DE1937356A1

DE1937356A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eines Zieles

Info

Publication number: DE1937356A1
Application number: DE19691937356
Authority: DE
Inventors: Frohock Jun Millard M
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1968-08-21
Filing date: 1969-07-23
Publication date: 1970-02-26
Also published as: DE1937356B2; NL6912086A; US3566743A; BE737684A; NL158289B; FR2016043A1; JPS4938560B1; SE371492B; GB1261438A

Description

Aniaoldorin: Stuttgart, den' 21. Juli 1969

Hughes Aircraft Company P 2012 S/kg Gentinela and Teale Street
Culver City, Calif,, V*St,A,

Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eines Zieles

Dio Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eines Zieles im Azimut und in der Elevation mit einer Plattform, die um eine zu ihrer Ebene senkrechte Achse drehbar ist. üine bevorzugte Anwendung soll eine solche Vorrichtung zur Bestimmung des kinematischen Vorhaltewinkels für -liOuürleitanlagen bei dor Bekämpfung von Erdzielen finden ·

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Die Schwierigkeiten der richtigen Ausrichtung einee Geschützes gegen sich im wedentlichen horizontal bewegende Erdziele wegen einer Schrägstellung der Geschütaplatbform in bezug auf eine zur Schv/orerichtung senkrechten Ebene sind bekannt. Bekannte Vorrichtungen verwenden einen Horizontal-Gsschwindigkeitsfühler für Vorhaltewinkelkorrekturen im Azimut und einen davon getrennten Elevatiönsgeschwindigkeitsfühler zur Feststellung der Winkelgeschwindigkeit der Sichtlinie in einer zur Ebene der Geschützplattform senkrechten Ebene zur Anbringung von Elevationakorrektureiiü Die Abweichung der G'eschübzplattforn van der Horizontalen ist jedoch gewöhnlich sehr gering» Infolgedessen ist das Elevationssignal so klein» daß von dem Ele-vabionsgeschwindigkeibsfühler sbammende Signale häufig größer sind als das liutzsignal. Demgemäß wurden Korrekturen nicht in der richbigen Weise oder ausreichend gemacht·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine genaue Vorhaltkorrektur auch in der Elevation möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der Plattform ein einziger Winkelgeschwindig- , keitsaufnehmer, der die Winkelgeschwindigkeit der Plattform in. ihrer Ebene um ihre Drehachse festsbellt, und ein Vertikalfühler, der die Winkelstellung der

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Plattform in bezug auf eine Horizontalebene angibt, angebracht und mit einem Resolver verbunden sind, der die Signale des Winkelgeschwindigkeitsaufnehmers und des Vertikalfühlers auflöst und ein Signal liefert, das der Winkelgeschwindigkeit des Zieles in der Ebene der Plattform entspricht, und ein weiteres Signal, das,der Winkelgeschwindigkeit dos Zieles in einer zur Bbene der Plattform senkrechten Ebene entspricht·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht also von nur einem einzigen Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer Gebrauch, der die Aaimutgeschwindigkeit der Geschützplattform mißt» wenn die Plattform einem sich horizmntal bewegenden Ziel folgt. Weiterhin stellt ein Winkelfühler die Winkelabweichung der Geschützplattform von der Horizontalen fest· Die Winkelgeschwindigkeit und der Winkel werden in einem Resolver kombiniert, um im wesentlichen korrekte Werte für die Winkelgeschwindigkeit eines Zieles im Azimut und in der Elevation zu bilden·

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungobeispieles näher beschrieben und erläutert wird» Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsforiaen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden* Es geigen

eine schematisohe Darstellung von teilen einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Veranschaulichung der Y/inkelbeZiehungen und

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Fig. 2 das Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Bei dem in Ifigt 1 dargestellten beweglichen Teil 10 einer Geschützplattforra kann es sich beispielsweise um den Turm eines Panzers oder den das Geschütz tragenden Teil handeln, der in einer Lafette im Azimut schwenkbar ist. Auf der Geschützplattform 10 ist ein Geschütz montiert und so angeordnet, daß es um eine in der Ebene der Plattform liegende Achee schwenken kann, d.h. in der Elevationsrichtung* Die Azimutrichtung ist durch die Linie 12 und die Elevationsrichtung durch die Linie 14 wiedergegeben. Ein Ziellinienverfolger bewegt die Plattform in bezug auf ihre Basis in der Azimutrichtung und daa Geschütz in der Elevationsrichtung in bezug auf die Geschützplattform. Es kann jede geeignete Verfolgungseinrichtung verwendet werden, wie beispielsweise ein optisches, Infrarot-, Radar« oder dergleichen Gerät.

