler wird nach Verstärkung an den Motor 8 angelegt. Der Umschalter 30a, 30Ö gestattet;/aus dieser Stellurig?tder: Serybüberwächühgssteueruhg in eine Stellung; zurrHändsteuerurig überzugehend In beiden Fällen bewirkt das-an den Motor8 angelegte Moment eineiPräzessioMdes'-Trägerrichtkreisels ^vl^: in der Seitenrichtüng, was eine'entsprechende Verstellung der Visierachse zur Folge hat'.^! &j~<^sni'%^:inä^.niin-c ■:-.: ■

Das Gleiche ist für die Überwachung des Trägerricht-

kreiseis 1 in der Höhenrichtung der Fall. Der durch den y Detektor 34 bestimmte Fehler wird nach Verstärkung an den Motor 29 angelegt. Der Umschalter 30a, 306 gestattet, aus der Überwachung mit Servosteuerung auf die ' Handbetätigung überzugehen; in beiden Fällen bewirkt jedoch das von dem Motor 29 ausgeübte Drehmoment eine Präzession des Trägerrichtkreisels 1 in der Höhenrichtung, was eine entsprechende Verstellung der Visierachse zur Folge hat

Der Steuerkreisel 30 kann zweckmäßig mit einem Drehmotor 35 an seiner Seitenrichtachse und einem Drehmotor 36 an seiner Höhenrichtächse kombiniert sein, um ggf. seine Überwachung zu ermöglichen, insbesondere mittels eines Magnetkompasses, einer elektromagnetischen Sonde oder eines beliebigen anderen Geräts.

Der Steuerkreisel 30 kann ggf. in einem Zielfernrohrgehäuse oder in einer beliebigen Entfernung an einer gegen etwaige Störungen geschützten Stelle angeordnet werden. ..·;,

Diese Maßnahmen "gestatten, den Platzbedarf des überwachten Trägerrichtkreisels 1 auf einen Kleinstwert zu bringen. Der überwachte Trägerrichtkreisel t dient in Wirklichkeit in dem Zustand der Überwachung durch Servosteuerung als Integrator und filtert so die Störwirkungen. Seine Überwachung durch ein sehr genaues Bezugsgerät gestattet, eine tadellose Stabilität des in der Visiervorrichtung empfangenen Bildes aufrechtzuerhalten.

Um in einem anderen Zustand, z.B. bei der Verfolgung eines Ziels, eine Handbetätigung der Verstellung des Spiegels 4 zu erhalten, welche diese Verfolgung eines vor dem das Visiersystem tragenden Fahrzeug fliehenden Ziels vorzunehmen gestattet, wie dies bereits oben erwähnt wurde, werden die Drehmotoren 8 und 29, welche durch asynchrone Zweiphasenmotoren gebildet werden, obwohl auch aus Gründen des Platzbedarfs und der Erzielung genügender Ausgangskenngrößen 'mehrere elektrisch parallelgeschaltete Motoren mit gemeinsamem Rotor benutzt werden können, entgegengesetzt zu der in F i g. 1 dargestellten Weise an ändere Signalquellen geschaltet.

Wie aus F i g. 5 hervorgeht, enthält die Schaltung eines derartigen asynchronen Zweiphasenmotors, z. B. des Motors 8,' wie ebenfalls oben erwähnt, ein Potentiometer; dessen Wicklung 40 mittels einer Handbetätigung 42 von einem Läufer 41 überstrichen werden kann: Dieser Läufer 41 ist mit einem Verstärker 43 verbunden, auf welchen ein Verstärker 44 folgt, dessen Ausgang mit einer der Wicklungen 45 des Stators des Motors 8 verbunden ist, deren anderes Ende Körperschluß hat.

Die Widerstäridswicklung 40 des Potentiometers ist durch ihren Mittelpunkt 46 mit dem Körper verbunden, und die Enden der Wicklung sind mit den Enden einer Sekundärwicklung 47 eines Transformators vereinigt, deren Mittelpunkt 48 Körperschluß hat. Die Primärwicklung 49 dieses Transformators ist auf einer Seite mit dem Körper und auf der anderen mit einer WechseJ-stromquelle ί/yerbündeh.⁷'-^ · ^:' ^;: "Γ ^;

Die gleiche Strömquelle ist mit einem Phasenschieber 50 verbunden, welcher einen ÄmplituderimÖdulätor 51 speist, dessen Ausgang "mit einem Verstärker 52 verbunden ist, welcher mit der arideren Wicklung 53 des Stators des Motors 8 verbünden ist, welche Körperschluß hat*^y'^:;Ki: ⁵¥; j'^:? ;W^h^^M ■'·'■■■ /■-■'- '-'[■_ ·"■'·'■--·> ■

Der Steuereirigang des Modulators 51 ist mit einem Gleichrichter 54 verbunden, welcher durch den Ausgang des Verstärkers 44 gespeist wird.

