DE1941692B2 - Feuerleitanlage - Google Patents

Description

I 941 692

Dio Erfindung bezieht sich auf eine Feuerleitanlage für auf einem Fahrzeug installierte Feuerwaffen, mit einem mit der Feuerwaffe durch eine Nacl.rühreinrichtung gekoppelten Sichtgerät, einem Entfernungsmeßgerllt, Sensoren und/oder Einstellern zur Erzeugung von für Umweltbedingungen und ballistischen Größen charakteristischen Urnweltsignalen und einem Rechner, der an Hand eines vom Entfernungsmeßgerät gelieferten, für die Zielentfernung charakteristischen Entfernungssignals, eines vom Sichtgerät für die Winkelgeschwindigkeit des Zieles um wenigstens eine Achse von Fahrzeugkoordinaten charakteristischen Winkelgeschwindigkeitssignals und der Umweltsignale die Aufsatz- und Vorhaltwinkel in der Elevation und im Azimut berechnet, um die die Ausrichtung der Feuerwaffe von der Ziellinie abweichen muß, und entsprechende Elevations- und Azimuts<gnale bildet, die in die Nachführeinrichtung eingegeben werden.

Eine derartige Feuerleitanlage ist aus der französischen Patentschrift 1 406 129 bekannt. Bei dieser bekannten Feuerleitanlage, die zur Steuerung von Flugabwehrgeschützen auf Schiffen bestimmt ist, sind das Sichtgerät und das Flugabwehrgeschütz unmittelbar durch Resolver gekoppelt, durch die das Flugabwehrgeschütz dem Sichtgerät nachgeführt wird, und es wird die Stellung des Flugabwehrgeschützes gegenüber der Stellung des Sichtgerätes zur Berücksichtigung von Vorhaltwinkeln im Azimut und in der Elevation durch Signale berücksichtigt, die von der Winkelgeschwindigkeit des das Ziel verfolgenden Sichtgerätes abgeleitet und die durch Potentiometer und Verstärker hindurchgeführt sind, um sie hinsichtlich Schiffsgeschwindigkeit, Zielentfernung und ballistischer Konstanten zu korrigieren.

Die bekannte Feuerleitanlage arbeitet demnach ausschließlich in einem fahrzeuggebundenen Koordinatensystem. Eine sehr gute Näherungslösung der ballistischen Gleichungen, wie sie für die Ermittlung der genauen Vorhaltwinkel Tür eine hohe Treffergenauigkeit erforderlich wäre, ist in einem fahrzeuggebundenen Koordinatensystem, wenn überhaupt, nur mit einem extrem hohen Aufwand möglich. Daher finden bei der bekannten Feuerleitanlage nur sehr grobe Korrekturen der aus der Winkelgeschwindigkeit des Sichtgerätes in Fahrzeugkoordinaten abgeleiteten Signale für die Vorhaltwinkel nach ballistischen Werten statt. Diese sehr grobe Näherung ist zwar für die Bekämpfung von Flugzielen ausreichend, bei denen wegen der sehr hohen Relativgeschwindigkeit zwischen Flugabwehrgeschütz und Ziel die ballistischen Größen gegenüber den Bewegungsgrößen in den Hintergrund treten, nicht aber für Feuerleitanlagen, die zur Bekämpfung von Zielen mit einer verhältnismäßig kleinen Relativgeschwindigkeit dienen und von denen schon für den ersten Schuß eine sehr hohe Trefferwahrscheinlichkeit gefordert wird.

Es war auch aus der USA.-Patentschrift 2 892 384 eine Feuerleitanlage bekannt, die einen in Erdkoordinaten arbeitenden Rechner aufweist, der an Hand von Umweltbedingungen, ballistischen Größen und sonstiger benötigter Daten die Vorhaltwinkel für ein Geschütz in Erdkoordinaten berechnet. Die berechneten Winkel werden dann mit Hilfe einer weiteren, als Kdordinatenwandler dienenden Recheneinrichtung in das gegenüber dem Erdkoordinatensystem schräggestellte, geschützgebundene Koordinatensystem umgerechnet. Werden bei Anwendung dieser hekannten Feuerleitanlage die für die Berechnung der Vorhallwinkol benötigten Winkelgeschwindigkeiten des Zieles in bezug auf das Geschütz nicht bereits in Erdkoordinalen, sondern, wie bei der aus der französischen Patentschrift 1406129 bekannten Anlage.

in Fahrzeugkoordinaten ermittelt, wie das beim Zielen und Schießen von Fahrzeugen aus unvermeidlich ist, so müssen diese Werte erst mit Hilfe einer Recheneinrichtung in Erdkoordinaten umgesetzt werden, bevor sie in dem Rechner dieser Anlage verarbeitet

ίο werden können. Dabei müssen dann auch alle anderen zu verarbeitenden Größen entweder in Erdkoordinaten gemessen oder in Erdkoordinaten umgesetzt werden. Nachdem dann aus den zur Verfügung stehenden Daten die Vorhaltwinkel in Erdkoordinaten berechnet worden sind, muß wieder eine Koordinatentransformation in Fahrzeugkoordinaten stattfinden. Es ist ersichtlich, daß dieses bekannte System einen sehr großen Aufwand erfordert, wie er für Feuerleitanlagen, die für kleinere Fahrzeuge bestimmt sind, nicht tragbar ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Feuerleitanlage der eingangs genannten Art für auf einem Fahrzeug installierte Feuerwaffen zu schaffen, die beim Schießen auf sich verhältnismäßig langsam bewegende Erdziele von einem Fahrzeug aus die ballistischen und Umwelteinflüsse mit größtmöglicher Genauigkeit berücksichtigt und dabei dennoch verhältnismäßig leicht und kompakt bleibt. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Feuerleitanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Rechner einen Ballistikteil und einen davon unabhängigen Vorhaltwinkelteil umfaßt, von denen der Ballistikteil in Erdkoordinaten arbeitet und in Abhängigkeit von dem Entfernungssignal und den

Umweltsignalen ein für den ballistischen Aufsatzwinkel charakteristisches Aufsatzsignal in Erdkoordinaten und ein für die Geschoßflugzeit charakteristisches Flugzeitsignal bildet, wogegen der Vorhaltewinkelteil in Fahrzeugkoordinaten arbeitet und in Abhän-

gigkeit von dem Flugzeitsignal und dem Winkelgeschwindigkeitssignal wenigstens ein Vorhaltesignal in Fahrzeugkoordinaten erzeugt und daß der Rechner einen Koordinatenumsetzer umfaßt, der aus dem Aufsatzsignal und dem bzw. den Vorhaltesignalen die Elevations- und Azimutsignale in Fahrzeugkoordinaten erzeugt.

Die hohe Genauigkeit und Vereinfachung der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage wird also dadurch erzielt, daß in einem Ballistikteil des Rechners die ballistischen Gleichungen ausgehend von der vom Koordinatensystem unabhängigen Zielentfernung in dem für die Berechnung der Geschoßbahn einfacheren Erdkoordinatensystem gelöst werden und ein Flugzeitsignal gebildet wird, das von dem Koordinatensystem unabhängig ist und daher ohne Koordinatentransformation in dem Vorhalleteil des Rechners zui Bildung von Vorhaltesignalen in Fahrzeugkoordinater verwendet werden kann. Das ebenfalls im Ballistik teil in Erdkoordinaten gebildete Aufsatzsignal sowi< die in Fahrzeugkoordinaten gebildeten Vorhalte signale werden dann mit Hilfe eines Koordinaten Umsetzers kombiniert und zu Elevations- und Azimut Signalen in Fahrzeugkoordinaten umgewandelt, di dann in die Nachführeinrichtung eingegeben werder um die zum Treffen des Zieles erforderliche Differen zwischen der Ausrichtung des Sichtgerätes und de Ausrichtung des Geschützes zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Anlage kann in dem Ballistik

teil des Rechners die ballistischen Gleichungen mit hoher Genauigkeit lösen, wie es für die Bekämpfung von Erdzielen bei relativ geringen Relativgeschwindigkeiten zwischen Ziel und Geschütz erforderlich ist. Hierin unterscheidet sich die erfindungsgemäße Feuerleitanlage grundsätzlich von Anlagen zur Bekämpfung von Flugzielen, bei denen die Ballistik der Flugbahn gegenüber den sich aus der hohen Relativgeschwindigkeit von Ziel zum Geschütz ergebenden kinematischen Faktoren zurücktreten können. Trotz der möglichen hohen Rechengenauigkeit bleibt bei der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage der Ballistikteil immer noch verhältnismäßig kompakt, weil in Erdkoordinaten gerechnet wird, und nur einmal eine Koordinatentransformation erforderlich ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht noch darin, daß infolge der Trennung des Rechners in einen Ballistikteil und einen davon unabhängigen Vorhaltwinkelteil die Feuerleitanlage bei einem Defekt des Rechners im Bereich des Vorhaltwinkelteiles nicht völlig ausfällt, sondern noch zum Schießen gegen stationäre Ziele voll funktionsfähig bleibt, weil zum Schießen gegen stationäre Ziele nur der von rein ballistischen Größen abhängige Aufsatzwinkel benötigt wird, der vom Ballistikteil des Rechners auch bei einem Ausfall des Vorhaltwinkelteiles mit unverminderter Genauigkeit geliefert wird. Diese Tatsache kann für Panzer, die zum Bekämpfen von stationären Erdzielen eingesetzt sind, von erheblicher Bedeutung werden.

Entscheidend für eine hohe Trefferwahrscheinlichkeit beim ersten Schuß ist eine sehr genaue Messung der Zielentfernung. Die von der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage ermöglichte Einbeziehung der Umweltbedingungen und ballistischen Größen bei der Erzeugung der Elevations- und Azimutsignale hat nur dann einen Sinn, wenn der Einfluß dieser Größen nicht kleiner ist als der Einfluß von Fehlern bei der Entfernungsmessung. Daher sieht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage vor, daß das an den Ballistikteil elektrisch angeschlossene Entfernungsmeßgerät ein Laserentfernungsmeßgerät ist. Ein Laserentfernungsmeßgerät hat eine Entfernungsauflösung, die in der Größenordnung von höchstens einigen Dezimetern liegt, so daß die erzielbare Genauigkeit der Entfernungsmessung eine entsprechend genaue Berücksichtigung aller Umwelteinflüsse rechtfertigt. Da außerdem die Entfernungsmessung mit Hilfe eines Laserentfernungsmeßgerätes sehr schnell und automatisch erfolgt, können praktisch keinerlei Meßfehler auftreten, welche die Treffergenauigkeit beeinträchtigen könnten.

Für den Fall, daß in Zielrichtung mehrere Ziele hintereinander vorliegen, kann das Entfernungsmeßgerät in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit dem Ballistikteil des Rechners über eine die Auswahl eines von mehreren Zielen ermöglichende Wähleinrichtung verbunden sein. Auch für die Auswahl eines von mehreren Zielen ist ein Laserentfernungsmeßgerät von besonderem Vorteil, weil die Entfernungen der Ziele durch die nacheinander eintreffenden Echosignale klar voneinander getrennt und gespeichert werden können, so daß nach Wahl eine dieser Entfernungen in den Rechner zur Weiterverarbeitung eingegeben verden kann.

Der größte Aufwand im Rechner muß im Ballistikteil zur Lösung der ballistischen Gleichungen getrieben werden, weil in diese ballistischen Gleichungen alle Umweltbedingungen eingehen und daher den Funktionsverlauf verändern. Die Notwendigkeit, eine Vielzahl verschiedener Funktionsgeneratoren vorzusehen, die den verschiedenen Funktionsverläufen bei sich ändernden Umweltsbedingungen entsprechen, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch vermieden, daß der Ballistikteil des Rechners eine erste Einrichtung zur Modifikation des Entfernungssignals in Abhängigkeit von den Umweltsignalen, einen Funktionsgenerator zur Berechnung von Signalen, die sich auf die Elevation und die Flugzeit beziehen, als Funktion des von der ersten Einrichtung modifizierten Entfernungssignals nach ballistischen Funktionen für Standardbedingungen und eine zweite Einrichtung zur Erzeugung des Aufsatzsignals und des Flugzeitsignals in Erdkoordinaten durch Modifikation der Ausgangssignale des Funktionsgenerators als Funktion der Umweltsignale umfaßt.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird also aus dem Entfernungssignal in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen und ballistischen Größen ein normiertes Signal gebildet, das in stets gleicher Weise in einem Funktionsgenerator verarbeitet werden kann, dessen Ausgangssignal dann wiederum in Abhängigkeit von den Umweltsignalen modifiziert wird, um das Aufsatzsignal und das Flugzeitsignal in Erdkoordinaten zu bilden, welche Signale den Umweltbedingungen und ballistischen Größen voll Rechnung tragen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA und 1 B das Blockschaltbild einer Feuerleitanlage nach der Erfindung für die Betriebsarten »gestörtes System« und »ungestörtes System«,

Fig. 2A und 2B das Blockschaltbild einer Feuerleitanlage nach der Erfindung für die Betriebsart »Direktorsystem«,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung des Panzer-Koordinatensystems,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erklärung der bei der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage stattfindenden Koordinatentransformation,

F i g. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Rechner- und Steuereinheit der Feuerleitanlage gemäß der Erfindung zur Erklärung der Systemparameter und Gleichungen,

F i g. 6 eine schematische Darstellung zur Erklärung der Transformation der Erdkoordinaten in Turmkoordinaten,

Fig. 7A und 7B ein detailliertes Blockschaltbild der Rechner- und Steuereinheit der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage,

F i g. 8 das Schaltschema eines Ballistiktermmultiplikators der Rechner- und Steuereinheit nach den Fig. 7Aund7B,

Fig. 9 das Blockschaltbild eines Haupt-Neben-Multiplikators, der in der Rechner- und Steuereinheit nach den F i g. 7 A und 7 B Anwendung findet,

Fig. 10 ein Zeitdiagramm der Signalformen, die in dem Haupt-Multiplikator nach Fig. 9 erzeugt werden,

Fig. 11 das schematische Schaltbild eines Funktionsgenerators, eines Gleichrichters und eines Knickpunktwählers, der in der Rechner- und Steuereinheit nach den F i g. 7A und 7 B Anwendung findet,

Fig. 12 die graphische Darstellung einer Funktion

(ο

f_e(R/R„), wie sie von dem Funktionsgenerator nach Fig. 11 erzeugt wird,

Fig. 13 ein Prinzipschaltbild einer Folge- und Halteschaltung und

Fig. 14 das Schaltbild eines Analogschalters, wie er in der Rechner- und Steuereinheit nach Fig. 7B Verwendung findet.

Bei der in den Fig. IA und 1 B dargestellten Feuerleitanlage, die für die Betriebsarten »gestörtes System« und »ungestörtes System« eingerichtet ist, befindet sich ein Fahrzeug oder Panzer 200 als Ziel in einer Ziellinie 202, die durch ein Sichtgerät 204 zum Auge eines Kanoniers in einem Richtstand 206 führt. Von dem Richtstand 206 geht eine Linie 208 aus, die eine Verfolgerlinie durch das Fadenkreuz im Sichtgerät 204 darstellt, die mit der Linie 202 in Deckung zu bringen ist, wenn das Ziel getroffen werden soll. Der Kanonier beobachtet die Winkeldifferenz zwischen der Ziellinie 202 und der Fadenkreuz-Verfolgerlinie 208 und verstellt von Hand eine Handsteuereinheit 220, die eine Einstelleinheit 222 mit einem Elevationspotentiometer224 und einem Azimutpotentiometer 226 enthält, die auf Leitungen 228 bzw. 230 Elevations- und Azimutbefehle erzeugen. Ein Vorhaltverriegelungsschalter 232 erlaubt dem Kanonier die Eingabe eines Signals für das Vorliegen eines sich bewegenden Zieles auf einer Leitung 234. Die Elevations- und Azimutbefehle auf den Leitungen 228 bzw. 230 bilden Eingangssignale für einen Kanonenantrieb 290 und einen Turmantrieb 292.

