DE1623360C3 - Einrichtung zum Dämpfen der Richtbewegungen und zum Gleichhalten der Richtgeschwindigkeit einer auf ein bewegliches Ziel auszurichtenden Visiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Dämpfen der Richtbewegungen und zum Gleichhalten der Richtgeschwindigkeit einer auf ein bewegliches Ziel auszurichtenden Visiereinrichtung, deren eine Zieldekkungsgerade bestimmende optische Achse parallel zur optischen Achse einer die Ablage eines längs der Zieldeckungsgeraden zu lenkenden Flugkörpers von dieser selbsttätig ermittelnden Winkelmeßeinrichtung angeordnet ist, deren Ablagesignale unter Berücksichtigung von Systemkonstanten als Lenksignale für den Flugkörper dienen.

Mit Hilfe solcher Visiereinrichtungen wird eine Lenkaufgabe nämlich visuell wahrgenommene Ablagen eines fernzulenkenden Flugkörpers von einer Zieldekkungsgeraden durch manuell mittels eines Lenkknüppels am Orte des Lenkstandes gegebene Lenkkommandos zu Null werden zu lassen, auf eine Visieraufgabc reduziert, die bedeutend einfacher zu lösen ist, da hier lediglich ein Fadenkreuz auf das zu treffende Ziel auszurichten ist.

Da ein zu treffendes Ziel sich sowohl mit gleichbleibender als auch mit sich ändernder Geschwindigkeit bewegen und aus der Bewegung plötzlich anhalten kann, muß eine solche Visiereinrichtung sowohl mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit bewegbar sein, und zwar unabhängig von der Größe der von der Bedienungsperson zugeführten Antricbscrnergie, als auch plötzlich mit möglichst großer Genauigkeit stillgesetzt werden können.

Bei einer solchen beispielsweise in der US-PS 29 89 640 beschriebenen Visiereinrichtung ist daher die optische Achse nicht nur auf ein Ziel exakt nachzuführen, sondern auch dem sich bewegenden Ziel exakt nachzuführen. Anders als bei ballistisch fliegenden Körpern ist die Flugbahn eines fernlenkbaren Flugkörpers während der Dauer seines Fluges durch Fernlenksignale beeinflußbar und kann daher noch nach dem Abschuß korrigiert werden. Da die hierfür erforderlichen Lenksignale während des Visiervorganges selbsttätig erzeugt werden, muß gemäß dem angewendeten Lenkgesetz die Visierlinie ständig auf das von dem zu lenkenden Flugkörper zu erreichende Ziel ausgerichtet sein, damit ein Treffer erzielt wird.

Obwohl bei der Zielverfolgung nur relativ kleine Richtbewegungen für das Nachführen der Visiereinrichtung notwendig sind, ist dieses Nachführen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Abgesehen von der die Lenksignalerzeugung direkt beeinflussenden hohen Nachführgenauigkeit muß die Nachführgeschwindigkeit an sich ändernde Zielgeschwindigkeitcn möglichst verzögerungsfrei anpaßbar sein. Da, wie die Erfahrung gezeigt hat, die Bedienungsperson beim Auffassen eines Zieles infolge der dabei erforderlichen größeren Winkelbewegungen unwillkürlich größere Kräfte aufbringt als beim Verfolgen des Zieles, muß abhängig von der Größe der beim Bewegen der Visiereinrichtung eingeleiteten Kräfte jeweils das gleiche geschwindigkeitsproportionale Verhalten der Visiereinrichtung während einer Nachführbewegung gewährleistet sein, und zwar unabhängig davon, ob ein Nachführvorgang mehrmals unterbrochen werden muß oder nicht. Dies ist immer dann der Fall, wenn das vom Flugkörper zu erreichende Ziel zeitweilig stille steht. Ferner muß der hierbei normalerweise auftretende sog. »stick-slip-Effekt«, also das beim Anlaufen auftretende abwechselnde Blockieren und Gleiten vermieden werden. Darüber hinaus muß eine einmal vorhandene Nachführcharakteristik über relativ lange Zeiträume, nämlich über die gesamte Flugdauer des jeweils zu lenkenden Flugkörpers aufrechterhalten bleiben. Eine Dämpfung ist auch aus anderem Grunde nötig. Jeder Mensch hat infolge seines Pulsschlages, seines Atmungsrhythmusses u. ä. eine gewisse Eigenfrequenz, die seinen gewollten Bewegungen überlagert ist und daher beim Nachführen der Visiervorrichtung auf ein sich bewegendes Ziel auf die Visiereinrichtung übertragen wird. Solche, die gewollten Richtbewegungen überlagernden Schwingungen führen beim Fehlen einer Dämpfungseinrichtung zu Schwingungen der Nachführbewegung, die - wie beim freihändigen Schießen, bei dem das Treffen zur Kunst wird - das Nachführergebnis ungünstig beeinflussen.