Bei dem Ziel 16 handelt es sich um bewegliches Ziel und es wird angenoniaen, daß es eich in gleicher Höhe» und svvar im wesentlichen in Bodenhöhe bewegt. Die BewegunGsrichtung des Zieles 16 ist durch, die Linie angegeben. Die Linie 18, längs der sich das Ziel bd- vTBßt t ist senkrecht auf der Schwererichtung 20. Die Annahme, daß sich das Ziel längs einer Horizontallinie bewegt, ist gerechtfertigt, weil große Erdfahrzeuge Steigungen und Gefälle nur mit geringen Geschwindigkeiten bewältigen können und große Geschwindigkeiten nur in einem horizontalen oder im wesentlichen horizontalen Gelände vorkommen. Wasser-

.Λ . -, - 0 0 9 8 0 9/1071 _BAD ORIGINAL

fahrzeuge sind an die Wasserfläche gebunden·

Au3 3?'ig, 1 ist ersichtlich, daß die Ebene der Geschützplattform 10 nicht horizontal ist. Wenn Geschütze auf Artillerielafetten, in Hubschrauber, Schiffe oder Panzerwagen installiert sind, weicht die Geschützplattform von der Zielebene, die durch die Bevegungslinie des Zieles 18 und das Zentrum der Gescnützplattform definiert ist, um einen Winkel 0 ab. Daher muß sowohl die Elevationskörrektur als auch die Azimutkorrektur so vorgenommen werden, daß sie einem beweglichen Ziel voreilte Durch die Erfindung werden die notwendigen Einrichtungen geschaffen, um hinreichend genaue Vorhalte signale von einer einzigen Geschwindigkeitsmeßeinrichtung zu erhalten.Der Geschwindigkeitsaufnehmer 22 ist auf der Geschützplattform 10 befestigt, um die Drehgeschwindigkeit der Geschützplattform in der Azimutrichtung zu messen. Unter der Voraussetzung, daß die Winlcelge schwindigkeit in der Azimut ebene ■ gleich der Winkelgeschwindigkeit in der Zielebene' ist, das für kleine Werte des Winkels θ annähernd gilt, dann kann,die Winkelgeschwindigkeit des Zieles sowohl in der Azimut- als auch in der Elevationsrichtiing gemäß den folgenden Gleichungen berechnet Werdens

W_A « W_T (cos 9) (1)

^WE

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In diesen Gleichungen ist

V/φ = die Winkelgeschwindigkeit des Zieles in der Zielebene

W. ^ Winkelgeschwindigkeit in der Aziiautrichtung

V/g » Winkelgeschwindigkeit in der Elevationsrichtung,

Bei der richtigen Ausrichtung des Geschützes ist der GesoEibvorhaltewinkel, also der Betrag, um den das Geschütz dem Ziel voreilen muß, wenn sich das Ziel bewegt, gleich dem Produkt aus der Y/inkelgeschv/indigkeit und der Flugzeit de3 Geschosses, wie es durch die folgenden Gleichungen gegeben ist:

(3)

Lg-- W_B t.

In diesen Gleichungen ist

L^ = Vorhaltewinkel in der Aziniutrichtung Lg = Vorhaitewinkel in der Elevationsrichtung t = Plugzeit des Geschosses,

Ea ist hier angenommen, daß der Betrag des Vorhaltewinkels in Azimutrichtung gleich dem Betrag des Vorhaltewinkels in der Zielebene ist· Hierbei handelt es sich selbstverständlich um eine Annäherung, jedoch ist diese Annäherung für kleine Winkel ausreichend genau.

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Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Signalen für den kinematischen Vorhaltewinkel zur Feuerleitung gegen Erdziele mit einem einzigen Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer· In Fig. 2 ist als Winkel ge schwindigkeitsaufnehmer 22 ein Kreisel angegeben» jedoch versteht es sich, daß andere Geschwindigkeitsaufnehner benutzt werden, können· Die Entfernung wird unmittelbar von einem Entfernungciaesser 24 auf jede geeignete V/eise bestimmt« Anhand der Entfernung und ballistischer Informationen wird die Flugzeit t des Geschosses im Rechner 26 berechnet. Die Flugzeit wird im Multiplikator 28 mit der Winkelgeschwindigkeit W. multipliziert, so daß das Ausgangseignal des Multiplikators den Wert Wgt hat. '

Wird der Addierer 30 zunächst vernachlässigt, so wird d&s Signal W^t in den Schwerefühler 32 geleitet. Bei dem Schwerefühler 32 handelt es sich um einen auf der Plattform 10 montierten Resolver_t der ein Pendel 34 besitzt, das in einer zum Schwerefeld parallelen Richtung gehalten wird. Das Pendel 54 ist mit beweglichen Spulen 36 und 38 verbunden. Der auf die Scliv/erkraft ansprechende Resolver 32 hat den Zweck, eine Multiplikation mit geeigneten Funktionen des Winkels θ vorzunehmen. Der Addierer 30 ist mit der beweglichen Spule 36 verbunden, so daß die Ausgangssignale der Statorspulen 40 und 42 durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben werden können:

.Λ

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L_A - W_A (coa Θ) t (5)