Der Kanonenantrieb 290, der die Kanone 57 in Elevationsrichtung bewegt, umfaßt einen Integrator 296, der einem Summierverstärker 300 ein Signal liefert, der wiederum einen Motor 302 antreibt, welcher seinerseits der Kanone eine Bewegung um eine Kanonen-Elevationsachse317 erteilt. Eine Kreiseleinheit 306 erfaßt die Bewegung um die Kanonen-Elevationsachse und führt dem Integrator 296 über eine Leitung 326 ein Rückkopplungssignal zu, um die Kanone gegen jegliche durch die Fahrzeugbewegung hervorgerufene Störung zu stabilisieren. Für die Steuerung in der Azimutrichtung oder für die Turmantriebssteuerung liefert ein Integrator 310 ein Signal an einen Summierverstärker 314. der einen Motor 316 speist und dadurch den Turm um eine Turm-Azimutachse 319 bewegt. Ein Kreisel 320 erfaßt die Turm-Azimutbewegung und liefert ein Rückkopplungssignal an den Summierverstärker 314, um ebenfalls eine Stabilisierung zu erzielen.

Da Kanone und Turm gegen fahrzeugbedingte Störbewegungen stabilisiert sind, stellen die Handsteuerausgangssignale auf den Leitungen 228 und 230 Befehle für den Kanonen- und den Turmantrieb dar. Diese Signale sind Winkelgeschwindigkeitswerte und werden zugleich als Eingangssignale für die Rechnerund Steuereinheit 96 benutzt, die einen Vorhaltverriegelungsschalter 250 umfaßt, dem die Elevations- und Azimutbefehle zugeführt werden und der durch das Vorhaltverriegelungssignal auf der Leitung 234 gesteuert wird. Die Rechner- und Steuereinheit 96 umfaßt ferner einen Multiplikator 252, der das Flugzeitsignal fr und die Befehle aufnimmt, um die Vorhaltwinkel bei sich bewegendem Ziel und/oder Panzer auf Leitungen 254 und 256 Summierverstärkern 258 und 260 für den Elevations- und Azimutvorhaltwinkel zuzuführen. Auf Eingangssignale auf den Leitungen 221 und 223, wie beispielsweise Entfernungssignale und Signale über Nichtstandardbedingungen, bildet ein Ballistikteil 264 des Rechners 96 in Erdkoordinaten ein Azimutsignal η, ein Elevationssignal e und ein Flugzeitsignal t_f. Ein Koordinatenumsetzer 268 umfaßt einen Senkrecht-Kreisel oder eine Pendelanordnung 269 auf der Kanone und eine Resolvereinheit 270 bzw. 272, um die Elevationssignale E_c und Azimutsignale D_c in Turmkoordiinaten den jeweiligen Summierverstärkern 258 und 260 zuzuführen. Zusätzlich erfaßte Informationen, wie Parallaxe, Hängen und Springen, werden den Summierverstärkern 258 bzw. 260 über Leitungen 276 bzw. 278 zugeführt. Die Gesamt-Elevationsvorhaltwinkelsignale E und Azimutvorhaltwinkelsignale D werden von den Summierverstärkern 258 und 260 Summierverstärkern 350 und 352 des Sichtgerät-Elevationsantriebes 214 bzw. Sichtgerät-Azimutantriebes 216 zugeführt. Motoren 356 und' 358 sind von den Verstärkern 350 bzw. 352 gespeist und ergeben eine Bewegung der Sichtgerät-Elevationsachse 210 bzw. der Sichtgerät-Azimutachse

212. Diese Achsen bestimmen die Position des Fadenkreuzes im Sichtgerät 204. Ein linearer Umsetzer 357 nimmt die Bewegung um die Azimutachse 212 auf und liefert dem Summierverstärker 352 ein Rückkopplungssignal. Eine Synchro- oder Resolvereinheit 324 erfaßt die Bewegung der Kanonen-Elevationsüchse317 und liefert dem Summierverslärker 350 ein Rückkopplungssignal. Die Gesamtvorhaltwinkel E und D werden von den Verstärkern 258 und 260 durch eine Schalteinheit 340 zugeführt, die zwei Schalter umfaßt, die bei gestörtem System offen und bei ungestörtem System geschlossen sind. Die Elevations- und Azimutsignale werden von der Schalteinheit 340 den Summierverstärkern 300 bzw. 314 der Kanonen- und Turmantriebe zugeführt.

Leitungen 370 und 372 zeigen gestrichelt dargestellt alternative Informationsquellen, die für den Rechner verwendet werden können. Es ist zu bemerken, daß die Kanone oder, im Fall des Direktorsystems das Sichtgerät, nicht gegenüber der Fahrzeugbewegung stabilisiert zu sein braucht, um einen zufriedenstellenden Betrieb von einem stationären Fahrzeug gegen stationäre oder sich bewegende Ziele zu erhalten. Es kann jedoch wünschenswert sein, eine solche Stabilisierung beim Feuern vom fahrenden Fahrzeug aus mit zu verwenden.

Beim Betrieb mit nur einem Kreisel führt eine Leitung 376, die mit der Leitung 372 zusammenfällt, von dem Einzelkreisel 320 über den Schalter 250 zum Multiplikator 252 und über eine gestrichelt dargestellte Leitung 378 und eine Summiereinheit 390 zu der Resolvereinheit 272. Bei dieser Schaltungsart werden die Leitungen 254 und 256 nicht verwendet. Hierzu ist zu bemerken, daß die Näherung mit einem Einzelkreisel die Azimutwinkelgeschwindigkeitsinformation der Kanone verwendet und im Ergebnis die Elevationswinkelgeschwindigkeitsinformation mit guter Genauigkeit enthält.

Bei der für die Betriebsart »Direktorsystem« ausgelegten, in den F i g. 2 A und 2 B dargestellten Feuerleitsnlage gibt der Kanonier von Hand Bewegungssignale in die Einstelleinheit 222 der Handsteuereinheit 220 ein, die daraufhin auf Leitungen 228 unc 230 Elevations- bzw. Azimutbefehle erzeugt. Dei Sichtgerät-Elevationsantrieb 214 reagiert auf das Signal der Leitung 228 und auf ein Elevationsgcschwin· digkeitssignal einer Kreiseleinheit 391 und setzt der Motor 356 in Bewegung, wodurch eine Drehung urr die Sichtgerät-Elevationsachse 210 erzeugt wird. Dei

209 530/25'

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Sichtgerät-Azimutantrieb 216 reagiert auf das Signal in der Leitung 230 und ein Signal von einer Kreiselsinheit 392 und steuert den Motor 358, so daß eine Drehung um die Sichtgerät-Azimutachse 212 bewirkt wird. Die Kreiseleinheiten 391 bzw. 392 erfassen die Bewegung der Sichtgerät-Elevationsachse und der Sichtgerät-Azimutachse zur gewünschten Steuerung der Sichtgerätbewegung. Die Rechner- und Steuereinheit 96 erfaßt die Elevations- und Azimutbefehle auf den Leitungen 228 und 230 und liefert die Vorhaltwinkelsignale für sich bewegende Ziele auf den Leitungen 254 und 256, die den Summierverstärkern 258 bzw. 260 zugeführt werden, wo sie mit E₁. bzw. D₁. kombiniert werden. Der Elevationsvorhaltwinkel und der Azimutvorhaltwinkel auf Leitungen 259 und 261 werden Verstärkern 296 und 310 des Kanonenantriebs 290 und des Turmantriebs 292 zugeführt. Der Einfluß der Kreiseleinheiten 306 und 320 auf die Steuerung der Kanone ist ähnlich wie in dem an Hand der Fig. IA und IB erläuterten Fall, so daß weitere Erklärungen entbehrlich sind. Der Verstärker 310 erhält ein Signal auf der Leitung 312 von einem Umsetzer 400, und der Verstärker 296 erhält ein Signal auf der Leitung 326, das von der Resolvereinheit 324 erzeugt ist. Die Synchro- oder Resolvereinheit 362 liefert der Synchro- oder Resolvereinheit 324 einen Wert, der die Position der Sichtgerät-Elevationsachse darstellt.

Die verschiedenen Sensoren der Anlage liefern Daten in einem von zwei Koordinatensystemen, nämlich in den örtlichen Erdkoordinaten und in Fahrzeugkoordinaten, insbesondere in Turmkoordinaten. Die Anlage setzt diese Daten in Winkelwerte im Turmkoordinatensystem um, die zum Antrieb des Sichtgerätes und/oder der Kanone benutzt werden.

Im Einsatz verfolgt der Kanonier oder Kommandant in einfacher Weise das Ziel mit dem Sichtgerät in Azimut- und Elevationsrichtung unter Benutzung einer Handsteuerung. Sobald das Ziel im Gesichtsfeld zentriert ist, ist auch der Laser auf das Ziel ausgerichtet, und die Zielentfernung wird durch Niederdrücken des Laser-Triggerknopfes erhalten. Aus der Zielentfernung und anderen Parametern bestimmt der Rechner den genauen Aufsatzwinkel und die Azimutoder Ablenkungsvorhaltwinkel, die bei der ausgewählten Munition zum Treffen des Zieles erforderlich sind. Nach der Entfernungsbestimmung des Zieles verfolgt der Kanonier weiterhin das Ziel, während die berechneten Vorhaltwinkel in das System eingegeben werden; er kann feuern, wenn immer das Ziel im Fadenkreuz zentriert ist (einen Augenblick nach der Entfernungsbestimmung). Abhängig von der Art der gewählten Betriebsart werden die berechneten Vorhaltwinkel zum automatischen Bewegen des Sichtgerätes oder der Kanone oder beider in die richtige gegenseitige Winkellage benutzt. Bei der Betriebsart »gestörtes System« bewegen die berechneten Vorhaltwinkel das Sichtgerät relativ zur Kanone. Bei der Betriebsart »ungestörtes System« wird das Sichtgerät wieder relativ zur Kanone angetrieben, es werden jedoch zusätzlich die den Vorhaltwinkeln entsprechenden Signale gleichzeitig und mit entgegengesetztem Vorzeichen den Kanonen- und Turmantrieben zugeführt mit der Wirkung, daß das Sichtgerätfadenkreuz auf das Ziel zentriert gehalten wird. Bei der Betriebsart »Direktorsystem« steuert der Rechner das Sichtgerät, und die Kanone folgt dem Sichtgerät nach.

Es ist zweckmäßig, die Koordinatensysteme und

die Auflösungsschemata zu besprechen, um damit deutlich zu machen, daß die in den Ansprüchen angegebene Feuerleitanlage ohne weiteres technisch ausführbar ist. Die Zusammenhänge sind in F i g. 3 dargestellt, in der die Winkel wie folgt definiert sind:

O₅ Steigungswinkel der Sichtgerät-Verfolgerlinie, gemessen in der senkrechten Ebene des Sichtgeräts zwischen der Sichtgerät-Verfolgerlinie und der ίο Horizontalebene.

i]_h Erdbezogener, auf den ballistischen und den Umweltbedingungen beruhender Anteil des Azimutvorhaltwinkels, gemessen in der Horizontalebene zwischen der Sichtgerätvertikalebene und der Kanonen-Vertikalebene.

Θ_β Kanonensteigungswinkel, gemessen in der Kanonen-Vertikalebene zwischen der Kanonenrohrachse und der Horizontalebene.
£„ Erdbezogener, auf den ballistischen und den Umweltbedingungen beruhender Anteil des EIevationsvorhaltwinkels, gemessen in der Sichlgerät-Vertikalebene (oder der Kanonenvertikalebene); dabei ist e„ = &_g— B_s. Φ_β Kanonenrollwinkel, d. h. Winkel zwischen der Kanonen-Vertikalebene und der Kanonenelevationsebene.

E₉ Kanonenelevationswinkel, gemessen in der Kanonenelevationsebene (senkrecht zur Turmebene) zwischen der Kanonenrohrachse und der Turmebene.

<P_S Sichtgerätrollwinkel, d. h. Winkel zwischen der Sichtgerät-Vertikalebene und der Sichtgerät-Elevationsebene.

E_s Sichtgerät - Elevationswinkel, gemessen in der Sichtgerät-Elevationsebene (senkrecht zur Turmebene) zwischen der Sichtgerätverfolgerlinie und der Turmebene.

E Elevationsvorhaltwinkel, gemessen in der Sichtgerät-Elevationsebene (oder der Kanonen-Elevationsebene); E wird vom Feuerleitrechner erhalten; die Systemeinrichtung ist derart, daß E * E_g - E_s.

D_s Sichtgerät-Azimutablenkwinkel, gemessen in der Turmebene zwischen der Kanonen-Elevalionsebene und der Sichtgerät-Elevationsebene.

D Azimutvorhaltwinkel, gemessen in der Turmebene; dabei wird D vom Feuerleitrechner erhalten, und die Systemeinrichtung ist derart, daß D_s % D.

θ, Turmsteigungswinkel, gemessen in der Turmvertikalebene zwischen der Turmbezugsachse (definiert durch E_g = 0) und der Horizontalebene.

C Schräglagen- oder Turmrollwinkel, d. h. Winkel zwischen der Turmvertikalebene und der Kanonen-Elevationsebene.

Alternativ hierzu kann der Vorhaltwinkel E in der Kanonen-Elevationsebene und der Vorhaltwinkel D in der Kanonen-Azimutebene gemessen wer den, die die nachfolgend beschriebenen i_g- und j_e-Achsen enthalten.

F i g. 4 zeigt eine symbolische Darstellung der Beziehung zwischen den Koordinatensystemen, die wie folgt definiert sind:

{ijji)_a Sichtgerätverfolgerlinien - Koordinatensystem; dabei zeigt i, in der Richtung der

2449

Sichtgerätverfolgerlinie (bei einem Verfolgerfehler Null fällt i_s mit der Ziellinie zusammen), /_s. liegt in der Turmebene und zeigt zur Rechten des Sichtgerätes, /c, = /, Xj₁₁, der nach unten weist. (Das Zeichen χ bedeutet ein vektorielles Produkt).

(/,./', k)_sh Sichtgerät-Horizontalkoordinatensysiem; dabei liegt i_sh im Schnitt von Horizontalebene und Sichtgerät-Vertikalebene und zeigt in die allgemeine Zielrichtung, /_v/, liegt in der Horizontalebene um 90° rechts von /_v), und k_sh = i_sh xj_sh und ist senkrecht nach unten gerichtet.

(/J₇Zc)₉I, Kanonen - Horizontalkoordinatensystem; dabei liegt i_gh im Schnitt von Horizontalebene und Kanonen-Verlikalebene und zeigt in der allgemeinen Zielrichtung, j_gh liegt in der Horizontalebene 90^& rechts von ;„„ und k_gh = i_gh x ./,,„.