Diese Vorrichtung gestattet, die Wicklung 45 über den Läufer 41 zu speisen, und liefert aus der Wechselspannung der Stromquelle U am Ausgang des Verstärkers 44 eine Spannung, deren Amplitude zu der Verstellung des Läufers 41 proportional ist. in der Wicklung 53 entsteht eine Bezugsspannung, welche aus der Wechselspannung der Stromquelle U durch die Veränderungen gebildet wird, welche durch den Phasenschieber 50 (Phasenverschiebung von π/2), den Amplitudenmodulator 51 und den Verstärker 52 erzeugt werden, wobei die Wirkung des Amplitudenmodulators durch die Ausgangsspannung des Verstärkers 44 nach Gleichrichtung in dem Gleichrichter 54 gesteuert wird. Die Phasenverschiebung der Spannungen in den Wicklungen 45 und 53 hängt offenbar von der

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Verstellrichtung des Läufers 41 beiderseits des Mittelpunktes des Potentiometers 40 ab.

Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß bei Fehlen einer Steuerung, d. h. wenn der Läufer 41 auf dem Mittelpunkt der Wicklung 40 steht, die Wicklung 45 ebenso wenig wie die Wicklung 53 Strom empfängt (so daß die Modulation in dem Modulator 51 Amplituden null erzeugt), so daß der Rotor des Motors 8 keinem Störmoment ausgesetzt ist, welches für eine gute Aufrechterhaltung der Stabilisierung unter der Wirkung des alleinigen Trägerrichtkreisels 1 schädlich wäre.

Wenn außerdem während der Benutzung des Visiergerätes der Umschalter 30a, 306 in der Stellung der Vereinigung mit den Einrichtungen zur Handbetätigung steht und das Trägerfahrzeug Bewegungen um die Höhenricht- und Seitenrichtachsen ausführt, erzeugt die Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor, z. B. des Motors 8, welche von der Verstellung des Spiegels 4 gegenüber der Lage des Trägerrichtkreisels 1 herrührt, einen in dem Motor induzierten Strom, welcher eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt. Was nachstehend in bezug auf den Motor 8 beschrieben ist, ist auch für den Motor 29 gültig. Eine derartige gegenelektromotorische Kraft erzeugt eine viskose Reibung zwischen dem Stator und dem Rotor, welche zu der Manövriergeschwindigkeit des Trägerfahrzeuges proportional ist. Die unter Bezugnahme auf F i g. 1 und 6 beschriebene Vorrichtung gestattet, eine derartige viskose Reibung aufzuheben.

Hierfür sind mit den Motoren 11 bzw. 21 Tachogeneratoren 55 bzw. 56 kombiniert. In Fig.6 ist nur die elektrische Schaltung einer einzigen dieser beiden Anordnungen dargestellt, sie sind jedoch beide identisch. Der Tachogenerator 56 ist mechanisch mit dem Motor 21 zur Ausrichtung des Höhenrichtnachlaufrahmens 19 gekuppelt. Jede Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor des Drehmotors 8 findet sich zwischen dem Rahmen 2 und dem entsprechenden Nachlaufrahmen 19 wieder, und der Motor 21 richtet den Nachlaufrahmen 19 aus, wobei er den Tachogenerator 56 antreibt, welcher so eine zu der Geschwindigkeit der Bewegung proportionale Spannung liefert Eine Wicklung 57 des Motors 21 ist zwischen . eine Stromquelle LJ\ und den Körper geschaltet, wie auch eine Wicklung 58 des Tachogenerators 56. Die andere Wicklung 59 des Motors 21 ist dμrch den Verstärker 20a mit dem Detektor 20 verbunden. Die zweite Wicklung 60 der Tachogeneratoren ist mit einem Ausgang 61 versehen und mit ihrem anderen Ende mit dem Körper verbunden. Dieser Ausgang 61 ist durch einen Widerstand 62 mit einem der Eingänge eines Differentialverstärkers 63 verbunden, dessen anderer Eingang durch einen Widerstand 64 mit der Stromquelle U\ verbunden ist. Ein Widerstand 65 verbindet den Ausgang des Verstärkers 63 mit dem ersten Eingang, zu welchem der Widerstand 62 führt. Dieser Verstärkerausgang wird an den Eingang eines Systems mit einem Transformator und einem Potentiometer angelegt, welches dem unter Bezugnahme auf F i g. 5 beschriebenen entspricht und in F i g. 1 und 6 etwas schematisch

ίο dargestellt ist. Der Läufer 41a dieses Potentiometersystems speist in der gleichen Weise den Drehmotor 8 durch Verstärker, wobei der Motor auch in der oben beschriebenen Weise eine phasenverschobene, amplitudenmodulierte und verstärkte Spannung durch eine in dem Rechteck 65a zusammengefaßte Apparatur empfängt. ., ...