Schließlich müssen solche Visiereinrichtungen weitere militärische Forderungen erfüllen, nämlich robuste Ausführung bei geringem Raumbedarf und Gewicht, möglichst keine Wartung, zuverlässiges Arbeiten unter allen atmosphärischen Bedingungen innerhalb eines großen Temperaturbereiches - minus 70" C bis plus 60° C - und relativ lange Lagcrzciien ohne zwischenzeitliche Wartungen, wobei unabhängig von dem im Augenblick der Inbetriebnahme herrschenden Verhältnisse eine sofortige Einsatzbereitschaft gewährleistet sein muß.

Die bekannten Einrichtungen zum Dämpfen der Richtbewegungen optischer Geräte sind für den Einsatz in den vorstehend beschriebenen Visiereinrichtungen nicht geeignet.

So zeigt beispielsweise das DT-Gbm 18 13 319 ein klemmbares Drehlager für sog. Kino-Neigungsköpfc, das im wesentlichen aus einem zweiteiligen aus Kunststoff bestehenden Lagerzapfen besteht, dessen einzelne Teile ineinandergreifen und von einem Klemmring umgeben sind, der über eine Klemmschraube derart gegen den Lagerzapfen gepreßt werden kann, daß eine Bewegung zwischen Stativteller und Lagerzapfen unmöglich ist.

Zwar könnten die ineinandergreifenden Lagerzapfenteile über die Klemmschraube derart miteinander verklemmt werden, daß eine gleichmäßige Bewegung der Lagerbuchse auf dem Lagerzapfen erreichbar ist. Eine solche Einstellung wäre aber bei einer Visiereinrichtung für jeden Visiervorgang neu zu ermitteln, da unter den jeweils herrschenden atmosphärischen Bedingungen und der an der Visiereinrichtung angreifenden Krrfte jeweils unterschiedliche Reibungsverhältnisse herrschen, die sich direkt auf die Nachführcharakteristik auswirken. Ferner ist eine solche Einrichtung für den militärischen Einsatz ungeeignet, da durch unbeabsichtigtes Betätigen der Klemmschraube die jeweils günstigste Einstellung verändert werden kann, ohne daß dies für die Bedienungsperson sichtbar wird, so daß die beschriebene Visieraufgabe in einem solchen Falle nur unvollständig bzw. überhaupt nicht gelöst werden kann.

Ähnliches gilt auch für die Dämpfungseinrichtung nach der US-PS 25 43 352. Auch hier ist ein sogenannter Stativ-oder Kinokopf beschrieben, der zum Überführen eines Photoapparates in seine Aufnahmelage dient. Hier sind ebenfalls Lager vorhanden, die über Klemmschrauben feststellbar sind. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Bewegung, insbesondere aber um ein Fressen zwischen aufeinandergleitenden Metallteilen zu verhindern, ist hier zwischen den Stativtellern ein Lederring vorgesehen.

Auch eine solche Einrichtung ist zur Lösung der eingangs ausführlich erläuterten Aufgabe nicht zu gebrauchen, ganz abgesehen davon, daß der Reibungskoeffizient eines Lederringes sich in Abhängigkeit der Luftfeuchtigkeit und seiner Verschmutzung sowie seiner Lagerzeit ändert.

Zwar ist mit Hilfe der bekannten Einrichtungen ein Nachführen grundsätzlich möglich, ihr bestimmungsgemäßer Gebrauch ist es jedoch, eine Photo- oder Kinokamera in eine bestimmte Lage zu bewegen, in der sie festgeklemmt wird, um in dieser Lage die gewünschten Bildwerke herzustellen. Die Nachführgenauigkeit dieser bekannten Einrichtungen ist daher nicht exakt reproduzierbar, was bei Filmaufnahmen von beweglichen Objekten ohne besondere Bedeutung ist, da es hier auf eine exakte Nachführung der Filmkamera nicht ankommt. Es wird lediglich verlangt, daß das aufzunehmende Objekt sich noch im Bildraum der Kamera befindet.