UJ,k)g Kanonenkoordinatensystem; i_g liegt in der Kanonenrohrachse, j_g liegt in der Turmebene entlang der Kanonenzapfenachse rechts zur Kanone und Zc₉ = i_g x./',,.

(/,./, /<), Turmkoordinatensystem; /, hegt in der Turmebene entlang der Turm-Bezugsachse. /, liegt in der Turmebene 90° rechts vom /',, und k, = ι, x ./',.

Die in der F i g. 4 dargestellten Koordinatensymbole sind in Fachkreisen bekannt; sie sind erklärt in »Symbolic Representations of Coordinate Transformations«, Richard L. Pio, IEEE Trans, on Aerospace and Navigational Electronics, Vol. ANE-Il, No. 2, June 1964.

Das Schema des Aufbaus der Rechner- und Steuereinheit der Feuerleitanlage ist in F i g. 5 dargestellt. Eine erste Einheit 651 für Standardbedingungen errechnet alle Vorhaltwinkel unter Berücksichtigung einiger vorbestimmter unabhängiger Variabler und solcher vom Ziel abhängiger Variabler wie Windgeschwindigkeit, Winkelgeschwindigkeiten und Entfernung. Die Ausgangssignale dieser ersten Einheil für Standardbedingungen werden in einer zweiten Einheit 652 für Nichtstandardbedingungen durch Variation der unabhängigen Variablen weiterverarbeitet. Alle Ausgangssignale der zweiten Einheit 652 werden zunächst in Summierern 654 und 656 zu Signalen e bzw. </ in Erdkoordinaten summiert und dann mittels eines Koordinatenumsetzers 268 in Turmkoordinalen umgesetzt. Die in Turmkoordinaten umgesetzten Elevations- und Azimutvorhaltwinkel werden mit E_c bzw. D_c bezeichnet; sie müssen noch hinsichtlich der Parallaxen-, Rohrachsen-, Sprung- (oder Nullgang-) und Hängeparameter korrigiert werden. Die Rohrachsenparameter D₆ und E_b werden für eine bestimmte Entfernung, die Rohrachsenentfernung R_h, bestimmt und tragen der Abweichung zwischen Kanonenachse und Sichtgerätachse Rechnung. Die Parallaxenparameter D_p und E_p sind mit den Rohrachsenparametern vergleichbar und können als Variationen der Rohrachsenparameter in Abhängigkeit von der Entfernung betrachtet werden. Die Sprungoder Nullgangparameter D_} und E₁ sind eine Sammlung aller zusätzlichen Parameter, die beim Rechneraufbau nicht berücksichtigt wurden; der Hauptbeitrag ist hierbei der mittlere Abweichungswinkel zwischen der Kanonenachse und der Anfangsgeschwindigkeit des die Rohrmündung verlassenden Geschosses. Die Hängeparameter D_d und E_d sind ein Maß für die Durchbiegung des Kanonenrohres, die sich durch Temperaturgradienten und Schwerkraft ergibt. Diese Größen liegen alle in Turmkoordinaten vor.
Die Azimut- und Elevationswerte werden getrennt in den Summierverstärkern 260 und 258 summiert und ergeben den Gesamt-Azimutvorhaltwinkel D und den Gesamt-Elevationsvorhaltwinkel E. Für die folgende Diskussion der den Aufbau des Rechners bestimmenden

ίο Gleichungen kann auf die F i g. 3, 4 und 5 Bezug genommen werden. Um die Diskussion dieser Gleichungen zu vereinfachen, sollen die folgenden Abmachungen über die Bezeichnung der in den folgenden Gleichungen benutzten Symbole und Indizes gelten. Die anteiligen Azimut- und Elevationsvorhaltwinkel η und f oder D bzw. E sind in diesen Gleichungen mit Indizes versehen, die ihre Herkunft und Bedingungen angeben. Die Indizes 0, w, k, j, b, d bzw. ρ beziehen sich auf den ballistischen, den Windgeschwindigkeits-, den kinematischen, den Spring-, den Rohrachsen-, den Hänge- und den Parallaxen-Vorhaltwinkel. Ist ein η oder ein « mit einem Index versehen, dann ist die indizierte Größe auf Erdkoordinaten bezogen. Dagegen liegt bei einem mit Index versehenen D oder E die indizierte Größe in Turmkoordinaten vor. Der Index (s) gibt an, daß die Gleichungen Tür Standardbedingungen, also für Standardwerte von Lufttemperatur T„, Luftdruck P, Geschoß-Anfangsgeschwindigkeit V₀, Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung R, Erdbeschleunigung g, Geschoßmasse m und Geschoßdurchmesser d gelöst worden sind. Das Fehlen eines Index zeigt an, daß die Gleichungen für Nichtstandardbedingungen, also vom Standard abweichende Werte der oben aufgezählten sieben Variablen gelöst worden sind. Der Index 1 bedeutet, daß die Gleichungen teilweise für Nichtstandardbedingungen korrigiert worden sind. Nachfolgend sind die Grundgleichungen für alle Elevations- und Azimutvorhaltwinkel angegeben:

R„ =

Λ 2(Wn) J

2V₀ ² \ 2(R/R_n)

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⁼ -

verfahren, um die Gleichungen (TIr Nichtstandardbedingungen zu erhalten. In beiden Verfahren wird das Symbol X₁, verwendet zum Bezeichnen der Standardwerte T_n, P, V₀, R, g, m und <i\ das Symbol . IX_b

wird verwendet zum Bezeichnen der Abweichung von den Standardwerten. Auch kann der Index / die Indizes 0, w oder k bezeichnen,

Das erste Verfahren ist eine Approximation durch eine Taylor-Reihenentwicklung mit den partiellen

ίο Ableitungen, die sich bei dem Aufbau des Systems ergeben haben. Die Taylor-Reihengleichung ist nachfolgend für η,, E₁ und t_f angegeben:

>lt =

B1	„Bd
	Kad
Z0	,Z11
B	,B1,

m K_n

K₁ =

T_a =

P =

K_d =

N =

C₁₁, =

g =

K₀ =

X_T, Ϋ_τ, Z₇- =

R =

R_h =

X_p, Y₁,, Z_p =

R cos,,,

B_d,

Kanonenelevation über Turmdeck, Geschoßdurchmesser,
Geschoßmasse,

Konstante, die von der Geschoßgestalt abhängt,

Konstante, die eine Temperaturänderung auf eine Änderung in R₁, bezieht, Lufttemperatur,
Luftdruck,

Driftkonstante (abhängig von Drehzahl, Gestalt und Masse des Geschosses),
3-(R_nCJ,

Drehzahlabnahmekonstante, Erdbeschleunigung,
Mündungsgeschwindigkeit, Zielgeschwindigkeit in Erdkoordinaten,

Windgeschwindigkeit in Erdkoordinaten,

Entfernung zum Ziel,
Rohrachsenentfernung, Entfernung des Schnittes der Sichtgerät-Kardanachsen vom Zentrum des Kanonenlagerzapfens in Turmkoordinaten,

manuelle Rohrachseneinstellungen in Elevation und Azimut, Nullempfindlichkeitskoeffizienten in Elevation und Azimut, Geschoßsprung in Elevation und Azimut,

manuelle Nullstellung in Elevation und Azimut,

Hängen der Kanone in Elevation und Azimut.

Sind in den Gleichungen Standardwerte der sieben unabhängigen Variablen T₁₁, P, V₀, R, g, m und d enthalten, dann werden nach den oben aufgestellten Regeln die Symbole auf der linken Seite der Gleichheitszeichen mit dem Index (s) geschrieben. Sind die Gleichungen einmal für Standardbedingungen gelöst worden, dann gibt es zwei ausgezeichnete Näherungs- - t

^{A Χ}

Das zweite Verfahren besteht in einer Approximation durch Variationsrechnung. Die Terme E_n , JV_n und T_n , die in den folgenden Gleichungen auftreten, sind Exponenten von X₁ in den Gleichungen für e_h ψ und t_f. Die bei diesem Verfahren auftretenden Gleichungen lauten:

Vi =

Π,

Π,

Π,

Alle Werte in Erdkoordinaten werden summiert und ergeben:

ε = ε₀ +

V = Vo + Vw + Vk ■

Da die Vorhaltewinkel zwischen Sichtgerät und Kanone in Turmkoordinaten dargestellt werden müssen, werden die Winkel ε und η durch eine der folgenden Annäherungen in Turmkoordinaten transformiert.

Die einfachste Koordinatenumsetzung durch eine Einheit 1256 nach Fig. 7B kann in einer einzigen Auflösung mittels eines Schräglagenresolvers 571 gemäß F i g. 6A bestehen. Dabei ist C der Roll- oder Schräglagenwinkel des Turmes (in F i g. 3 dargestellt), und die Gleichungen lauten:

D_c — η cos C + ε sin C

E_c = η sin C + ε cos C.
65

Dieses Verfahren wurde in der Vergangenheit am häufigsten benutzt, weil der Schräglagensensor leicht im Turm zu installieren ist und weil bei den meisten

IS

(O

Einsätzen das Ziel etwa die gleiche Höhenlage aufweist wio die Kanone.

Eine exaktere Transformation erhält man durch eine einzige Auflösung mittels eines Knnonenrollrcsolvcrs573, wie er in Fig. 6B dargestellt ist, Dabei ist ψ_α der Kanonenrollwinkel (ebenfalls in Fig. 3 dargestellt), und die Gleichungen lauten:

+ <■■ sin w„

Rohrachse von der Ziellinie abweichen soll, summiert, so daß

E = E₁.+ E₁, + JSp +Ej+ E_1x .

D₁. = η cos _ν

E_c = — ?/ sin φ_α + c cos

<p_g,

io

In diesem Fall ist der Winkelfühler vorzugsweise auf der Kanone anstatt auf dem Turm installiert. Die Kanonenrolltransformation ist bei allen Fahrzeug- oder Plattformstellungen und bei etwa höhengleichen Zielen genauer als die Schräglagentransformation.

Bei dem allgemeinen Fall der nicht höhengleichen Ziele ist es erforderlich, die Höhendifferenz zu kompensieren. Fig. 6C zeigt eine Transformationseinrichtung, in der der Winkel t Verstärker 570 und 572 passiert, damit dem Winkel f proportionale Werte Zv-.. und k₂t, wobei Zc₁ und Zc₂ Konstanten sind, erzeugt werden. Diese Werte werden dann durch einen Resolve· 577 geschickt, der diese Werte in Abhängigkeit vi-;i einem Winkel (W₉-Zc) transformiert, wobei Θ υ·. · Kanonenvertikalwinkel über der Horizontalen υ' d k eine Konstante ist. Der Ausgangswert auf ! ν iiung 566 ist Zc₁ e cos (ß_g - k) + Zc₂? sin (ß_g - k). In g!oicher Weise wird der Wert i/ durch einen anderen (!-■,, - /c)-Resolver 574 geschickt, der auf der Leitung 5Ki) den Wert η cos (O₉-Zc) erzeugt. Schließlich werden die Ausgangssignale auf den Leitungen 566 und 5KO mittels eines Kanonenrollresolvers 575 transformiert, wie es oben bezüglich der Fig. 6B beschrieben wurde, um die Werte D_c und E_c zu bilden. Die Gleichungen lauten:

+ f sin _Ψβ [Zc₁ cos (ß_g - Zc) + Zc₂ sin (ß_g - Zc)]

E_c = — ?/ sin <p_g cos (O₉ — Zc) + f cos O₉[Zc₁ cos (ß_g - k) + Zc₂ sin (<9_g - Zc)].

Die beiden Winkel (-) und <i_g werden mittels eines Zweiachsenpendels oder eines Vertikalkreisels 576 erhallen, der auf der Kanone angebracht ist und dessen äußere Achse den Kanonenrollwinkel <p„ und dessen innere Achse den Kanonenelevationswinkel ß_g mißt. Die Auflösung durch (<9 — Zc) kann durch Versetzen der Resolver 577 und 574 für die inneren Achsen um k Grad erreicht werden. Eine alternative Vorrichtung, die nur einen (ß_g — Zc)-Resolver 577 benutzt, würde darin bestehen, f mittels θ,_; - k wie zuvor beschrieben zu transformieren und dann >/*, ein Äquivalent zum Wert auf der Leitung 580. zu bilden gemäß der Gleichung

Dabei ist e* der transformierte Wert von f.

Wie in F i g. 5 dargestellt ist, werden die Ausgangssignale des Koordinatenumsetzers zu den Hänge-, Parallaxen-, Sprung- und Nullgang- und den Kanonenachsen-Korrekturwerten, zur Bildung der Gesamtelevations- und Ablenkwinkel, um die die Die erfindungsgemöße Feuerleitanlage ermöglicht keine genaue und vollständige Lösung der vorstehend diskutierten Gleichungssysteme, weil eine vollständige Lösung liefernde Anlagen zu kompliziert und umfangreich wurden, um bei dem in Fahrzeugen zur Verfügung stehenden, beschränkten Raum noch als Feuerleitanlage für Fahrzeuge und insbesondere für Panzer geeignet und hinsichtlich der Kosten tragbar zu sein. Daher macht die erfindungsgemäße Feuerleitanlage von den oben behandelten Näherungsverfahren in der Weise Gebrauch, daß der Vorhaltwinkelteil in Fahrzeugkoordinaten arbeilet. Sie erhält dadurch einen erheblich vereinfachten Aufbau, ohne daß ihr Betriebsverhalten merklich beeinträchtigt wird. Für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage ist von Bedeutung, daß gewisse unabhängige Variable außer einer Anfangseingabe in den Rechner keinerlei zusätzliche Behandlung und damit keine zusätzlichen Einrichtungen erfordern. Die unabhängigen Variablen Masse m und Durchmesser d des Geschosses sind auf Grund guter Herstellungsverfahren nahezu konstant. Die unabhängige Variable Schwerkraft g ist an den meisten Orten nahezu konstant. Schließlich ist die unabhängige Variable R, also die Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung, als vernachlässigbar anzusehen. Diese Variable ist auch schwierig zu ermitteln, obwohl zukünftige Systeme sehr wohl Sensoren zur Entfernung dieser Variablen umfassen mögen. Da diese vier unabhängigen Variablen in diesem vereinfachten System Konstanten sind, sind ihre jeweiligen partiellen Ableitungen gleich Null.

Weitere Vereinfachungen resultieren aus der Verwendung von Näherungsgleichungen für die Elevations- und Azimutvorhaltwinkel. Diese Näherungsgleichungen ergeben sich unter den folgenden Annahmen, wobei die anwendbare Gleichung unter der jeweiligen Annahme angeschrieben ist:

1. Die Windgeschwindigkeit in der X- und der Z-Richtung kann vernachlässigt werden, so daß

und damit

■„ = 0.

2. Der Koeffizient /V, der in der Gleichung des ballistischen Azimutvoi haltwinkels )_{/0 (s)} erscheint, ist gleich 2(/V= 2). was häufig stimmt.

'/0(.V) —

Jk

Vn

3. Der vom Wind abhängige Azimulvorlialtwinkel //,,. kann durch die Gleichung »/„ % K_n.i_fV_w angenähert werden (dabei ist K₁₁, % Y_w).

