DE1811441A1

DE1811441A1 - Verfahren und Anordnung zum Ausrichten der Geschuetzrohre von im Gelaende aufgestellten Geschuetzen von einer Richtstelle aus

Info

Publication number: DE1811441A1
Application number: DE19681811441
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Dr Viktor Denk; Dipl-Phys Josef Lerach
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1968-11-28
Filing date: 1968-11-28
Publication date: 1970-06-18
Also published as: US3662390A; CH503965A; GB1296847A; FR2024411A1

Description

gmbbc Düsseldorf, den 27. November 1968

DOSSELOORF Di/BÜ

Akte 468 1811441

Verfahren und Anordnung zum Ausrichten der

Geschützrohre von im Gelände aufgestellten Geschützen von einer RichtatellB aus.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zu parallelen Ausrichten der Geschützrohre von im Gelände aufgestellten Geschützen von einer Richtstelle aus. Zumeist werden für dieses Einrichten optische'Mittel benutzt. Dabei muß jedes einzelne Geschütz für sich abgefertigt werden, so daß sich relativ lange Richtzeiten ergeben. Außerdem ist eine direkte Sichtverbindung zwischen den Geschützen und der Richtstelle erforderlich, die Witterungseinflüssen unterlegen ist und die ferner geländemäßig die Wahl der Geschützaufstellung einschränkt.

Für eine derartige Aufgabe bieten sich funktechnische übertragungsmittel, wie sie beispielsweise in der Navigation verwendet werden, an. Grundsätzlich könnte ein funktechnisches Einrichten erfolgen durch wechselseitiges Ausrichten der Richtstelle zu den Geschützen und umgekehrt, z. B. durch Parallelstellen jeweils zweier Achsen mit Hilfe drehbarer Richtantennen. Die Nachteile dieses Verfahrens wären, daß einmal die Geschütze, wie bei der optischen Methode, einzeln abgefertigt werden müssen und daß zum anderen große Fehler entstehen. Ferner könnte die Übertragung durch Erzeugung richtungsabhängig modulierter elektromagnetischer Felder erfolgen. Hierbei läßt sich die Modulation auf verschiedene Weise durchführen, und die Geschütze können bei dieser Methode gleichzeitig abgefertigt werden.

Die bekannten Navigationsverfahren entsprechen jedoch in Bezug auf die erzielte Genauigkeit nicht den an die Geschützausriehtung gestellten Forderungen. Ferner benötigen die zugehörigen Sende- und Empfangssysteme zumeist viele bewegliche Teile sowie Antriebsaggregate mit zusätzlichem Energiebedarf. Sie sind deshalb

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störanfällig. Auch aus diesem Grunde sind die bekannten Navigationsverfahren zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht geeignet.

Diese Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zum parallelen Ausrichten der Geschützrohre von im Gelände aufgestellten Geschützen auf funktechnischem Wege von einer Richtstelle aus zu schaffen, wobei ein möglichst höher Genauigkeitsgrad dieses Einrichtens in möglichst kurzer Zeit erzielt werden soll. Den Anforderungen gemäß soll ferner ein weitgehend starres Sende- Und Empfangssystem zur Anwendung kommen.

Die Lösung der Erfindungsaufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß von an der Richtstelle an einem horizontalen Strahlerbalken vorgegebener Richtung angeordneten Strahlerpaaren in der Frequenz weit auseinanderliegende elektromagnetische Schwebungsfeider mit gleicher niederfrequenter Schwebungsfrequenz abgestrahlt werden, und daß an jedem Geschütz mittels an einem drehbaren Empfangsantennenbalken angeordneter Antennen durch Messung der Phasenverschiebung der empfangenen Felder in an sich bekannter Weise ein Richtungsbezug zwischen der die Strahlerbalkenmitte und der Drehachse des Empfangsantennenbalkens verbindenden Bezugslinie einerseits und der vorgegebenen Strahlerbalkenrichtung andererseits hergestellt wird, wobei der Winkel zwischen der Strahlerbalkenxiohtung und der Bezugslinie gemessen und durch Abtragen von der Bezügslinie die zur Strahlerbalkenrichtung parallele Referenzrichtung als Basis der einzustellenden Zielrichtung gewonnen wird.

Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise betrieben, daß mit mehreren aus den Schwingungen eines einzigen Quarzes gewonnenen Funkwellen in der Frequenz weit auseinanderliegende Schwebungsfelder mit gleicher niederfrequenter Schwebungsfrequenz erzeugt werden, und daß empfangsseitig durch nichtlineare Gleichrichtung deren niederfrequente Schwebungen ausgefiltert und ihre Phasenverschiebungen paar«» weise gemessen werden* .