Bei einer derartigen Schaltung wird die von dem Tachogenerator 56 gelieferte Spannung zu der Spannung der Stromquelle U\ in dem Differentialverstärker 63 hinzugezählt, welchem durch den Widerstand 65 eine sehr starke Gegenkopplung erteilt wird, so daß die Ausgangsspannung dieses Differentialverstärkers 63 durch die Spannung des Tachogenerators 56 komplementär amplitudenmoduliert ist, so daß die an den Drehmotor 8 angelegte Spannung eine Funktion der gewünschten Steuerung bleibt, aber die Störwirkungen aufhebt, welche von der Verstellung herrühren, welche durch das Manövrieren des Trägerfahrzeugs ggf. durch die Werte der Verfolgungsgeschwindigkeit verursacht wird.

. Die Wirkung der erwähnten gegenelektromotorischen Kräfte wird also aufgehoben. Eine entsprechende Vorrichtung ist in die Speisung des Drehmotors 29 eingeschaltet und ergibt die gleichen Ergebnisse.

Durch die Gesamtheit der obigen Apparatur werden also die Reibungen in den Verbindungen zwischen dem Trägerrichtkreisel und dem Spiegel in den Lagern dieser Verbindungen ausgeschieden, die von den kinetischen Trägheiten herrührenden Störwirkungen werden durch die servogesteuerten Nachlaufrahmen bzw. das Schwungrad ausgeschieden, welches in Form eines Rotors eines Elektromotors. in diese Verbindungen eingeschaltet ist, und die Stabilität des Visiervorgangs wird durch die Steuerung des Trägerrichtkreisels mittels eines Bezugsgliedes hoher Präzision verbessert, welches seinerseits in dem Überwachungszustand; gesteuert werden kann. Schließlich werden die Störwirkungen des Manövrierens des Trägerfahrzeugs während der Verfolgung eines Ziels von Hand durch Servosteuerungen mit Tachogeneratoren ausgeschieden.

Man erhält so ein genaueres und sicheres Gerät

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stabilisiertes Richtfernrohr, bei welchem ein in bezug auf einen Fernrohrhalter an Bord■·, eines Trägerfahrzeuges beweglicher Spiegel vor dem Objektiv des optischen Teiles des Fernrohres liegt und ein kardanisch gelagerter Trägerrichtkreisel in einem Rahmensystem vorgesehen ist, von denen der eine Rahmen um eine Höhenrichtachse und der andere um eine Seitenrichtachse bewegbar ist, wobei der bewegliche Spiegel durch diesen Kreisel über diese Rahmen unmittelbar um die Seitenrichtachse des Rahmensystems sowie über eine eine Verbindung mit einem Untersetzungsverhältnis von '/2 um die Höhenrichtachse verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung spiel- und reibungsfrei verschwenkbare Zwischenglieder und Lager mit jeweils einem Rollenpaar (5, 6) aufweist, dessen beide Rollen tangential angeordnet und miteinander durch ein Paar von sich ohne Berührung tangential zu den Rollen kreuzenden Verbindungsgliedern (5a, Sb) aus einem biegsamen, aber undehnbaren Werkstoff verbunden sind, die durch wenigstens ein eiastisches Befestigungsglied (5c, 5d) an einer (5) der Rollen befestigt sind, und daß eines der beweglichen Teile der Verbindung einen Kompensator für die Trägheitswirkungen des Spiegels (4) und der unmittelbar mit ihm verbundenen Teile bildet und aus einem auf einer zwei Rollen (6, 6a) verbindenden Welle sitzenden Schwungrad besteht, wobei diese beiden Rollen ein Vorgelege mit doppelter Bewegungsumkehr zwischen der Höhenrichtachse (X-X') des Trägerrichtkreisels (1) und dem Höhenrichtdrehzapfen des Spiegels (4) bilden und das Schwungrad durch den Rotor eines Drehmotors (8) gebildet wird, durch welchen eine Präzession des Trägerrichtkreisels (1) in der Seitenrichtung erzeugbar ist

2. Richtfernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenrichtrahmen (3) und der Höhenrichtrahmen (2) des Trägerrichtkreisels (1) durch servogesteuerte Nachlaufrahmen (9, 19) verdoppelt sind, welche auf den Schwenkzapfen der Rahmen des Trägerrichtkreisels (1) gelagert sind, wobei der Höhenrichtnachlaufrahmen (19) durch ein auf der Welle des ersten Vorgeleges (6, Sa) mit doppelter Bewegungsumkehr gelagertes zweites Vorgelege (22, 23, 22a, 23a), welches zwischen der Höhenrichtachse des Trägerrichtkreisels (1) und der Höhenrichtachse des Spiegels (4) angeordnet ist, mit einem Spiegelnächlaufrahmen (24) verbunden ist, welcher, seinerseits; auf. der Achse des Spiegels gelagert ist : . ;

3. Richtfernrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Detektoren (10, 20) zwischen Rahmen (2, 3) des Trägerrichtkreisels ■■(!)'· und entsprechenden Nachlaufrahmen (9,19) angeordnet sind, deren jeder mit einem Verstärker (10a, 2Oa^ zur Speisung von entsprechenden Stellmotoren (11, 21) kombiniert sind, wobei der Seitenrichtstellmotor (11) mit einem Halter der Lager der Seitenrichtachse verbunden und der Stellmotor (21) des Höhenrichtnachlaufrahmens (19) am Seitenrichtrahmen (3) des Trägerrichtkreisels (1) angeordnet ist

4. Richtfernrohr nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Lager für die Nachlaufrahmen und das zweite Vorgelege mit doppelter Bewegungsumkehr, deren jedes ein Wälzlager (15) zur Lagerung eines Drehzapfens eines beweglichen Teils aufweist, welches zwischen dem Drehzapfen und dem Nachlaufrahmen (9) oder dem zweiten Vorgelege (22, 22a, 22b) angeordnet ist sowie ein Wälzlager (16), welches zwischen dem Nachlaufrahmen (9) oder dem zweiten Vorgelege und seinem Halter (12) angeordnet ist, wobei beide Wälzlager (15, 16) mittels eines elastischen Gliedes (17) in axialer Richtung nacheinander beaufschlagt sind.

5. Richtfernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Drehmotor (8) dessen Rotor ein Schwungrad bildet, ein zweiter Drehmotor (29) an einem der Schwenkzapfen des Seitenrichtrahmens des Trägerrichtkreisels (1) angebracht ist und beide Drehmotoren (8, 29) über parallel betätigte Umschalter (30a bzw. 30b) nach Belieben mit einem überwachbaren Bezugskreisel (30, F i g. 2) verbindbar sind, dessen Seitenrichtachse und Höhenrichtachse Detektoren (33, 34) zur Feststellung der Bewegungen des Trägerfahrzeuges tragen, welche über Signalverstärker (33a bzw. 34a^ mit den Drehmotoren (8,29) des Trägerrichtkreisels (1) verbunden sind, -. oder mit handbetätigten Einrichtungen (40) zur Veränderung der Signale.

6. Richtfernrohr nach- Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede handbetätigte Vorrichtung (40) zur Veränderung der Signale zur Speisung einer ersten Statorwicklung (45) des einen Drehmotors (8) des Trägerrichtkreisels (1) mit Zweiphasenstator einen Läufer (41) aufweisen, welcher mit der Widerstandswicklung (40) eines aus einer Wechselstromquelle (U) gespeisten Potentiometers zusammenwirkt und mit der Statorwicklung. (45) durch zwei Verstärkerstufen (43, 44) verbunden ist, während die zweite Statorwicklung (53) von der gleichen Stromquelle (U) unter Zwischenschaltung eines Phasenschiebers (50) gespeist wird, welchem ein Amplitudenmodulator (51) nachgeschaltet ist, der durch einen Gleichrichter (54) mit dem Ausgang der zweiten Verstärkerstufe (44) verbunden ist, und welchem ein Verstärker (52) nachgeschaltet ist

7. Richtfernrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis einer jeden Potentiometerwicklung (40) durch einen Differentialverstärker (63) mit starker Gegenkopplung (65) gespeist wird, welcher einerseits an die Wechselstromquelle YtZ₁) eines Tachögenerators (56) angeschlossen ist, welcher von dem entsprechenden Stellmotor (21) .angetrieben wird, und dessen Erregerwicklung (58) an diese Stromquelle (U\) angeschlossen ist.