4. Der von der Zielgeschwindigkeit abhängige Azimutvorhaltwinkel ij_k und der von der Zielgeschwindigkeit abhängige Elevationsvorhaltwinkcl f_k werden in Turmkoordinaten angenähert statt in Erdkoordinaten, weil es leichter ist, die Azimutdrehung ω_ΛΖ oder W₁ und die Elevations-

inn cnn /nc Λ

winkeldrohung m_/;). odor ω_β der Kanone oder des Sichtgeriilcs zu messen.

'Ik * D_k = <"\tf

Azimutvorhaltwinkel

e_k

E_k =

Mit diesen Näherungen und den anderen Gleichungen ist es möglich, die Kanonen- und die Turmbewegung in Erdkoordinaten als Funktion der Nichtstandardbedingungen in Form einer Abweichung /I Vp der Mündungsgeschwindigkeit V₀ und einer Abweichung AR_n der Atmosphärenbedingungen zu bestimmen. Es sei hierzu bemerkt, daß Δ V₀ eine Funktion der Pulvertemperatur T₉ in der Patronenhülse oder Kartusche und der effektiven Gesamtbelastung ist, wogegen /IA_n in erster Linie eine Funktion der Lufttemperatur T_n und des Luftdruckes P_n ist. Die Anwendung des zweiten Approximationsverfahrens, das als Verfahren der verzögerungsfreien partiellen Ableitungen bezeichnet wurde, wird in Verbindung mit einem der Resolververfahren zum Errechnen der gewünschten Werte der Gesamt-Azimut- und EIevationsvorhaltwinkel D und E benutzt. Die Gleichungen sind nachfolgend aufgeführt:

Flugzeit

(1)

"-*■[(—SBO⁺^¹

Elevationsvorhaltwinkel

^EO(s) —

2(RfR_n)

(2)

Λ Γ ₀ ²)l2

\2V₀ ²)l2(R/R„) (1-ARJR_n

_ Ί J

^f'w(s)

= O,_et

,_etj-

E₁. =

,z_e

= β.

-i)

30

35 Vo = -

D_k =

= D_d(d_d).

Die Werte f₀ und (?,₀ + »/„), die _f und ?y in den verallgemeinerten Gleichungen darstellen, werden dann, wie zuvor erläutert, in ein spezielles Panzerkoordinatensystem übergeführt. In diesem Fall wird diese Umsetzung in Turmkoordinaten wegen der einfachen Meßbarkeit des Schräglagenwinkels C in bezug auf den Schräglagenwinkel C vorgenommen:

E_c = f₀ cos C - (r_l0 + η_ω) sin C D_c = F₀ sin C + (»;„ + »/J sin C.

Nach ihrer Umwandlung werden die verschiedenen Winkel summiert, um D und E zu erhalten:

D = D_c + D_k + D₁, + Dj + D_h + D₁₁

E - E_c

E_d.

Bei dem in den Fig. 7A und 7B detailliert dargestellten Ausführungsbeispiel der Rechner- und Steuereinheit werden Entfernungsinformationen R und Informationen über Abweichungen von Standardbedingungen in einen Rechner eingegeben, der ein ballistisches Aufsatzwinkelsignal f₀, ein Flugzeitsignal tr, ein ballistisches Driftsignal η₀ und einen Seitenwindkoeffizienten η_κ nach ballistischen Gleichungen in Erdkoordinaten erzeugt, die dann zur Erzeugung von Feuerleitsignalen wie dem Elevationssignal E und dem Azimutsignal D in Fahrzeugkoordinaten benutzt werden.
Außer der Entfernung müssen auch die ballistischen Eigenschaften des Geschosses und die Umgebungsbedingungen bekannt sein, um gemäß den ballistischen Gleichungen Feuerleitsignale erzeugen zu können. Beispielsweise ist es erforderlich, die Wirkungen der Geschoßmasse, der Anfangsgeschwindigkeit, der Form, der Größe, des Dralls, der Luftdichte, der Lufttemperatur, des Luftdruckes, des Seitenwindes, der Treibladungstemperatur, der Winkelgeschwindigkeit einer Turmbewegung usw. zu kennen. Da manche der ballistischen Eigenschaften für verschiedene Geschosse unterschiedlich sind, werden sich auch die resultierenden Signale wie der Aufsatzwinkel E₀, die Flugzeit L-, die ballistische Drift 1/0 und der Seitenwindkoeffizient η_λν ebenfalls für jedes Geschoß ändern.

Die nichtlinearen Gleichungen für den ballistischen Flug, von dem der Aufsatzwinkel e_0(s) und die Flugzeit fy_(s) Tür Standardbedingungen abgeleitet werden, werden für eine Vielzahl von Geschossen von einem

(Z

ersten einstellbaren Multiplikator 954, funktionse, zeugenden Schaltungen 956 und 958 sowie von variablen Multiplikatoren 960 und 962 erzeugt. Der Multiplikator multipliziert das Enlfernungssignal R ixiit einem individuellen ballistischen Term 1/R„ für jedes individuelle Geschoß. Die funktionserzeugenden Schaltungen 956 und 958 dienen zur Erzeugung der Funktionen f„(R/R_n) und /,(R/Λ,,), die sich auf eine Vielzahl von Geschossen beziehen, Die variablen Multiplikatoren 960 und 962 dienen der Multipli- '° kation der Funktionen mit zweiten ballistischen Termen <·■„(,) und t,,,·,,, die jedem bestimmten Geschoß zugeordnet sind. Die ballistischen TermeR,,, r„ und ί können als Konstanten für einen Satz von Stand'ardbedingungen betrachtet werden. Dies geht auch '5 aus den weiter oben angeschriebenen Näherungsgleichungen (1) und (2) fiir e_0(s) und t_/w hervor.

Die ballistische Drift η₀ bei Standardbedingungen ist siemäß der Gleichung

20

(3 a)

dem ballistischen Aufsatzwinkel <·₀ proportional. In dieser Gleichung ist K_d ein Term, der von dem Traghcilsmoment und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Geschosses sowie Auftriebs- und Momentbeiwerten abhängt, welche Größen für jede Munition bestimmt werden können. Der Seitenwindkoeffizient i_lK bei Standardbedingungen ist durch die schon erwähnte Gleichung

und /„ Tenne sind, die einem bestimmten Geschoß oder einer bestimmten Munition und bestimmten Bedingungen zugeordnet sind und als Konstanten für jeden festen Satz von Standarrtbedingungen behandelt werden können, wogegen die Funktionen S₀(RJR_n) und f,{R/R„) unabhängig von Geschoß und Bedingungen oder, mit anderen Worten, auf alle Geschosse anwendbar sind. Der Vorteil einer derartigen Aufteilung besteht darin, daß nur ein Funktionsgenerator für eine Vielzahl von Geschossen eingerichtet zu werden braucht und daß Signale für Abweichungen von Standardbedingungen dem Rechner außerhalb des Funktionsgenerators zugeführt werden können, wie es nun erläutert wird.

Wie aus dem Blockschaltbild nach F i g. 7 näher ersichtlich ist, wird das Entfernungssignal R zunächst durch Multiplizieren mit einem Standardbedingungsterm l/R,,,,, normiert. Das Multiplizieren erfolgt mit Hilfe des Multiplikators 954, der im folgenden auch als Ballistikterm-Multiplikator bezeichnet wird und für jede Munition einstellbar ist.

Wie später mehr im einzelnen erläutert wird, wird der Normalisierungsterm 1/R_n(s) für Änderungen IR_n korrigiert, die sich aus Änderungen des Luftdruckes Δ P und Änderungen der Lufttemperatur /I T_n ergeben, indem der Term mit einem partiellen Multiplikationsfaktor (1 — B) multipliziert wird, in dem

B =

AR_n R„«

_Vw = V_wK_wt_f (3 b)

bestimmt, in der K_w ein von der Munition abhängiger Kffizient ist

ist. Infolgedessen werden die Gleichungen Tür die partiell hinsichtlich Abweichungen von Standard-Koeffizient ist. 35 bedingungen korrigierten Werte des Aufsatzwinkels S₁

Wie bereits festgestellt wurde, können Signale, die und der Flugzeit t_n eine Funktion ballistischer Gleichungen sind, von
Schaltungskreisen erzeugt werden, die die Entfernungsinformation R in Übereinstimmung mit ballistischen
Termen und normalisierten Funktionen verarbeiten. 40

Beispielsweise wird der ballistische Aufsatzwinkel F₀ von einer Schaltungsanordnung erzeugt, die das Entfernungssignal R gemäß der folgenden Gleichung verarbeitet:

45 = to_(s)(l-ß)

h =

2(R/R„_W) Λ

2 (R/R

_n(s)) (l - ^

in der

¹O(S)

R„ =

sR,

" 2V₀ ²

K„mT_a ³¹² —-KJ

Ein sich auf die Flugzeit t_s bei Standardbedingungen beziehendes Signal wird durch eine Schaltungsanordnung erzeugt, die das Entfernungssignal R gemäß der folgenden Gleichung verarbeitet:

55

I₁ = t„eW^R"'-1 = Ij

in der

t =

V_n '

Wie oben angegeben, ist der Normalisierungsterm 1/R„ einer Funktion der Lufttemperatur T₀ umgekehrt proportional und dem Luftdruck P proportional, so daß der Faktor ^dR_n durch einen Teil der Schaltungsanordnung nach F i g. 7A erzeugt werden kann, der den Summierverstärker 940 enthält. Der Summierverstärker 940 empfängt an einem Eingang ein Signal Δ TJT_a(s) fiir die gemessene Lufttemperatur und multipliziert es mit einer Temperaturkonstanten K. Der Summierverstärker 940 empfängt außerdem an einem zweiten Eingang ein Signal -5— für

Ms)

M)

den gemessenen Luftdruck. Diese Signale werden summiert, und es ergibt sich dann das Ausgangssignal B des Verstärkers 940 zu

Aus diesen Gleichungen ist ersichtlich, daß bei der Verwirklichung der Schaltungsanordnungen R,„ f„ B =

AR_n

AP

(S)

-K

AT_a

Wie später an Hand der Fig. 7A und 7B mehr ■ im einzelnen erläutert werden wird, werden die partiell korrigierten Aufsatzwinkel und Flugzeitsignale t, bzw. Iy₁ vollständig auf die Abweichungen von Standardbedingungen korrigiert, indem sie weiter mit den partiellen Multiplikationsfaktoren (1 + ß) und (1 - KH) multipliziert werden, von denen der eine von Änderungen im Normalisierungsterm 1/R_n infolge von Variationen der Lufttemperatur A T_n und des Luftdruckes Δ P und der andere von Änderungen der Anfangsgeschwindigkeit Δ V₀ infolge von Änderungen in einer Funktion der effektiven vollen Ladung EFC und Variationen in der Treibladungstemperatur Δ T_? abhängt.

Der partiell korrigierte Aufsatzwinkel F₁ wird demnach für Nichtstandardbedingungen weiter korrigiert und ist dann durch die folgende Gleichung gegeben:

β = E₁ (1+B)(I- 2H)

B =

H =

AR_n

^Rn(s)

Δ V₀ V_n

Der Faktor H kann durch die Schaltung
Fig. 7A erzeugt werden, in der ein Signal

für die gemessene Treibladungstemperatur von einem einstellbaren Ballistikterm-Multiplikator 942 empfangen, mit einem eigenen Ballistikterm K_g für jede ausgewählte Munition multipliziert und dann einem Eingang eines Summierverstärkers 948 zugeführt wird. Ein Signal EFC für die effektive Gesamtbelastung wird von einem einstellbaren Ballistikterm-Multiplikator 944 empfangen, mit einem eigenen Ballistikterm K_e für jede ausgewählte Munition multipliziert und durch einen Funktionsgenerator 946 geleitet. Bei dem Funktionsgenerator 946 kann es sich um einen Generator handeln, der die Funktion durch zwei oder mehr geradlinige Abschnitte annähert und im folgenden mehr im einzelnen beschrieben werden wird. Dieser Funktionsgenerator erzeugt ein Ausgangssignal f{K_e ■ EFQ, das einem anderen Eingang des Summierverstärkers 948 zugeführt wird. Das resultierende Ausgangssignal ist mit einer in dem Summierverstärker 948 stattfindenden Zeichenumkehr der Faktor H gemäß Gleichung

H =

Λ V₀

= /(K,-EFO -

Ein Signal B, das einen Koeffizienten für Temperatur- und Druckabweichungen vom Normalzustand darstellt und das auf das auf Standardbedingungen normalisierte Entfernungssignal R/R_n{s) angewendet werden soll, wird von einem Hauptmultiplikator 964 in Abhängigkeit von Eingangssignalen und

—ρ— erzeugt, die von Lufttemperatur- und Luft-

druckfühlern geliefert werden. Das auf Standardbedingungen normierte Entfernungssignal R/R„_{s) wird, wenn es durch den Nebenmultiplikator 966 geleitet wird, mit dem Druck-Temperatur-Koeffizienten B multipliziert, so daß ein Ausgangssignal R/R„(_S) erzeugt wird, das einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 968 zugeführt wird. Das Signal R/R„_w wird auch direkt einem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 968 zugeführt, um ein Ausgangssignal

R/R„_M{l-B) = R/R_n
zu erzeugen. In der vorstehenden Gleichung ist

R/R_nls) das normalisierte Entfernungssignal für

Standardbedingungen,

RfR_n das normalisierte Entfernungssignal für Abweichungen von Druck- und Temperatur-Standardbedingungen und

= (-^ -KJTJT^, mit
bih d Lfd

Ebenso wird das partiell korrigierte Flugzeitsignal t_n für Nichtstandardbedingungen weiter korrigiert und wird

tj = I_n(H-B)(I-H)

Δ P = Abweichungen des Luftdrucks vom Standardluftdruck,

P_(s) = Standardluftdruck,
K, = Temperaturkoeffizient,

Δ T„ = Abweichung der Lufttemperatur von der Standard-Lufttemperatur,

T₀(S) = Standardlufttemperatur.

Das normierte Entfernungssignal R/R„ wird dann den Funktionsgeneratoren 956 und 958 zugeführt, die parallel zueinander angeordnet sind und Ballistikfunktionssignale /_£(/?/R„) bzw. f,(R/R„) erzeugen. Diese Funktionssignale werden dann den variablen Multiplikatoren 960 bzw. 962 zugeführt, die diese Funktionssignale mit Ballistiktermen f„₍₅₎ bzw. f„_(s) für Standardbedingungen multiplizieren. Infolgedessen bezieht sich das Ausgangssignal

des variablen Multiplikators 960 auf den Aufsatzwinkel E₁ für das spezielle Geschoß bei der speziellen Entfernung R gemäß der oben angegebenen ballistischen Gleichung, der für vom Standard abweichende Temperatur- und Druckbedingungen teilkorrigiert ist. Ebenso ist das Ausgangssignal

"

des variablen Multiplikators 962 auf die Flugzeit t_n des ausgewählten Projektils bei der speziellen Entfernung R gemäß der obigen Gleichung für die Flugzeit t_r bezogen, die für vom Standard abweichende

Temperatur- und Druckbedingungen teilkorrigiert ist.