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χΠ Erweiterung . . .ndung kann zur Berücksichtigung eines eventuellen Honeiiunterschiedes zwischen Richtstelle und Geschütz der Erhöhungswinkel in gleicher Weise wie der Winkel zwischen der Strahlerbalkenachse und der Bezugslinie, jedoch in der vertikalen Ebene, gemessen werden. Dies geschieht durch Verwendung zusätzlicher Strahler- und Empfangspaare, die gekreuzt in der vertikalen Ebene angeordnet sind.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist vorteilhaft derart, aufgebaut,, daß an der Richtstelle zur Ausstrahlung der von einem Sender ausgehenden Funkwellen auf einem starren Strahlerbalken mindestens zwei Strahlerpaare symmetrisch zur φ Balkenmitte angeordnet sind, und daß geschützseitig ein drehbarer Empfangsbalken mit mindestens zwei symmetrisch zu seiner Drehachse angeordneten sowie zwei in der Drehachse übereinander liegenden Empfangsantennen ausgestattet ist, derart, daß durch weitere nachgeschaltete an sich bekannte Mittel die Phasenverschiebung der Schwebungsspannungen messbar ist. Wegen der geforderten Genauigkeit von nicht mehr als einigen Strich sind \rorteilhafterweise zur Messung der Phasenverschiebung an sich gekannte digitale Phasenmeßgeräte eingebaut.

Wegen der nicht genau bekannten Laufwege der Wellen vom Frequenzerzeuger zu den Strahlerdipolen ergeben sich störende m Phasenverschiebungen, die zu Null gemacht werden müssen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Eichung ein Phasenschieber bekannter Bauart in eine der Strahlerspeiseleitungen geschaltet ist. Zur Messung des Winkels zwischen der Strahlerachse und der Bezugslinie sowie des Erhöhungswinkels Können vorteilhaft richtstellenseitig vier oder mehr Strahlerpaare, gegebenenfalls senkrecht gekreuzt angeordnet sein und geschützseitig je zwei entsprechende Empfangsantennen.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er-Iindung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung der Anlage und die fUr das Verfahren wichtigen Faktoren.

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Pig. 2 die versinnbildlichte Schaltung der Strahlerund Empfangsseite zur Messung des Winkels zwischen der Strahlerbalkenrichtung und der Bezugslinie sowie die Ausrichtung des Antennenbalkens auf die Richtstelle in der horizontalen Ebene und

Fig. 3 die geometrischen Verhältnisse bei einem Höhenunterschied zwischen der Richtstelle und einem der Geschütze.

Gemäß Fig. 1 besteht die Anlage im wesentlichen aus einer Richtstelle 1 mit einem in der horizontalen Ebene liegenden Strahlerbalken 2, der die Strahlerpaare 3,3* und k_tk* trägt. Auf dem Geschütz 5 ist ein in der horizontalen Ebene drehbarer, mit zwei Empfangsantennen 8,8* Ausgestatteter Antennenbalken angeordnet, in dessen Drehachse 9* zwei senkrecht übereinander liegende Empfangsantennen 6, 7 angebracht sind. Die Empfangsantennen 8,8' sind symmetrisch zu der Drehachse auf dem Balken angeordnet. Von der Richtstelle wird eine Zielrichtung χ vorgegeben, in die das Rohr des Geschützes 5 ausgerichtet werden soll. :

Durch den Strahlerbalken 2 ist eine Referenzrichtung R vorgegeben, die zu der vorgegebenen Richtung χ den bekannten Winkel ρ einschließt. Eine Bezugslinie s ergibt sich durch die Verbindung der Mitte 2* des Strahlerbalkens 2 und der Mitte (Drehachse) 9* des Antennenbalkens 9· Hierzu steht der Antennenbalken 9 zunächst in einem beliebigen Winkel *ψ » Diese Bezugslinie β schließt mit der angenommenen Referenzrichtung R den gesuchten Winkel ^C ein. Durch die im weiteren erläuterte Messung und Abtragung dieses Winkels von der Bezugslinie s ergibt sieh am Geschütz 5 die zur Sirahlerb&lkenriehtung parallele Referenzrlohtung R*. Sie vorgegebene Richtung χ wird am Geschütz durch Abtragen des Winkels/3 von der Referenzrichtung R* gefunden. Dieser Winkel β wird von, der Rientstelle durch Funk oder auf andere Weise dem Geschütz übermittelt»