Werden Dämpfungseinrichtungen in Form von Schwungmassen vorgesehen, so laufen die Visiereinrichtungen beim Visieren auf bewegliche Ziele beim plötzlichen Stillstand des Zieles über die Zielrichtung hinaus, wenn nicht zusätzliche Bremsvorrichtungen vorgesehen werden, was jedoch den Aufwand weiter vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Dämpfen der Richtbewegung und zum Gleichhalten der Richtgeschwindigkeit einer auf ein bewegliches Ziel auszurichtenden Visiereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die besonders leicht, raumsparend und wartungsfrei und trotzdem zuverlässig arbeitend ausgebildet ist und die darüber hinaus über einen weiten Temperaturbereich von z. B. -50° bis +70° C auch nach längerer wartungsfreier Lagerungszeit unveränderte Dämpfungseigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs.

Zur Lösung der Aufgabe wird also von der Kenntnis Gebrauch gemacht, daß Fluorkohlenstoffharze infolge der außergewöhnlich niedrigen, die Anziehungskraft zwischen den Molekühlen bestimmenden Sekundärwertigkeit einen auffallend niedrigen Reibungskoeffizienten besitzen, der, wie umfangreiche Versuche gezeigt haben, von einem Anfangswert ausgehend mit der Gleitgeschwindigkeit rasch zunimmt, bis er beim Erreichen einer kritischen Oberflächengeschwindigkeit nicht mehr zunimmt, und daß der Reibungskoeffizient über einen außergewöhnlich weiten Temperaturbereich auch nach langer Lagerzeit relativ konstanz bleibt.

Zwar ist der Einsatz von Fluorkohlenstoffharzen für sog. wartungsfreie Lager bekannt, vgl. »TZ für praktische Metallverarbeitung«, 1964, Heft 7, S. 378 und 379. Abgesehen von den wesentlich höheren Gleitgeschwindigkeiten wird hier nicht von den Eigenschaften von Fluorkohlenstoffharzen im etwa waagerechten Bereich ihrer Kennlinie »Reibungskoeffizient in Abhängigkeit der Oberflächengeschwindigkeit, sondern von ihren Reibungseigenschaften im etwa linear ansteigenden Bereich dieser Kennlinie Gebrauch gemacht. Dieser etwa linear ansteigende Bereich der Kennlinie ist bisher technisch nicht ausgenutzt worden.

Die Ausnutzung dieses Bereiches der Kennlinie führt zu einer verblüffend einfachen, allen Anforderungen der Praxis gerecht werdenden Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Richtbewegung der eingangs genannten Visiereinrichtungen, wobei diese Dämpfungseinrichtung äußerst robust ist, wenig Raum einnimmt und keinerlei Wartung bedarf. Sie weist über einen weiten Temperaturbereich gleiche Dämpfungseigenschaften auf und ist völlig unempfindlich gegen Feuchtigkeitseinflüssc, so daß lange Lagerzeiten ohne jede Wartung möglich sind. Insbesondere aber ergibt sich der überraschende Vorteil, daß eine solche Dämpfungseinrichtung der Visiereinrichtung ein Geschwindigkeitsverhalten gibt,, d. h., daß sie jede Eingangsgröße in eine proportionale Geschwindigkeitsänderung umsetzt. Die eingangs erläuterte Visieraufgabe kann nunmehr erstmals optimal gelöst werden.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenan-

sieht einer Nachführeinrichtung für die Abschabvorrichtung eines Flugkörpers mit der crfindungsgemül.ien Dämpfungseinrichtung.

Fig. 2 eine vergröf3erte Darstellung durch die Dämpfungseinrichtung,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Dämpfungseinrichtung,

F i g. 4 eine Einzelheit der Einrichtung nach Fig. I im vergrößerten Maßstab,

. Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Nachführeinrichtung und

Fig. 6 eine Einzelheit der Ausführungsform gemäß F i g. 5.

Die Dämpfungseinrichtung soll im nachfolgenden in Verbindung mit einem Stativ zur Aufnahme einer Abschußeinrichtung für fernlenkbare Flugkörper beschrieben werden, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.