Wie aus F i g. 7 A ersichtlich ist, empfängt ein Hauptmultiplikator 970 Eingangssignale und EFC

⁶S von Fühlern für die Treibladungstemperatur und die effektive volle Ladung, um daraus in der oben behandelten Weise einen Mündungsgeschwindigkeitskoeffizienten H zu erzeugen, der zusammen mit dem Tem-

gn se! D di in m di

si E d

It

peratur-Druck-Koeffizienten B dazu benutzt wird, die partiell korrigierten Aufsatzwinkel- und Flugzeitsignale t-j bzw. tj-i mit Hilfe der in Fig. 7B veranschaulichten Schaltungsanordnung zu korrigieren. Das partiell korrigierte Aufsatzwinkelsignal f_0(s) wird durch einen ersten Nebenmultiplikator 972 geleitet, in dem es mit dem Temperatur-Druck-Koeffizienten B multipliziert wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Eingang eines Operationsverstärkers 974 zugeführt wird. Das partiell korrigierte Aufsatzwinkelsignal F₀₁ wird auch unmittelbar einem anderen Eingang des Operationsverstärkers 974 zugeführt, so daß dessen Ausgangssignal den Wert F₀₁(I + B) annimmt. Dieses Signal wird dann durch einen zweiten Nebenmultiplikator 976 geleitet, in dem es mit dem Mündungsgeschwindigkeitskoeffizienten H multipliziert wird, um ein Signal F₀₁(I + B)H zu erzeugen, das einem Eingang eines Operationsverstärkers 978 zugeführt wird, damit es invertiert und mit dem Faktor — 2 multipliziert wird. Das Signal F₀₁(I + B) wird außerdem einem anderen Eingang des Operationsverstärkers 978 zugeführt, so daß dieser Operationsverstärker ein Aufsatzwinkelsignal f erzeugt, das für Nichtstandardbedingungen korrigiert ist und die folgende Form aufweist:

P₀ = _εοι (1+B)(I -2H)

hf =

zeitsignal t_f erzeugt, das dem Ausdruck

3°

35

= f(K_e-EFC)

In diesen Gleichungen ist

f{K_e-EFC) eine Funktion der effektiven Gesamtbelastung für eine ausgewählte Munition,

Δ T die Abweichung der Treibladungstemperatur von einem Standardwert,
T_gW die Treibladungstemperatur unter Standardbedingungen, K₉ der Temperaturkoeffizient für eine ausgewählte Munition.

Das teilweise korrigierte Flugzeitsignal t_n wird durch einen ersten Nebenmultiplikator 980 geleitet, in dem es mit dem Temperatur-Druck-Koeffizienten B multipliziert wird, so daß ein Ausgangssignal t_nB entsteht, das einem Eingang eines Operationsverstärkers 982 zugeführt wird. Das partiell korrigierte Flugzeitsignal t_f wird auch unmittelbar einem anderen Eingang des Operationsverstärkers 982 zugeführt, in dem das weiter korrigierte Flugzeitsignal t_n(\ + B) erzeugt wird. Dieses weiter korrigierte Flugzeitsignal wird durch einen zweiten Nebenmultiplikator 984 geleitet, in dem es mit dem Mündungsgeschwindigkeitskoeffizienten H multipliziert wird, so daß ein Signal fn(l +B)H erzeugt wird, das einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 986 zugeführt wird. Das weiter korrigierte Flugzeitsignal tn(l+ß) wird auch einem anderen Eingang des Operationsverstärkers 986 unmittelbar zugeführt, der ein für Nichtstandardbedingungen korrigiertes Flugt_f =

t_fl

gleich ist. Dieses Flugzeitsignal t_s wird einem Hauptmultiplikator 988 zur Verwendung als Flugzeit-Multiplikationssignale T zugeführt, wie es später mehr im einzelnen beschrieben werden wird.

Der Rechner erzeugt auch ein Parallaxenkorrektursignal ρ zur Kompensation des Abstandes zwischen der Sichtlinie und der Rohrachse des Geschützes. Das Entfernungssignal R wird einem Funktionsgenerator 990 und einem Gleichrichter 992 zugeführt. Wie später mehr im einzelnen beschrieben werden wird, wird das Ausgangssignal des Gleichrichters einem Knickpunktwähler 994 zugeführt, der die Anstiegsverstärkung und die Versetzung des Funktionsgenerators 990 bestimmt, damit er ein Parallaxenkorrektursignal ρ für die Entfernung R erzeugt, das der folgenden Gleichung gehorcht:

1 1
^P - "R ~ R_c '

In dieser Gleichung ist

R die gemessene Entfernung und
R_c die Schnittentfernung, in der die Sichtlinie die Rohrachse schneidet.

Das Parallaxenkorrektursignal ρ muß für jeden Kanal, d.h. für Elevation und Azimut, mit dem wahren Versatz zwischen Sichtlinie und Rohrachse multipliziert werden. Für Parallaxenkorrekturen in der Elevation gilt

E_p = D_z ■ ρ = D_z(l/R - 1/R₁).
Hierbei ist

E₁, die Parallaxenkorrektur in der Elevation und
D₂ ein konstanter Versatz (in der Elevation) für jede Geschützanordnung, beispielsweise diejenige eines Panzers.

Für eine Parallaxenkorrektur im Azimut gilt

D₁, = D-p =

Auch hier ist

Dp die Parallaxenkorrektur im Azimut und

D_y ein konstanter Versatz (im Azimut) für jede

Geschützanordnung, beispielsweise diejenige

eines Panzers.

Im folgenden soll nun der Ballistikrechner mehr im einzelnen beschrieben werden. Das Entfernungssignal R wird dem Ballistikterm-Multiplikator 954 zugeführt, der in F i g. 8 im einzelnen dargestellt ist, um das normierte Entfernungssignal R/R_n{s) für eine ausgewählte von mehreren Geschoßarten zu erzeugen. Der Ballistikterm-Multiplikator 954 ist ein Operationsverstärker, der eine Anzahl η paralleler Eingangs-Widerstandszweige aufweist, die zur Verstärkungseinstellung dienen und von denen jeder einen der Flächen-Feldeffekttransistoren 996 bis 996« enthält, der in Serie zu einem der Vielzahl von Widerständen 998 a bis 998 n geschaltet ist. Die Widerstandszweige sind mit einem Eingang eines Operationsverstärkers 1000 verbunden. Der Index η bezeichnet die Schaltungselemente in dem η-ten Widerstandszweig und ist gleich einer entsprechenden Nummer der Geschosse.

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2449 ·■

im Betrieb ist nur einer der Flächen-Feldeffekttransistoren 996 bis 996« durch eine positive Spannung + V eingeschaltet, die der Gattelektrode über einen der Widerstände 1002 bis 1002 h zugeführt wird, während alle anderen der Transistoren 956 bis 956 η durch eine negative Spannung - V gesperrt sind, die ihren Gattelektroden über die entsprechenden Widerstände 1002 bis 1002 η zugeführt wird.

Es sei angenommen, daß das ausgewählte Geschoß oder die ausgewählte Munition einen Ballistikterm 1/K„_(S) aufweist, der in den Ballistikterm-Multiplikator 954 durch die Summe der Serienwiderstände in dem Schaltungszweig zwischen dem Emitter und dem Kollektor des eingeschalteten Flächtneffekttransistors 996 und des Widerstandes 998 zwischen dem Transistor 996 und dem Eingang des Operationsverstärkers 1000 eingegeben wird. Im Betrieb ist ein Munitionswählschalter 1004 bis 1004n so eingestellt, daß eine Spannung +V über den Widerstand 1002 der Gattelektrode des Feldeffekttransistors 996 zugeführt wird, um diesen Transistor einzuschalten, während alle anderen Transistoren, wie der Transistor 996/!, über den Schalter an ihren Gattelektroden eine Spannung -V erhalten und daher gesperrt sind. Bei dem Operationsverstärker 1000 kann es sich um einen Hochleistungs- Operationsverstärker handeln, wie er beispielsweise unter der Bezeichnung Fairchild /(A 709 von der Fairchild Semiconductor Corporation hergestellt wird und in deren Handbuch »Fairchild Semiconductor Linear Integrated Circuits Applications Handbook«, 1967, beschrieben und dargestellt ist.

Der Operationsverstärker 1000 ist für einen Verstärkungsfaktor 1 kompensiert, und es ist sein Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand 1006 mit einem seiner Eingänge verbunden, so daß die Verstärkung des Ballistikterm-Multiplikators 954 dem Verhältnis des Wertes des Rückkopplungswiderstandes 1006 zu der Summe aus den Widerständen zwischen dem Emitter und dem Kollektor des eingeschalteten Feldeffekttransistors 996 und dem Widerstand 998 proportional ist und durch das Glied ]/#„_(s, ausgedrückt werden kann. Das empfangene Entfernungssignal R wird mit dem Ballistikterm l/R„_ls) multipliziert, so daß das Ausgangssignal des Ballistikterm-Multiplikators 954 ein normiertes Entfernungssignal R/R„_{s) bei Standardbedingungen für die ausgewählte Munition ist.

Jegliche Verstärkung, die von den Widerstandskreisen herrührt, die die abgeschalteten Feldeffekttransistoren enthalten, kann außer Betracht bleiben, da der Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor im Verhältnis zu den anderen Kreiswiderständen sehr hoch ist. Die Nullabweichung des Operationsverstärkers 1000 kann mit Hilfe des Mittelabgriffes eines Potentiometers 1008 eingestellt werden, an dem die abgegriffene Spannung im wesentlichen OV beträgt und von dem sie einem Eingang des Operationsverstärkers 1000 über ein Widerstandsnetzwerk zugeführt wird.

Für andere Geschosse hat der Ballistikterm 1/K„,_S) einen anderen Wert, denn es sind die Werte der Widerstände 998 bis 998« so gewählt, daß sie den verschiedenen ballistischen Termen für verschiedene Geschosse entsprechen. Demnach ist das ausgewählte, normierte Entfernungssignal R/R„_is) dem ausgewählten Geschoß speziell zugeordnet. Das Ausgangssignal R/R„_{ wird dann über den Nebenmultiplika_kor 966 und den Operationsverstärker 968 den ballistischen Funktionsgeneratoren 956 und 958 zugeführt.

Bevor das normierte Entfernungssignal R/R„_{s) den ■ Funktionsgeneratoren zugeführt wird, wird es für vom Standard abweichende Temperatur- und Luftdruckbedingungen mittels des Multiplikators 964,966 korrigiert. Bei diesem Multiplikator handelt es sich um einen elektronischen Haupt-Neben-Multiplikator mit Zeitaufteilung, dessen Ausgangssignal der Mittel-ο wert eines Impulszuges ist, dessen Tastverhältnis gleich dem Verhältnis zweier Variablen ist und dessen Amplitude von einer anderen Variablen gesteuert wird. Ein solcher Haupt-Neben-Multiplikator mit Zeitaufteilung ist in Fig. 9 dargestellt und besteht aus dem Hauptmultiplikator 964 und dem Nebenmultiplikator 966. Obwohl in F i g. 9 nur ein Nebenmultiplikator 966 dargestellt ist, kann ein Hauptmultiplikator dazu benutzt werden, eine größere Anzahl von Nebenmultiplikatoren zu betreiben, wie es in den F i g. 7A und 7 B dargestellt ist.

Der in Fig. 9 dargestellte Hauptmultiplikator empfängt Gleichstrom-Eingangssignale

e_d und e_m =

AJL

-K

und erzeugt zwei Ausgangs-Rechtecksignale B und B, die gleiche Amplitude und Phase, jedoch eine entgegengesetzte Polarität haben. Der Hauptmultipli-

kator 964 enthält einen ersten Inverter 1010, der das Gleichstrom-Eingangssignal e_d empfängt und an diesem Signal eine Inversionsoperation vornimmt. Er liefert das Signal — e_d, also das inverse Signal zum Eingangssignal. Ein zweiter Inverter 1012 empfängt

das invertierte Gleichstrom-Eingangssignal — e_d, führt an diesem Signal eine Inversionsoperation aus und liefert ein Ausgangssignal e_d. Demgemäß liefern der erste und der zweite Inverter 1010 bzw. 1012 Ausgangssignale e_d bzw. -e_d entgegengesetzter Polarität einem ersten Schalter 1014 und einem zweiten Schalter 1016.

Der erste Inverter 1010 bewirkt auch eine Amplitudeneinstellung des Signals — e_d, das dem ersten Schalter 1014 zugeführt wird, sowie eine Einstellung

der Amplitude des Signals e_d, das über den zweiten Inverter 1012 dem zweiten Schalter 1016 zugeführt wird. Wenn eine Systemverstärkung »1« gewünscht wird, kann der erste Inverter 1010 so eingestellt werden, daß den Schaltern 1014 und 1016 Signale zuge-

führt werden, die in bezug auf die Amplitude des Gleichstrom-Eingangssignals e_d die Verstärkung »1« aufweisen. Der zweite Inverter 1012 arbeitet immer mit einem Verstärkungsfaktor »1«. Bei einer Systemverstärkung »1« muß das Eingangssignal e_d größer

sein als das Gleichstrom-Eingangssignal

Λ Ρ

- K

6ο wenn die Schaltungsanordnung richtig arbeiten soll Der erste Schalter 1014 und der zweite Schalter 1016 empfangen weiterhin Torsignale B und B entgegengesetzter Polarität von den Ausgangsklemmen 1018 und 1020 eines Schaltertreibers 1022, welche Signale wahlweise dem ersten Schalter 1014 und dem zweiten Schalter 1016 zugeführt werden, um diesen Schaltern ein aufeinanderfolgendes Arbeiten zu ermöglichen. An die Ausgänge des ersten und des zweiten

em] gric

sov wei Sui

jed int ver get urr tui fül be sei an de

ge ar Τ;

Ii S S

e: S b I e

2449 *

Schalters 1014 bzw. 1016 ist ein Summierintegrator 1024 angeschlossen, der auch das Signal

AP

- K

A τ

empfängt, um die Ströme zu summieren oder integrieren, die durch die Signale

Der Hauptmultiplikator 964 teilt die Größe AP ΔΤ_α

Ms) ¹Ii(S)

durch die Größe e_d, um einen Quotienten

4L·. _K.

AP

- K-

/IT,

¹C(S)

IO

sowie — e_d und e_d erzeugt werden. Ein Schwellenwertdetektor 1026 empfängt das Ausgangssignal des Summierintegrators 1024 und spricht in Abhängigkeit vom Triggersignal einer Triggerschaltung 1028 auf jede Änderung des Schwellenwertes vom Summierintegrator 1024 an, um den Schaltertreiber 1022 zu veranlassen, die Polarität seiner Torsignale entgegengesetzter Polarität an den Klemmen 1018 und 1020 umzuschalten. Das Ausgangssignal der Triggerschallung 1028 wird dem Schwellenwertdetektor 1026 zugeführt, um den Schwellenwertdetektor zu veranlassen, beim Empfang der Triggersignale von der Triggerschaltung 1028 den Zustand seiner Ausgangssignale zu ändern und dadurch die Periode des Torsignals für den Hauptmultiplikator gleich der Periode der Triggerschaltung 1028 zu erhalten. Die Torsignale B und B an den Ausgangsklemmen 1018 und 1020 haben ein Tastverhältnis, also ein Verhältnis der Einschaltzeit zur Periodendauer, und werden abwechselnd zwischen

AP

__K

I T

Tj(S)

AP

AT₁₁

hin- und hergeschaltet.