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Gemäß Fig. 2 besteht die Anlage richtstellenseitig aus einem Sender Io, der durch Verbindungsleitungen mit den im Abstand 2e, und 2e. auf dem Strahlerbalken 2 angeordneten Strahlerpaaren 3» 3' und 4, 4' verbunden ist. In eine der Verbindungsleitungen ist ein Phasenschieber 11 zwischengeschaltet· Geschützbzw, empfängerseitig besteht die Anlage aus dem senkrecht übereinander angeordneten Antennen 6, 7» sowie dem Antennenbalken mit den darauf im horizontalen Abstand d angeordneten Antennen 8_f' 8·. Die Antennen 6, 7 einerseits und 8, 8* andererseits sind jeweils mittels Verbindungsleitungen an je einen Empfangskanal angeschlossen, die aus den Gleichrichtern 12, 12' mit nachgeschalteten Filtern 13, 13' bestehen. Die den entsprechenden sm Antennen zugeordneten Filter 13, 13' speisen je ein digitales Phasenmeßgerät 14, 14'.

Die Strahlerpaare 3t 3' und 4, 4¹ senden elektromagnetische Wellen der Frequenzen f, , f-, + 4. f und f„, i„ + Δ i aus, wobei die Frequenzen f, und f„ weit auseinanderliegen· (Frequenzabstand im Megahertzbereich)· 4 ^f liegt größenordnungsmäßig bei ca. loo Hertz. Durch die Überlagerung dieser : Wellen entstehen zwei elektromagnetische SSchwebungsfelder mit ' der gleichen niederfrequenten Schwebungsfrequenz J£ . Da die Frequenzen f, und f₂ weit auseinanderliegen, wird in den an die Antennen 6 und 7 nachgeschalteten Empfangskanälen nur _ je ein Schwebungsfeld aufgenommen. Die Empfangskanäle der ™ Antennen 8, 8* nehmen beide nur eines der beiden Schwebungefelder auf, also die Wellen mit den Frequenzen ^fii ^fj + ä ^f oder aber f₂, f„ +4 t. Die Antennenspannungen werden jeweils den nichtlinear arbeitenden Gleichrichtern 12 und 12* zugeführt. Aus den an den Auegängen der Gleichrichter 12, 12' vorhandenen Frequenzgemigehen werden Bit Hilfe der nachgeschalteten Filter 13, 13' der Anzahl dtr Antennen entsprechend vier Schwebungsspannungen U₁ °i· U^ alt der Frequenas 4 ^f «usgesiebt _t und ihre Phasen anschließend in den digitalen Fhasen- »•ßgeräten 14, 14' verglichen.

Fur die an den Ausgängen der Filter 15 anstellenden Sohwesungs-

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spannungen U, und U₂ gilt Ui ~ COS (iTaf + VjT £^ COS oC + S<l)

~cos Czraf t|TE e_z cos<& t i_z)

Darin sind λ, und X, ₂ die Wellenlängen, £, f und £ _ die halben Strahlerabstände und ^ , und ^. _ die unbekannten Anfangsphasen der Schwebungsfelder. Mit Hilfe des Phasenschiebers wird der Unterschied | ^ -— ^ I ^zu Null gemacht, so daß die Phasendifferenz A φι 2. ^der Schwebungs spannungen U_} und U„ gleich

wird. Durch Messung der Phasendifferenz α ψ^ „ mittels des Phasenmeßgerätes lh¹ kann der Winkel oC bestimmt werden.

Die Phasendifferenz 4 Φ$ λ zwischen den Schwebungsspannungen U- und U. beträgt

Darin ist d der Abstand der beiden Antennen 8 und 8' und r der Abstand des Antennenbalkendrehpunktes zum Mittelpunkt 2' des Strahlerbalkens 2. Der Antennenbalken 9 wird so lange gedreht, bis der Winkel y=0° oder f a 180° und damit auch £ ^ = wird. Bei %> = 0° bzw. f = 180° zeigt der Antennenbalken genau in Richtung der Bezugslinie s. Von dem so eingestellten Antennenbalken wird durch Abtragung des Winkels cC die zur Strahlerbalkenrichtung R parallele Referenzrichtung R⁽ gewonnen. Von letzterer' aus wird durch Einstellen des Winkels β das Geschützrohr auf die geforderte Richtung χ ausgerichtet«

In vorteilhafter Weitergestaltung der Erfindung Minnen zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ein zusätzliches Strahlerpaar, welches die Frequenzen f__, f_ + 4 f ausstrahlt und geschütz» seitig entsprechende Antennen vorgesehen sein® Hierdurch' wird neben einer auf 360° bezogenen firolimessiang eine auf oinselne WinkelSektoren bezogene Feinmessung