Das Stativ besteht im wesentlichen aus einem schwenkbare Beine 6 aufweisenden Unterteil 7 und einem Befestigungsmittel 8 und 9 für die nicht dargestellte Abschußeinrichtung aufweisenden deckeiförmigen Oberteil 10. Das Unterteil 7 weist in seiner Mitte eine mit einer Ausdrehung 11 versehene Hülse 12 zur Aufnahme eines Kugellagers 13 auf, das auf einem zentrischen Lagerzapfen 14 des Oberteiles 10 angeordnet ist. Hier könnte aber auch ein Gleitlager, z. B. aus Tetrafluoräthylen vorgesehen sein. Konzentrisch zur Hülse 12 weist das Unterteil 7 eine in bezug auf F i g. 1 nach oben gerichtete Kreisringfläche 15 (vgl. Fig. 2) auf, die in einer nutenförmigen Ausnehmung einen eine polierte Oberfläche aufweisenden Stahlring 16 trägt.

Das mittels des Kugellagers 13 in dem Unterteil geführte Oberteil 10 weist ebenfalls eine mit der Kreisringfläche 15 des Unterteiles korrespondierende, in bezug auf F i g. 1 nach unten gerichtete Kreisringfläche 17 auf, die in einer nutförmigen Ausnehmung einen aus Fluorkohlenstoffharz (Tetrafluoräthylen) bestehenden Ring 18 trägt. Dieser Ring besitzt an seiner dem Unterteil 7 zugewandten Seite eine Dichtlippe 19 sowie tangential zu einem gedachten Innenkreis verlaufende nutenförmige Unterbrechungen 20, vgl. auch F i g. 3, und ist an seinem Umfang fast völlig von dem Oberteil umgeben. Es ragt also im wesentlichen lediglich die eigentliche Gleitfläche hervor.

Der zentrale Lagerzapfen 14 des Oberteiles 10 ist mit einem Gewinde versehen, so daß mittels einer auf dem Gewinde angeordneten Mutter 22 zwischen dieser und einem im Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildeten Lagerring 23 des Kugellagers 13 sich abstützende Tellerfeder 24 mehr oder weniger gespannt werden können. Mit Hilfe einer Abdeckhaube 25 ist die eben beschriebene Anordnung gegen Verschmutzen geschützt.

Ferner ist eine Begrenzungsbuchse 26 vorgesehen, die, wie Fig.4 zeigt, mit ihrer einen Stirnseite sich an der Mutter 22 abstützt. Die andere Stirnseite ist als Flansch 27 ausgebildet und befindet sich im Abstand a von der Stirnseite eines in der Hülse 12 sitzenden, das Kugellager 13 haltenden Ringes 28. Auf diese Weise wird eine Kippbewegung des Oberteiles 10 gegenüber dem Unterteil 7 auf den Betrag des Abstandes a begrenzt, also eine zum Fließen des Ringes 18 fühlende Überbelastung verhindert.

Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, besteht also die eigentliche Dämpfungscinrichtung aus den gcgeneinander gepreßten Gleitflachen der Ringe 16 und 18, deren Anpreßdruck durch Verdrehen der Mutter 22 veränderlich ist. Die Bemessungen dieser Ringe und damit der diese Ringe tragenden Kreisringflächen 15 und 17 und der Federn 24 sind nun so zu wählen, daß in