Der Nebenmultiplikator 996 enthält einen ersten Inverter 1030, einen zweiten Inverter 1032, einen ersten Schalter 1034 und einen zweiten Schalter 1036. Diese Schaltungstcile arbeiten in der gleichen Weise, wie es oben für die Inverter 1010 und 1012 und die Schalter 1014 und 1016 des Hauptmultiplikators 964 beschrieben worden ist. Das Eingangssignal des ersten Inverters 1030 des Nebenmultiplikators ist jedoch ein Wechselstromsignal R/R_n sin (ω t), dessen Periode groß gegenüber der Periode der Ausgangssignale des Hauptmultiplikators ist. Der erste Schalter 1034 und der zweite Schalter 1036 des Nebenmultiplikators sind mit den Klemmen 1018 und 1020 des Hauptmultiplikators 964 über Torklemmen 1038 bzw. 1040 des Nebenmultiplikators 966 verbunden, damit dessen erster Schalter 1034 und dessen zweiter Schalter 1036 abwechselnd veranlaßt werden, gemäß den Schwellenwerten, die von dem Schwellenwertdetektor 1026 festgestellt werden, ihren Zustand zu ändern. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Schalters 1034 bzw. 1036 werden zusammen einem Filter 1042 zugeführt, um ein gefiltertes Produktausgangssignal zu erzeugen, das durch die folgende Beziehung wiedergegeben werden kann:

(RfR_n) sin (ωί) - :l£-_ ^ZL

Ms)

zu erzeugen, während der Nebenmultiplikator 966 diesen Quotienten mit der Größe (R/R_n) sin (ωί) multipliziert, um das oben wiedergegebene Produkt

'5 zu bilden.

Die Wirkungsweise des Haupt-Neben-Multiplikators mit Zeitaufteilung nach F i g. 9 wird nunmehr an Hand des Diagramms nach Fig. 10 näher erläutert. In diesem Diagramm veranschaulichen die Kur-

yen A und B die Tor-Ausgangsspannungen an den Ausgangsklemmen 1018 und 1020 des Schaltertreibers 1022, die Kurven C und D die Ausgangsströme des ersten und des zweiten Schalters 1014 bzw. 1016 des Hauptmultiplikators, die Kurve E die Ausgangsspan-

nung des Summierintegrators 1024 und die Kurve F die Ausgangsspannung des Schwellenwertdetektors 1026. Alle Kurven der Fig. 10 sind auf die speziellen Zeitpunkte t₀, (,, t₂, t₃ und t_A bezogen, und es ist die Zeitspanne T₁ = t_x - t₀ und die Zeitspanne T, = t₂

Zur Zeit t₀ wird das Torsignal B an der Klemme 1018 des Hauptmultiplikators negativ und bringt dessen ersten Schalter 1014 in den »Aus«- oder nichtleitenden Zustand. Dementsprechend wird das Torsignal B an der Klemme 1020 positiv und bringt den zweiten Schalter 1016 in den »Ein«- oder leitenden Zustand, wie es durch die Kurven A und ß dargestellt ist. Während der Zeitspanne T₁ bleibt der erste Schalter 1014 »Aus« und der zweite Schalter 1016 »Ein«. Während der Zeitspanne T₁ wird der Summierintegrator 1024 durch den Strom e_d aufgeladen, der von dem zweiten Hauptschalter 1016 geliefert wird (Kurve D), und durch den nicht dargestellten Strom

JP

- K

A T_n

¹O(S)

'als) Infolgedessen erzeugt der Summierintegrator eine abfallende Spannung, die durch die Kurve E wiedergegeben ist. Während der ersten Zeitspanne T₁ wird dem Summierintegrator 1024 vom ersten Schalter 1014 kein Ladestrom -e_d zugeführt. Wenn die von dem Summierintegrator 1024 nach Fig. 9 gelieferte abfallende Spannung den negativen (-) Schwellenwert des Schwellenwertdetektors 1026 zur Zeit I₁ erreicht, ändert sich das Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors 1026 von einem negativen Wert zu einen positiven Wert. Wenn das Ausgangssignal des Schwellerrwertdetektors 1026 sich vom negativen Wert zurr 60 positiven Wert ändert, ändert der Schaltertreiber 102: die Polarität seiner Torsignale B und B an den Klem men 1018 und 1020. .

Infolgedessen wird zur Zeit I₁ das Torsignal B ai der Klemme 1018 positiv, und es wechselt der erst 65 Schalter 1014vom »Aus«- oder nichtleitenden Zustam zum »Ein«- oder leitenden Zustand. Ebenso wird da Torsignal B an der Klemme 1020 negativ und bewirki daß der zweite Schalter 1016 vom »Ein«- oder leiter

2449

den Zustand in den »Aus«- oder nichtleitenden Zustand wechselt, Während der Zeitspanne T₂ bleibt der erste Schalter 1014 »ein« und der zweite Schalter 1016 »aus«. Weiterhin wird während der Zeitspanne T₂ der Summierintegrator 1024 durch den vom ersten Schalter 1014 (Fig. 9) zugeführten Strom -e_d und durch den Strom

AP

-K

Λ T₁₁

vom negativen (-) in Richtung auf den positiven ( + ) Schwellenwert aufgeladen und erzeugt eine positiv ansteigende Spannung, die durch die Kurve E wiedergegeben ist. Während der Zeitspanne T₂ liegt kein Ladestrom e_ä vom zweiten Schalter 1016 vor. Wenn die positiv ansteigende Spannung den positiven ( + ) Schwellenwert am Schwellenwertdetektor 1026 zur Zeit t₂ erreicht, ändert sich das Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors 1026 von einem positiven zu einem negativen Wert. Wenn das Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors 1026 sich von einem positiven Wert zu einem negativen Wert ändert, ändert der Schaltertreiber 1022 die Polarität seiner Torsignale an den Klemmen 1018 und 1020. Von der Zeit I₂ an

wiederholt sich die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 9, denn es ist das Zeitintervall f₃ - t₂ identisch mil T₁ und das Zeitintervall /₄ - i₃ identisch mit T₁.

Eine weitere Analyse der Kurven des Diagramms nach Fig. 10 läßt erkennen, daß der Hauptmultiplikator 964 oder der zeitaufteilende Teil des zeitaufteilenden Multiplikators nach Fig. 9 den Quotienten ejc'a in Form eines Tastverhältnisses liefert. Das Tastverhältnis ist das Verhältnis der gesamten »Ein«-Zeit T₂ - T₁ zur Gesamtzeit T₁ + T₂. Es sei daran erinnert, daß dem Summierintegrator 1024 während dieser »Zyklus-Gesamtzeit« T₁ + T₂ drei Ladeströme zugeführt werden. Der Strom

AP

- K

Δ T_n

¹O(S)

wird während der Gesamtzeit T₁ + T₂ zugeführt, wogegen der Strom e_d vom Schalter 1016 nur während der Zeit T₁ (Kurve D) und der Strom - e_d vom Schalter 1014 nur während der Zeit T₂ (Kurve C) zugeführt wird. Der Mittelwert der Ladeströme, die dem Summierintegrator zugeführt werden, ist demnach durch die folgende Gleichung gegeben:

ΔΡ _K AT_a

'als)

(T₂ + T₁) +

e_d ,^_x , (~e_d)(T₂) ₌
R₁

(T₁) +

In dieser Gleichung sind R₁, R₂ und K₃ verschiedene, nicht näher dargestellte Kreiswiderstände, die zur Steuerung der Systemverstärkung dienen. Beispielsweise kann der Summierintegrator 1024 einen nicht näher dargestellten Operationsverstärker enthalten, bei dem R₁, R₂ und R₃ die Eingangswiderstände sind, von denen jeder auf eines der Eingangssignale

AP

-K

Δ T₀ T

¹Q(S)

e_d und — e_d anspricht, und die mit einem gemeinsamen Summierpunkt verbunden sind. Wenn der Hauptmultiplikator 964 und seine Komponenten für eine Systemverstärkung von »1« ausgelegt sind, ist R₁ = R₂ = R₃, und es wird die Gleichung

AP

AT_n

(T₂ + T₁) + C_-(T₁) + (-C_-)(T₂) = 0.

Werden alle Glieder der vorstehenden Gleichung durch e_d (T₂ + T₁) dividiert, gleichartige Glieder kombiniert und andere umgestellt, so ergibt sich der Ausdruck

AP AT_a

—TT JV ZIZ

(S)

^l<Hs)

T₂-T₁

T_{2 +} T₁ ■

Es wurde demnach gezeigt, daß der Quotient

IP I T

(S)

M(S)

durch eine Impulsbreitenmodulation erhalten wird und in dem Tastverhältnis in der Form

T₂-T₁

T₁ + T₁

vorliest.

Die Multiplikation durch den Multiplikator mit Zeitaufteilung erfolgt mit Hilfe des Nebenmultiplikators 966, indem das abgeleitete Tastverhältnis und dessen Negation über die Klemmen 1038 und 1040 dem ersten bzw. dem zweiten Schalter 1034 bzw. 1036 und außerdem das Signal (-R/R_n(s)) sin (u<t) dem ersten Schalter 1034 und das Signal (R/R„_(s)) sin (tot) dem zweiten Schalter 1036 des Nebenmultiplikators zugeführt werden.

Da der erste Schalter 1036 während der Zeit T₂ der Gesamtzeit T₁ + T₂ im »Ein«- oder leitenden Zustand ist und im »Aus«- oder nichtleitenden Zustand während der Zeit T₁, wie es die Kurve A in F i g. 10 zeigt, fließt der Strom (R/R_m) sin (<»t) durch den Schalter 1036 zum Filter 1042 nur während der Zeit T₂. Da weiterhin der Schalter 1034 nur während der Zeit T, der Gesamtzeit T₁ + T₂ im »Ein«- oder leitenden Zustand und während der Zeit T₂ im »Aus«- oder nichtleitenden Zustand ist, wie es die Kurve ß in Fig. 10 zeigt, fließt der Strom (-R/R„_(s)) sin (et) nur während der Zeit T₁ durch den Schalter 1034 zum Filter 1042. Wenn der Nebenmulliplikator 966 mit einem Verstärkungsfaktor »1« betrieben wird und das Ausgangssignal des rilters 1042 durch (R/R„_(s))

it

sin M)S wiedergegeben ist, dann kann der Fluß der Ströme(Ä/Ä_?w) sin (mt) und (~RfR_nM) sin (mt)durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

sin («0

T₁

+ (-RfR_Hs)) sin (mt)

AP

-K

Δ T_n

'o(s)

wird die Gleichung endlich zu

(R R_n) sin (ωί)Β =

P ·
^CS

JL

'»lsi

10

Durch Ausklammern des Faktors (R/R_m) sin (mt) aus den Gliedern der rechten GJeichungsseite und Kombinieren der Glieder wird die Gleichung zu

(RfR_n) sin(mt)B = (RfR_n{s)) sin (mt) , '5 Durch Ersetzen von

(T₂ + T₁)
durch den korrespondierenden Ausdruck

35

Es sei darauf hingewiesen, daß in den obigen Gleichungen der Wert des Faktors (RfR_n) sin (ω ί) während der Dauer einer bestimmten Taktperiode enthalten ist, Da, wie oben erwähnt, diese Taktperiode wesentlich kürzer ist als die Periode von (R/R„) sin (cut), ist die Änderung in der Größe (RfR_n) sin (ω t) während einer Taktperiode relativ klein. Das Ausgangssignal (RfR_n) sin (u>t)B ist das teilweise korrigierte normierte Entfernungssignal RfR₁₁, das den Funktionsgeneratoren 956 und 958 zugeführt wird.

Fig. 11 veranschaulicht einen Funktionsgenerator 956, der eine Ausgangsfunktion f_E(R/R_n) mittels einer Anzahl von Kurvensegmenten erzeugt. Der Funktionsgenerator umfaßt einen Knickpunktwähler und ein geschaltetes Widerstandsnetzwerk 1046, das eine Anzahl von Widerstandszweigen enthält, die in Abhängigkeit von Ausgangssignalen, die vom Knickpunktwähler 1044 geliefert werden, selektiv in Reihe geschaltet werden. Die selektiv in Reihe geschalteten Widerstände werden mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 1048 verbunden, um dessen Verstärkungsfaktor annähernd gemäß der gewünschten Funktion, wie beispielsweise der in Fig. 12 dargestellten Funktion f_c(R/R„), zu verändern.

Der Funktionsgenerator nach Fig. 11 kann entweder mit einer Gleichspannung oder einer Wechselspannung als analoge Eingangsspannung verwendet werden, beispielsweise dem normierten Entfernungssignal RfR_n- Bei einer analogen Wechsel-Eingangs- spannung befindet sich ein Vierfach-Umschalter 1050 in der Wechselstromstellung (anders als dargestellt), so daß sowohl das an der Eingangsklemme 1052 zügefUhrte Entfernungseingangssignal (RfR_n) sin (ω t) als auch die an der Klemme 1054 zugeführte Bezugswechselspannung mit Hilfe von Präzisionsgleichrichtern 1056 und 1058 in Ausgangs-Gleichspannungen umgesetzt werden können, die dem Effektivwert der entsprechenden Wechselspannungen proportional sind. Der Präzisionsgleichrichter 1056 erzeugt eine positive Ausgangsgleichspannung, die dem normierten Entfernungssignal RfR_n proportional ist, wogegen der Präzisionsgleichrichter 1058 eine negative Ausgangsgleichspannung erzeugt, die der Bezugswechselj spannung proportional ist. Das normierte Entfer-| nungssignal (RfR_n) sin (wt) und die Bezugswechselspannung werden dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 1046 unmittelbar zugeführt, denn sie können darin benutzt werden, ohne vorher in Gleichspannungen umgewandelt worden zu sein.

Bei einer analogen Eingangsgleichspannung und einer konstanten Bezugsgleichspannung befindet sich der Schalter 1050 in der Gleichstromstellung, die in Fig. 11 veranschaulicht ist. Bei der obenerwähnten Wechselstromstellung ist der Vierfach-Umschalter 1050 aus der in Fig. 11 veranschaulichten Stellung umgeschaltet. Bei der Gleichstromstellung des Schalters 1050 wird das normierte Gleichstrom-Entfernungssignal RfR_n unmittelbar von der Eingangsklemme 1060 dem Knickpunktwähler 1044 und dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 1046 zugeführt. Die konstante Bezugsgleichspannung wird von der Eingangsklemme 1062 über einen Inverter 1063 unmittelbar dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 1046 und auch über einen Inverter 1064 dem Knickpunktwähler 1044 zugeführt, weil eine negative ( —) Bezugsgleichspannung für den richtigen Betrieb des Knickpunktwählers 1044 benötigt wird.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 11 wird im folgenden für die Verwendung des normierten Gleichspannungs-Entfernungssignals (RfR_n) und einer Bezugsgleichspannung beschrieben. Aus den vorhergehenden und den folgenden Erläuterungen wird deutlich, wie der Funktionsgenerator bei Vorliegen eines normierten Wechselstrom-Eingangssignals (RfR_n) sin (mt) und einer konstanten Bezugswechselspannung arbeiten würde.