I/_E - W_A (-sin 0) t. (6)

Außer den Azimut- und Elevationsvorhalten,die erforderlich sind, damit ein Geschoß ein sich bewegendes Ziel trifft, müssen im Hinblick auf die Flugbahn des Geschosses an der Geschützausrichtung ballistische

|f und Windkorrekturen angebracht werden· Daher sind außer den vom Resolver 32 gelieferten Werten I^ und Lg noch weitere Faktoren im Ausgangssignal vorhanden· Bei der in Fig· 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind daher noch ein Ballistikrechner 46 (B) und ein Windrechner 44 (IT) vorgesehen. In den Ballistikrechner 46 werden den Eigenschaf ten des zu verfeuernden Geschosses entsprechende Ballistikwerte eingegeben, um dem Unterschied zwischen der ballistischen Bahn und der Sichtlinie Rechnung zu tragen· Hierbei handelt es sich um eine Vertikalkorrektur· Ähnlich werden in den Windrechner 44 Informationen über V/indstörungen eingegeben, um eine den V/ind berücksichtigende Horizontal-

" korrektur zu ermöglichen. Das Ausgangssignal des Windrechners 44 gelangt zum Addierer 30, wogegen das Aus-r gangssignal des Ballistikrechners 46 der beweglichen Spule 38 des Resolvers zugeführt wird. Es versteht sich, daß sov/ohl die Ballistikkorrekturen als auch die Windkorrekturen am Winkel 0 der Plattform vorgenommen werden müssen. Die Gesamtkorrekturen sind in den folgenden Gleichungen wiedergegeben«

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D=B sin O + (N + W^t)COS 0 (7) E=B cos O -(N + W_At)sin θ. (8)

In diesen Gleichungen ist D der Viert, der im wesentlichen dem Winkel in der Plattformebene zwischen der Sichtlinie zum Ziel und der Richtung der Geschützausrichtung für einen Treffer auf ein bewegliches Ziel entspricht, wenn die Plattform von dem Plattformantrieb 48 gedreht wird. E ist der Wert, der im wesentlichen dem Winkel in einer zur Plattformebene senkrechten Ebene zwischen der Sichtlinie zum Ziel und der Ausrichtung de3 Geschützes zum Treffen eines beweglichen Zieles dient.

Die Erfindung wurde anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es versteht sich, daß gegenüber diesem Ausführungsbeispiel zahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die folgenden Ansprüche gegeben ist.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eines Zieles im Azimut und in der Elevation mit einer Plattform, die um eine zu ihrer Ebene senkrechte Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der'Plattform (1O) ein einziger WinkeIgeschwindigkeitsaufnehmer (22), der die Winkelgeschwindigkeit der Plattform (10) in ihrer Ebene um ihre Drehachse feststellt, und ein Vertikalfühler (34), der die Winkelstellung der Plattform (1O) in bezug auf eine Horizontalebene angibt, angebracht und mit einem Resolver (32) verbunden sind, der die Signale des Winkel ge schwindigkeits aufnehme rs (22) und des Vortikalfühlers (3^;+) auflöst und ein Signal liefert, das der Winkelgeschwindigkeit des Zieles (16) in der Ebene der Plattform entspricht, und ein weiteres Signal, das der Winkelgeschwindigkeit des Zieles in einer zur Ebene der Plattform senkrechten Ebene entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Plattform eine Gescäitzplattforn ist und ein Geschütz im Azimut mit der Plattform in der Ebene der Plattform und in der Elevation in einer zur Plattformebene senkrechten Elevationsebene verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Resolver (32) ein erstes Signal, das dem Produkt aus der Winkelgeschwindig- > keit der Geschützplattform (1O) im Azimut und einer Funktion des Winkels zwischen der Plattformebene und der Horizontalebene proportional ist'und zur Azimutkorrektur der Geschützausrichtung dient, und

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ein zweites Signal liefert, das dem Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit der Geschützplattform und einer anderen Funktion des Y/inkels zwischen der Plattformebene und der Horizontalebene entspricht und zur Korrektur der Elevationsausrichtung des Geschützes dient·

3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Steuerung von Feuerlöitanlagen ausgebildet ist und eine Einrichtung (26, 28) zur Berechnung der Flugzeit eines Geschosses sowie zur Bildung des Produktes aus der Geschoßflugzeit und der Winkelgeschwindigkeit der Geschützplattform (1O) umfaßt und daß dieses Produkt dem Resolver (32) zugeführt wird, so daß der Resolver ein Signal liefert, das im wesentlichen einer Vorhaltkorrektur im Azimut entspricht, und ein weiteres Signal, das im wesentlichen einer Vorhaltkorrektur in der Elevation entspricht.

4·· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Entfernungdmeßeinrichtunß (24) aufweist und die Einrichtung (26) zur Berechnung der Geschoßflugzeit mit der Entfernungsmeßeinrichtung verbunden ist.

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