Gemäß Fig. 3 zeigt sieto_s dal toei"'einem.H^läsnuntersohiod der Richtstelle 1 und dem.6escliütz uioht der Winkel eC in dor Horizontalen, sondern vieleehr der Vinkol tf in der ecliiefen Ebene gemessen wird. Hi©rl)ei ®rgelen oi@fe₀

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horizontale Ebene, Richtungsfehler, die durch zusätzliche Messung des Erhöhungswinkels f* eleminiert werden können· Aus dem Diagramm folgt die Beziehung cosoC= cos ψ /cos/· aus der sich durch Messung von φ und γ· der horizontale Winkel oC bestimmen läßt. Der Winkel ff wird nach dem schon geschilderten Verfahren gemessen. Zur Messung des Erhöhungswinkels f wird eine zusätzliche Strahleranordnung verwendet, die gegenüber derjenigen zur Bestimmung des Winkels eC bzw. ψ gekreuzt in der vertikalen Ebene angeordnet ist. Die hierfür erforderlichen zwei Strahlerpaare senden dann die zu f., bzw. f, + 4 f > fo ^tozw· * ο ⁺ ^ ^{f und f<}5 ^bzw· i<5 ■+ Δ f (Verschiedenen Frequenzen f. , f. + Δ f und f,-, f₅ + ^ ί aus. Der Winkel 7* ergibt sich aus der gemessen Phasenverschiebung ΔΦη_>s nach der Beziehung ΔΦ¥5

Darin sind J( . , 0 - die Wellenlängen und V^, £^ die halben Strahlerabstände.

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Claims

DÜSSELDORF Di/ßÜ

Akte 468 .

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ausrichten der Geschützrohre von im Gelände aufgestellten Geschützen auf funktechnischem Wege von einer Eichtstelle aus, dadurch gekennzeichnet, daß von an der Richtstelle (l) an einem horizontalen Strahlerbalken (2) vorgegebener Richtung (R) angeordneten Strahlerpaaren (3, 3* und 4, k*) in der Frequenz weit auseinanderliegende elektromagnetische Schwebungsfeider mit gleicher niederfrequenter Schwebungsfrequenz abgestrahlt werden, und daß an jedem Geschütz (5) mittels an einem drehbaren Empfangsantennenbalken (9) angeordneter Antennen (6, 7» 8, β¹) durch Messung der Phasenverschiebung der empfangenen Felder in an sich bekannter Weise ein Richtungsbezug zwischen der die Strahlerbalkenmitte (2) und der Drehachse (9¹) des Empfangsbalkens (9) verbindenden Bezugslinie (s) einerseits und der Vorgegebenen Strahlerbalkenrichtung (R) andererseits hergestellt wird) wobei der Winkel (cC) zwischen der Strahlerbalkenrichtung und der Bezugslinie gemessen und am Geschütz durch Abtragen von der Bezugslinie die zur Strahlerbalkenrichtung parallele Referenzrichtung R' als Basis der einzustellenden Zielrichtung (x) gewonnen wird·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit mehreren aus den Schwingungen eines einzigen Quarzes gewonnenen Funkwellen in der Frequenz weit aueeinanderliegende Schwebungsfeider mit gleicher niederfrequenter Schwebungsfrequenz erzeugt werden* und daß empfangsseitig durch nichtlineare Gleichrichtung deren niederfrequente Schwebungen auegefiltert und ihr· Phaienverschiebuttg/paarweiee gemessen werden. .

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3« Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeich.net , daß ein sich durch unterschiedliche Höhen von Richtstelle (1) und Geschütz (5) ergebender Erhöhungswinkel (/) in gleicher Weise wie der Winkel (oC), jedoch mit senkrecht gekreuzten Strahler- und Empfangsanordnungen gemessen wird.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß an der Richtstelle (l) zur Austrahlung der von einem Sender (lo) ausgehenden Funkwellen auf einem starren Strahlerbalken (2) mindestens zwei Strahlerpaare (3, 3* und 4, 4·) symmetrisch zur Balkenmitte (2^f) angeordnet sind, und daß geschützsei tig ein drehbarer Empfangsbalken (9) mit mindestens zwei symmetrisch zu seiner Drehachse (9¹) angeordneten sowie zwei in der Drehachse übereinander liegenden Empfangsantennen (3, 8¹ und 6, 7) ausgestattet ist, derart, daß durch weitere nachgeschaltete, an sich bekannte Mittel (12, 13» 14) die Phasenverschiebung der Schwebungen meßbar ist·

5» Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur Eichung der Phasenmessung ein Phasenschieber (11) bekannter Bauart in eine der Strahlerspeiseleitungen geschaltet ist.

6, Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennaeichnet , daß zur Messung der Phasenverschiebung an sich bekannte digitale Zähler (14, 14») eingebaut sind.

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