Der Knickpunktwähler 1044 enthält eine Anzahl von Operationsverstärkern 1066,1068 und 1070. Jeder Operationsverstärker hat einen invertierenden Eingang (2), einen nicht invertierenden Eingang (3) und einen Ausgang (6). Ein Widerstand 1072 verbindet den nicht invertierenden Eingang mit Masse, um den Vorspannungsstromfehler, der Operationsverstärkern eigen ist, auf einem Minimum zu halten. Vergleichsschaltungen, die jeweils aus Widerständen 1074 und ■ 1076, 1078 und 1080 sowie 1082 und 1084 bestehen, sind über den Schalter 1050 parallel zwischen die Eingangsklemme 1060 und den Ausgang des Inverters 1064 geschaltet und dienen zum Empfang und zum Vergleich des normierten Entfernungssignals RfR_n und der konstanten Bezugsgleichspannung. Die Verbindungsstellen der Widerstände einer jeden Vergleichsschaltung sind jeweils mit einem der invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 1066,1068 und 1070 verbunden. Jeder der Operationsverstärker 1066, 1068 und 1070 erzeugt ein negatives Ausgangssignal, wenn seinem invertierenden Eingang eine positive Spannung zugeführt wird. Bei einem entfernten Ziel ist die Entfernung und infolgedessen die Amplitude des normierten Entfernungssignals RfR_n

größer als bei einem Nahziel. Die Größe der Widerstände 1074, 1076, 1078. 1080, 1082 und 1084 ist so gewählt, daß bei einer fortlaufenden Zunahme der Entfernung R zunächst der Operationsverstärker 1066, dann, bei einer weiteren Zunahme der Entfernung R, s als nächster der Operationsverstärker 1068 und endlich, wenn die Entfernung R noch weiter anwächst, der Operationsverstärker 1070 eingeschaltet wird. Die Einschaltpunkte für die Operationsverstärker werden erreicht, wenn das normierte Entfernungssignal R/R„ eine Spannung V_A, eine Spannung V_B und eine Spannung V_c erreicht, die durch die Punkte A, B und C in Fig. 12 veranschaulicht werden. Wenn das Spannungsniveau V_A von dem normierten Entfernungssignal R/R_n überschritten wird, wird die Ausgangs- spannung des Operationsverstärkers 1066 niedrig oder negativ. Bei dem Operationsverstärker kann es sich um einen Hochleistungs-Operationsverstärker handeln, wie er beispielsweise unter der Bezeichnung Fairchild μΑ709 von der Fairchild Semiconductor Corporation hergestellt wird und in deren Handbuch »Fairchild Semiconductor Linear Integrated Circuits«, Application Handbook, 1967, beschrieben und dargestellt ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1066 wird über einen Widerstand 1084 der Basis eines pnp-Transistors 1086 zugeführt, um den Transistor 1086 einzuschalten und zu bewirken, daß durch den Spannungsabfall am Kollektorwiderstand 1088 die Kollektorspannung von einem negativen Wert zu einem positiven Wert wechselt. Das am Kollektor des Transistors 1086 abgenommene Signal wird im folgenden als Schalt- oder Knickpunkt-Wählsignal A bezeichnet und hat zu dieser Zeit ein positives Potential.

Wenn infolge einer weiteren Zunahme der Zielentfernung R das normierte Entfernungssignal R/R„ das Spannungsniveau V₀ überschreitet, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1068 niedrig oder negativ. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1068 wird über einen Widerstand 1090 der Basis eines pnp-Transistors 1092 zugeführt, um den Transistor 1092 einzuschalten und zu bewirken, daß die Spannung am Kollektorwiderstand 1094 sich von einem negativen in einen positiven Wert ändert. Das am Kollektor des Transistors 1092 abgenommene Signal wird im folgenden als Schalt- oder Knickpunkt-Wählsignal B bezeichnet und hat zu diesem Zeitpunkt ein positives Potential.

Sollte die Zielentfernung weiter anwachsen, wächst auch die Amplitude des normierten Entfernungssignals R/R„ weiter an. Wenn das normierte Entfernungssignal R/R„ das Spannungsniveau V₁ überschreitet, das durch den Punkt C in F i g. 12 veranschaulicht ist, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1070 niedrig oder negativ. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1070 wird über einen Widerstand 1096 der Basis eines pnp-Transistors 1098 zugeführt, um diesen Transistor einzuschalten. Bei leitendem Transistor 1098 ändert sich die Spannung am Kollcktorwiderstand JlOO von einem negativen zu einem positiven Wert: Das am Kollektor des Transistors 1098 abgegriffene Signal wird im folgenden als Schalt- oder Knickpunkt-Wählsignal C bezeichnet und ist zu diesem Zeitpunkt positiv.

Diese Schalt- oder Knickpunkt-Wählsignale A, B und C werden dem Widerstandsnetzwerk 1046 zugeführt, um den Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 1048 selektiv zu verändern.

Das Widerstandsnetzwerk 1046 enthält einen ersten Satz paralleler Widerstandszweige 1102, denen das normierte Entfernungssignal RfR_n zugeführt wird und die auf die Knickpunkt-Wählsignale A, B und C ansprechen und zum Einstellen der Anstiegsverstärkung, d. h. des Anstiegsfaktors a, des Gliedes a₍x der Funktion MRfR_n) dienen, die am Ausgang des Operationsverstärkers 1048 erzeugt wird. Der x-Faktor des Gliedes a,x ist die analoge Eingangsspannung RfR_n, die über den Schalter 1050 einem Widerstand 1104 und den Emittern von Feldeffekttransistoren 1102, 1136 und 1150 zugeführt wird. Diese analoge Eingangsspannung RfR_n oder der Ä/R„-Faktor hat in Verbindung mit dom Widerstand, der dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1048 durch den ersten Satz paralleler Widerstandszweige 1102 angeboten wird, durch die vorher beschriebene Arbeitsweise der Schaltungsanordnung die Erzeugung des Gliedes a,x der Funktion S₁(RfR_n), die am Ausgang des Operationsverstärkers 1048 gebildet wird, zum Ergebnis. Das Widerstandsnetzwerk 1046 enthält noch einen zweiten Satz paralleler Widerstandszweige 1112, die gemeinsam über das Negationsglied 1063 und dem Schalter 1050 mit der Eingangsklemme 1062 verbun-. den sind, um die Bezugsspannung zu empfangen, und die auf die Bezugsspannung und die Knickpunkt-Wählsignale A, B und C ansprechen, um die vorgesehene Anstiegsverstärkung so einzustellen, daß die Koordinaten der Funktion /_E(ß/#„) in den Punkten A, B und C nach Fig. 12 geschnitten werden, die die Spannungen V_A, V„ und V_c darstellen. Diese Koordinaten-Schnittpunkte bestimmen die Ordinaten-Schnittpunkte oder Spannungen b₂, b₃ und ft₄. Die Kchnitlspannung i>, tritt vor der Knickpunkt-Wählspannung V_A auf, denn sie ist Teil der Gleichung Ci₁X + bi des ersten Kurvensegmentes. Die Erzeugung des Gliedes fc_f der Funktion /_£(/?/i?„), das die Schnittspannungen fcj, b₂, b₃ und fc₄ repräsentiert, am Ausgang des Operationsverstärkers 1048 wird durch die Wirkung des Widerstandes erzielt, der dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1048 von dem zweiten Satz paralleler Widerstandszweige im Zusammenwirken mit der Bezugsspannung angeboten wird.

Wenn die Amplitude der einer Entfernung analogen Eingangsspannung kleiner ist als die Knickpunktspannung V_A, sind nur der Anstiegs widerstand 1104 und ein Schnittpunktwiderstand 1114 mit dem Eingang des Operationsverstärkers 1048 verbunden, denn es liegen keine positiven Knickpunkt-Wählsignale A, B oder C vor, die einen der Flächen-Feldeffekttransistoren einschalten könnten, die sowohl in dem ersten Satz paralleler Widerstandszweige 1102 als auch in dem zweiten Satz paralleler Widerstandszweige 1112 enthalten sind. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1048 durch die Gleichung S_c(RfR„) = a_xx + i?! des ersten Kurvensegmentes beschrieben.

Der Operationsverstärker 1048 enthält einen Verstärker 1116, beispielsweise einen Verstärker von dem obenerwähnten Typ μΑ 709, und weist einen Rückkopplungswiderstand 1118 auf, der seinen Ausgang (6) mit seinem invertierenden Eingang (2) verbindet. Außerdem ist der nicht invertierende Eingang (3) über einen Widerstand 1120 mit einem Bezugspotential verbunden, um den Vorspannungsstromfehler, der solchen Operationsverstärkern eigen ist, auf einem Minimum zu halten. Die Kombination des Anstiegswiderstandes 1104 und des Schnittpunktwiderstandes 11114

ha sli de

zu Ai si{ 11 ist

de K w

& üt dt uv 11 su se

st; ge st; st; A'

el fa C

e. ei e' S F V

υ ν s ς

spannung V_c folgt, die von dem Punkt C in Fig. 12 veranschaulicht wird, erzeugt, wenn das Schalt- oder Knickpunkt-Wählsignal C sich von einer negativen in eine positive Spannung ändert undüber Widerstände 1146 und 1148 den Gattelektroden von Feldeffekttransistoren 1150 und 1152 zugeführt wird, um diese Feldeffekttransistoren einzuschalten. Die wioerstandszweige, die den Widerstand zwischen Emitter und Kollektor des Feldeffekttransistors 1150 bzw. 1152

Unter diesen Bedingungen erzeugt der Funktions- to und die Widerstände 1154 bzw. 1156 enthalten, weraen generator 956 ein erstes, in Fig. 12 dargestelltes jeweils zu den vorher beschriebenen Widerstanden

- parallel geschaltet, um weiterhin die Anstiegsverstar-

kung des Operationsverstärkers 1048 zu erhohen und den Operationsverstärker weiterhin so vorzuspannen.

hat die Wirkung eines den Verstärkungsfaktor bestimmenden Widerstandes, so daß die Verstärkung des Operationsverstärkers dem Verhältnis des Widerstandswertes des Rückkopplungswiderstandes 1118 zur Summe der parallelen WiderstandswertPi des Ansliegswiderstandes 1104, an dem das Eingangssignal RfR_n anliegt, und des Schnittpunktwiderstandes 1114, an dem die Bezugsspannung anliegt, proportional ist.

Kurvenelement, bis die ansteigende analoge Eingangsspannung die durch den Punkt A in F i g. 12 dargestellte Spannung V₀ überschreitet. Wenn die Amplitude ......

des normierten Entfernungssignals RfR_n die erste 15 daß das vierte Kurvensegment, wenn esι projuusu Knickpunkt- oder Schaltspannung V_A überschreitet, wird, die Ordinate des Diagramms nacti 11 g. u. m wird das positive Schalt- oder Knickpunkt-Wählsi- einem weiteren, nicht dargestellten Punkt Ö4 scnneiaeu gnal A von dem Knickpunktwähler 1044 erzeugt und Es sei betont, daß es möglich ist, die uenau g«.cu

über Widerstände 1122 und 1124 den Gattelektroden der Kurvenapproximation mit Hilfe dieses runKiion*- der Feldeffekttransistoren 1126 und 1128 des ersten 20 generators zu erhöhen, indem lur jedes zusaiziiui und des zweiten Satzes paralleler Widerstandszweige gewünschte Kurvensegment eine zusatziicne ver-1102 bzw. 1112 zugeführt, um diese Feldeffekttran- gleichsschaltung, eine zusätzliche Operationsversidrsistoren einzuschalten. Die Summe der parallele- ker- und Transistorschaltung Tür den KmcKpunKischalteten Widerstandswerte des Widerstandes 1104 wähler 1044 und ein zusätzlicher Wid^erstf ^ndszweiS ™ und des Widerstandszweiges, einschließlich des Wider- 25 ersten und im zweiten Satz paralleler wiaerswnusstandes zwischen Emitter und Kollektor des ein- zweige 1102 und 1112 mit je einem Feldeffekttransistor geschalteten Feldeffekttransistors 1126 und des Wider- und einem Widerstand vorgesehen werden, uie Urzustandes 1130, reduziert effektiv den Anstiegswider- gung zusätzlicher Kurvensegmente und zusätzlicher stand des Operationsverstärkers 1048, wodurch der Knickstellen würde die gewünschte stetige Kurve ,die Anstieg des zweiten Kurven Segmentes zwischen den 30 die geforderte Funktion wiedergibt, besser annanern. Spannungen V_A und V_B, die in Fig. 12 als Punkte A Das resultierende Ausgangssignal "»'» »" ^npr und B dargestellt sind, erhöht wird. Außerdem wirkt
für die Schnittpunktsvorspannung die Summe der
parallelen Widerstands werte des Widerstandes 1114
und des Widerstandszweiges, der den Widerstand zwi- 35
sehen Emitter und Kollektor des eingeschalteten Feldeffekttransistors 1128 und den Widerstand 1132 umfaßt, auf die Bezugsspannung, um die Verstärkung des
Operationsverstärkers 1048 so vorzuspannen, daß

Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 1048 ist angenähert die Funktion, die durch die obigen Gleichungen beschrieben ist.

Das resultierende Ausgangssignal /,,(RfR_n) an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 1048 wird von dem einstellbaren Multiplikator960 (Fig. 7A) empfangen, in dem es mit dem Ballistikterm f_n(s) multipliziert wird. Dem Aufbau nach ist der einstell-

Operationsverstärkers 1048 so vorzuspannen, daß κ— — -----—--.-- . . ,.,.„„

eine Projektion des zweiten Kurvensegmentes die 4° bare Multiplikator 960 der gleiche wie der einstellbare Odit d Di nach Fig 12 an einem be BallistiktermMultiplikator954 nach Fig. 8, abgese-

Ballistikterm-Multiplikator 954 nach F i g. 8, abgesehen davon, daß die Werte der Widerstände 998 bis 998 /1 und des Rückkopplungswiderstandes 1006 gemäß der Ballistikkonstante e„_(s) für jede Munition

j g

Ordinate des Diagramms nach Fig. 12 an einem bestimmten, nicht darstellten Punkt b₂ schneidet.