ίο Abhängigkeit der Größe der maximal auftretenden Nachführgeschwindigkeit - also der Drehgeschwindigkeit des die Nachführbewegung ausführenden Oberteiles 10 - eine maximale Oberflächcngeschwindigkcit zwischen dem aus Fluorkohlenstoffharz bestehenden Ring 18 und der polierten Oberfläche des Stahlringes' 16 stets kleiner als 30 m/min bleibt.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungseinrichtung in Verbindung mit einem Periskop gezeigt. Hier ist ein gegenüber einer äußeren zylinderförmigen Hülse 31 zu bewegendes Teil 32 mit Hilfe von aus Fluorkohlcnstoffharz bestehenden Ringen 33 und 34 gelagert. Der in bezug auf Fig. 5 obere Ring stützt sich auf einer Gleitfläche 35 der Hülse 31 ab und bildet ein normales Kegellager. Der untere Ring 34 dagegen bildet im Zusammenwirken mit einem Stahlring 36 die eigentliche Dämpfungseinrichtung. Zu diesem Zwecke ist die dem Ring 34 zugewandte Fläche des Ringes 36 wiederum poliert und wird mit Hilfe einer Wellenfeder 37, deren Spannung mit Hilfe eines Gewinderinges 38 veränderbar ist, vgl. auch F i g. 6, gegen die Gleitfläche 39 des Ringes 34 gepreßt. Hierzu ist am Teil 32 eine Gewindehülse 40 aufgeschoben, die mittels Schrauben 41 gegen Verdrehen gesichert ist. Ein Stift 42 sichert den Stahlring 36 ebenfalls gegen Verdrehen. Der Ring 34 ist vorzugsweise in seinem Umfang geschlitzt, so daß er im Zusammenwirken mit dem Stahlring 36 ein an sich bekanntes, sich selbsteinstellendes Kegellager bildet.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, ist sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Dämpfungseinrichtung als Gleitlager ausgebildet, bei dem der Anpreßdruck zwischen den aufeinandergleitenden Flächen durch einen einstellbaren Kraftspeicher veränderbar ist. Von den Gleitflächen ist mindestens eine aus Fluorkohlenstoffharz (Tetrafluoräthylen). In die andere, im Ausführungsbeispiel aus poliertem Stahl bestehende Gleitfläche diffundieren Fluorkohlenstoffharz-Moleküle ein, so daß auch hier eine sog. teflonisierte Oberfläche entsteht, die die Dämpfungseigenschaften in günstigem Sinne beeinflußt, insbesondere sicherstellt, daß der genannte »stick-slip-Effekt« beim Anfahren nicht auftritt. Selbstverständlich können auch andere Trägermaterialien für das Fluorkohlenstoffharz Anwendung finden. Voraussetzung ist nur, daß die Gleitflächen der Dämpfungseinrichtung in allen Betriebslagen aneinander gepreßt werden und die Anordnung so getroffen ist, daß in Abhängigkeit der maximal auftretenden Nachführgeschwindigkeit die maximale Oberflächengeschwindigkeit der Fluorkohlenstoffharz tragenden Gleitflächen stets kleiner als 30 m/min bleibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Dämpfen der Richtbewegungen und zum Gleichhaltcn der Richtgeschwindigkeit einer auf ein bewegliches Ziel auszurichtenden Visiereinrichtung, deren eine Zieldeckungsgerade bestimmende optische Achse parallel zur optischen Achse einer die Ablage eines längs der Zieldekkungsgeraden zu lenkenden Flugkörpers von dieser selbsttätig ermittelnden Winkelmeßeinrichtung angeordnet ist, deren Ablagesignale unter Berücksichtigung von Systemkonstanten als Lenksignale für den Flugkörper dienen, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Visiereinrichtung drehbar auf einem Stativ angeordnet ist,

   b) dessen die Stativbeine (6) tragendes Unterteil (7) eine nach oben weisende Gleitfläche aufweist, die aus einer polierten Kreisringfläche eines Stahlringes (16) besteht und dessen deckeiförmiges Oberteil (10) eine nach unten weisende, mit der Gleitfläche des Unterteils korrespondierende kreisringförmige Reibscheibe (18) aus einem an sich bekannten Fluorkohlenstoffharz (Tetrafluoräthylen) aufweist,'die rechteckigen Querschnitt besitzt und in einer entsprechenden Nut der Unterfläche des Stativoberteils angeordnet ist, weiter gekennzeichnet durch

   d) einen Kraftspeicher (24), der einen veränderbaren Anpreßdruck zwischen Gleitfläche und Reibscheibe erzeugt und der von Tellerfeder!! (24) gebildet ist, die sich an einem Widerlager (11) des Stativunterteils abstützen und von einem zentralen, ein Stellmittel (Mutter 22) aufweisenden Lagerbolzen (14) des Stativoberteils gehalten sind, wobei

   e) die Gleit- und Reibflächen in ihrer Größe in Abhängigkeit der maximal auftretenden Nachfahrgeschwindigkeit so gewählt sind, daß die Oberflächengeschwindigkeit zwischen der Reibscheibe und der Gleitfläche stets im etwa linear ansteigenden Bereich der Kennlinie des Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit der Oberflächengeschwindigkeit bleibt, und durch

   f) einen die Belastung der Reibscheibe (21) begrenzenden und damit die Relativbewegung zwischen Reibscheibe (18) und Gleitfläche in der Belastungsrichtung einschränkenden Anschlag (26).