In gleicher Weise wird das Kurvensegment zwischen

den Knickpunktspannungen V_B und V_c, die durch die maß der Ballis „₍₅₎ j

Punkte B und C in Fig. 12 dargestellt sind, erzeugt, 45 gewählt sind. Das Ausgangssignal des einstellbaren

wenn das Schnittpunkt-Wählsignal B sich von einem Multiplikators 960 ist dem Aufsatzwinkel e₀ gemäß

negativen Potential zu einem positiven Potential der oben beschriebenen Gleichung für den Aufsalz-

ändert und über einen Widerstand 1139 der Gatt- winkel proportional.

elektrode eines Feldeffekttransistors 1136 und durch Der Funktionsgenerator 958 zur Erzeugung der

einen Widerstand 1138 der Gattelektrode eines Feld- 50 Ballistikfunktion f,(RfR_n) und der einstellbare Multi-

effekttransistors 1140 zugeführt wird. Das positive plikator962 zum Multiplizieren der Funktion mit

Schalt- oder Knickpunkt-Wählsignal B schaltet die dem Ballistikterm t„ nach F1 g. 7A sind in der glei-

Feldeffekttransistoren 1136 und 1140 ein, so daß die chen Weise ausgebildet wie der Funktionsgenerator

Widerstände ihrer Emitter-Kollektor-Strecken und 956 nach F i g. 11 bzw. der einstellbare Ballistikterm-

die Widerstände 1142 und 1144 den vorher beschrie- 55 Multiplikator 954 nach F i g. 8, abgesehen davon, daß

hl d die Werte der dann enthaltenden Widerstände so gewählt sind, daß die resultierende Ballistikfunktion und der Multiplikationsterm die stetige Kurve und

g entes zwischen den den Ausdruck gut annähern, der durch die Flugzeit-Spannungsniveaus V_B und V_c zu erhöhen, die in 60 gleichungen dargestellt wird, um das teilweise korri-F i g 12 durch die Punkte B und C veranschaulicht gierte Flugzeitsignal t_n zu erzeugen, sind. Weiterhin wird dann im Zusammenwirken mit Wie oben an Hand Fig. 7B beschrieben werden der Bezugsspannung die Verstärkung des Operations- das teilkorrigierte Flugzeitsignal t_fi und das teilverstärkers 1048 weiter vorgespannt, so daß eine Pro- korrigierte Aufsatzwinkelsignal ^₁ jewens durch ein jektion des dritten Kurvensegmentes die Ordinate <>5 Paar Nebenmultiplikatoren geleitet, um sie weiter des Diagramms nach Fig. 12 an einer nicht darge- bezüglich Abweichungen von Standardbedingungen stellten, vorbestimmten Stelle b₃ schneidet. gemäß den partiellen Ableitungen B und H zu korn-Das vierte Kurvensegment, das der Knickpunkt- gieren. Mehr im einzelnen wird das teilkorngierte

die Widerstände 1142 und 1144 den v

benen Widerstandszweigen parallel geschaltet werden,

um weiter den Anstiegswiderstand des Operations-Verstärkers 1048 zu reduzieren und dadurch den Anstieg des dritten Kurvensegmentes zwischen den i d V höh di i

^ufsatzwinkelsignal ε₀₁ durch den Nebenmultiplikator 972, den Operationsverstärker 974, den Nebenmultiplikator 976 und den Operationsverstärker 978 geleitet, um das ballistische Aufsatzwinkel-Ausgangssignal s₀ für Nichtstandardbedingungen zu erzeugen.

Das teilkorrigierte Flugzeitsignal t._fl wird durch den Nebenmultiplikator 980, den Operationsverstärker 982, den Nebenmultiplikator 984 und den Operationsverstärker 986 geleitet, um das Flugzeitsignal t_f für Nichtstandardbedingungen zu schaffen.

Die vier Nebenmultiplikatoren 972,976,980 und 984 sind alle in der gleichen Weise verwirklicht wie der Nebenmultiplikator966 nach Fig. 9. Der Hauptmultiplikator 970, der zum Ansteuern der Nebenmultiplikatoren 976 und 984 dient, ist in der gleichen Weise ausgebildet wie der Hauptmultiplikator 964 nach F i g. 9.

Das Parallaxenkorrektursignal ρ wird von dem Funktionsgenerator 990, dem Gleichrichter 992 und dem Knickpunktwähler994 (Fig. 7A) erzeugt, die in der gleichen Weise ausgebildet sind wie die Schaltungsanordnung nach F i g. 11. Da jedoch das Parallaxenkorrektursignal ρ der Differenz l/R - 1/R₁. gleich ist, wird die Funktion der Parallaxenkorrektur in Abhängigkeit von der Entfernung erzeugt, indem der Funktionsgenerator die Anzahl der parallelen Widerstandszweige vermindert, wenn die Entfernung zunimmt, was gerade entgegengesetzt zu der an Hand Fig. 11 beschriebenen Arbeitsweise ist.

Wie aus Fig. 7B ersichtlich ist, werden das Elevationssignal E und das Azimutsignal D zur Steuerung des Feuerleitsystems in der Höhe bzw. in der Ablenkung an Hand des Aufsatzwinkels e₀ und des Flugzeitsignals tf erzeugt, indem diese Signale für den Ballistikdriftwinkel j?_d, den Winkelablenkungswinkel j/„., den kinematischen Vorhaltwinkel η_Η, Parallaxe D £_p, Sprungbewegungen Dj, Ej und Schräglage D_d> E_d korrigiert werden.

Die Signale ε_ο(1 + B)H und e₀ werden durch einen Verstärker 1159 und einen Ballistikterm-Multiplikator 1160 der in Fig. 8 dargestellten Art geleitet, in dem sie mit einer ausgewählten Ballistikdriftkonstante — KJV₀ für jede ausgewählte Munition zum Erzeugen eines ballistischen Driftwinkelsignals η₀ gemäß der obigen Gleichung multipliziert werden. Dieses Driftwinkelsignal Jj₀ wird dann einem Summiereingang eines Operationsverstärkers 1162 zugeführt, worauf diese Schaltung dieses Ballistikdriftwinkelsignal dazu benutzt, das Elevationssignal E und das Azimutsignal D zu korrigieren.

Das von dem Windmesser empfangene Seitenwindsignal V_w wird durch einen variablen BaHistikterm-Multiplikator 1164 der vorher beschriebenen Art geleitet, in dem es mit einem Seitenwindkoeffizienten K_w für jede ausgewählte Munition multipliziert wird, um ein Signal V_WK_W zu erzeugen. Dieses Signal wird dann durch einen Nebenmultiplikator 1166 der an Hand Fig. 9 erläuterten Art geleitet, in dem es mit dem Temperatur-Druck-Koeffizienten B multipliziert wird, um ein Ausgangssignal V_WK_KB zu erzeugen, das dem invertierenden Eingang eines summierenden Operationsverstärkers 1168 zugeführt wird. Das Signal V_WK_W wird auch unmittelbar einem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1168 zugeführt, so daß ein Ausgangssignal V_WK_W(1 - B) erzeugt wird, um Abweichungen von Standardbedingungen zu korrigieren. Dieses Signal wird durch einen Nebenmultiolikator 1170 geleitet, in dem es mit dem Flugzeitsignal T(T = t_f) multipliziert wird, um das zweiten Eingang des summierenden Operationsverstärkers 1162 zugeführt wird, wonach es dazu benutzt wird, das Azimutsignal D und das Elevationssignal E zu korrigieren.

Der Flugzeit-Multiplikationsfaktor T für den Nebenmultiplikator 1170 wird erzeugt, wenn das Flugzeilsignal t_f dem Hauptmultiplikator 988 zugeführt wird.

•o Der Haupt-Neben-Multiplikator 988,1170 mit Zeitaufteilung ist von der Art, wie sie oben an Hand F i g. 9 beschrieben worden ist, und kann mit einem Wechselstrom-Eingangssignal e_m = t_{ sin ω t betrieben werden, das von dem Hauptmultiplikator 988 emp-

'5 fangen wird, und einem Gleichstrom-Eingangssignal V_WK_W(\ - ß), das der Nebenmultiplikator 1170 empfängt. Wie oben festgestellt, muß die Periode des Wechselstromsignals t_f sin tat sehr viel größer sein als die Periode des Hauptmultiplikators 988. Als Ergebnis arbeitet der Hauptmultiplikator im wesentlichen so, wie es oben für ein Gleichstrom-Eingangssignal für jedes spezielle Tastverhältnis beschrieben worden ist.
Wenn jedoch das Eingangssignal t_f sm«>t ein

²S Wechselstromsignal ist, ändert sich das Ausgangssignal

t_fsmeot/e_d = (T₂-T₁)Z(T₂ + ^)

des Hauptmultiplikators 988 von Periode zu Periode und ergibt ein impulsbreitenmoduliertes Ausgangssignal. Ist beispielsweise das Eingangssignal e,„ = t_f ein 0, wird dem Summierintegrator 1024 kein Strom e_m zugeführt, und es wird das Ausgangssignal eine Rechteckwelle mit T₁ = T₂ sein. In dem Maße, wie das Signal t_f sinwf von sin 0° auf sin 90° anwächst, nimmt die Zeit T₂ zu, bis die Dauer von T₁ sehr kurz in bezug auf die Zeit T₂ ist. Wenn das Signal t_f sin tut sich in dem Bereich zwischen sin 90^c und sin 270° ändert, nimmt die Dauer von T₁ zu, bis T₂ kurz in bezug auf T₁ ist. Wenn das Signal t_f sin ω t sich von sin 270° bis sin 360° ändert, nimmt die Dauer von T₂ zu und die Dauer von T₁ ab, bis als Ausgangssignal wieder eine Rechteckwelle mit T₁ = T₂ erzielt wird.

Das Ausgangssignal des Hauptmultiplikators 988 ändert sich in der oben beschriebenen Weise während jeder Periode e_m.

Der erste Schalter 1034 und der zweite Schalter 1036 des Nebenmultiplikators empfangen, wie oben beschrieben, das Ausgangssignal T des Hauptteiles 988 und liefern ein Ausgangssignal an ihren gemeinsamen Ausgängen, das dem impulsbreitenmodulierten Ausgangssignal des Hauptteiles 988 entspricht. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Schalters 1034 bzw. 1036 werden einem mittelnden Filter 1042 zugeführt, damit ein gefiltertes Ausgangssignal erzeugt wird, das durch den folgenden Ausdruck wiedergegeben werden kann:

V_WK_W(\ -

wt

Die in Fig. 10 dargestellten Signalverläufe sind auch auf einen Haupt-Neben-Multiplikator mit Zeitaufteilung anwendbar, bei dem ein Wechselstromsignal t_f sin tut dem Hauptteil988 und ein Gleichstromsignal V_wK_w(l - B) dem Nebenteil 1170 zugeführt wird.

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Die Azimut-Winkelgeschwindigkeit W₁ des Turmes wird durch eine Folge- und Klemmschaltung 1172 zugeführt, in der sie als Gleichstromsignal gespeichert wird, wenn das Eingangssignal RtLLempfangen wird.

Eine typische Folge- und Klemmschaltung, die geeignet ist, <u_e oder ω_χ in einem gestörten oder ungestörten Feuerleitsystem abzutasten, ist in Fig. 13 dargestellt und umfaßt einen Schalter 1182, dem ein Gleichstromsignal (O₁ zugeführt wird. Der Eingang eines Verstärkers 1184 ist über einen Widerstand 1186 mit Masse und über einen Widerstand 1188 mit dem Schalter 1182 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Verstärkers 1184 über einen aus einem Rückkopplungswiderstand 1190 und einem Schalter 1192 bestehenden Serienkreis und außerdem über einen Kondensator 1194 mit dem Eingang verbunden. Die Schalter 1182 und 1192 sprechen auf eine Schaltersteuerung 1198 an, die ihrerseits auf das Vorhaltverriegelungs-Steuersignal RtLL anspricht. Die Schalter 1182 und 1192 sind bei Filterbetrieb geschlossen und für einen Haltebetrieb geöffnet, wenn das Signal RtLL beendet ist. Diese Bedingung gilt für gestörtes und ungestörtes System. Für ein Direktorsystem bleiben die Schalter 1182 und 1192 wie dargestellt geschlossen, so daß eine Filterwirkung stattfindet. Bei allen Betriebsarten ist die Schaltersteuerung 1198 bei Fehlen eines Signals RiLLoffen. Wenn die Abtast- und Haltekreis-Freigabe durch das Signal RtLL benutzt wird, veranlaßt die Schaltersteuerung 1198 ein öffnen der Schalter 1182 und 1192, so daß die Winkelgeschwindigkeit als Gleichstromsignal Ot₁ gespeichert wird.

Dieses Gleichstromsignal wird dann durch einen Nebenmultiplikator 1174 der oben beschriebenen Art geleitet, in dem es mit dem Flugzeitsignal T multipliziert wird, um ein kinematisches Vorhaltwinkelsignal O₁ T zu bilden. Wenn es sich um ein Einkreiselsystem handelt, wird dieses kinematische Vorhaltwinkelsignal O)₁ T durch einen Analogschalter 1176a als einziges kinematisches Kreisel-Vorhaltwinkelsignal % dem anderen Eingang des Operationsverstärkers 1162 zur Korrektur des Azimutsignals D und des Elevationssignals E zugeführt.

Die in Fig. 14 veranschaulichten Analogschalter 1176a und 1176t empfangen das einzige kinematische Kreisel-Vorhaltwinkelsignal r_tk = ω, t_f an einer Eingangsklemme 1204 und das wahlfreie zweite kinematische Kreisel-Vorhaltwinkelsignal <u_et_f, wie es im folgenden mehr im einzelnen erläutert werden wird, an einer zweiten Eingangsklemme 1206. Die beiden anderen Eingangsklemmen 1208 und 1210 sind mit Masse verbunden. Das Schaltsignal RtLL befindet sich normalerweise auf einem niederen Pegel, wenn der Rechner sich nicht in der Betriebsart RECHNEN befindet, so daß die Eingangssignale an den Klemmen 1208 und 1210, die sich auf Erdpotential befinden, an die Ausgangsklemmen 1214 und 1216 gelangen.

Wenn im einzelnen das Schaltsignal RtLL. das der Klemme 1212 zugeführt wird, niedrig ist, ist der Diodenkreis 1218 in Durchlaßrichtung beaufschlagt, so daß sich das eine Ende des Basisstromwiderstandes 1220 auf Erdpotential befindet. Dieses Signal mit Massepotential wird durch einen Schwellenwertkreis 1222 geleitet, der zwei in Serie geschaltete Dioden enthält, um einen npn-Transistor 1224 zu sperren. Weiterhin ist ein Basis-Emitter-Widerstand 1226 zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 1224 geschaltet. Ein Vorspannungsnetzwerk, das zwischen den Kollektor und eine +12-V-Klemme geschaltete Widerstände 1228 und 1230 und einen Widerstand 1232 umfaßt, ist zwischen die + 12-V-Klemme und eine 4-50-Klemme an einem Ende und die Basis eines Transistors 1234 geschaltet, um die Basisspannung, auf 12 V ± zlV zu halten, je nach dem Zustand des Transistors 1224. Wenn sich beispielsweise dei Transistor 1224 in seinem normalerweise gesperrten Zustand befindet, ist die der Basis des Transistors 1234 zugeführte Spannung größer als +12V, und es wird der Transistor 1234 gesperrt, der ein Teil eines Differentialverstärkers ist. Bei gesperrtem Transistor 1234 ist der andere Transistor 1236 des Differential Verstärkers leitend, was auf die Spannung am Emitter, die sich aus dem Stromfluß durch den Emitterwiderstanc 1234 ergibt, und das am Kollektorwiderstand 124C gebildete Potential zurückzuführen ist.

Bei diesem Zustand des Differentialverstärken werden die Flächen-Feldeffekttransistoren 1242 unc 1244 von einem Signal eingeschaltet, das ihren Gattelektroden durch die Kollektorspannung zugefühn wird, die am Kollektorwiderstand 1240 ansteht. Be eingeschalteten Feldeffekttransistoren 1242 und 1244 wird das an den Eingangsklemmen 1209 und 121t empfangene Signal mit Massepotential über die Emitter-Kathoden-Strecken der Feldeffekttransistorer 1242 und 1244 zu den Ausgangsklemmen 1214 unc 1216 geleitet. Da der Transistor 1234 des Differential-Verstärkers gesperrt ist, ist der Spannungsabfall ar dem Kollektorwiderstand 1246 gering, so daß der Gattelektroden der Feldeffekttransistoren 1248 unc 1250 ein Signal niederer Spannung zugeführt wird, da; diese Transistoren sperrt. Infolgedessen können die Eingangssignale Ui₁ t_f und w_et_f, die den Eingangs klemmen 1204 und 1206 zugeführt werden, nicht ar die Ausgangsklemmen 1214 und 1216 weitergeleite werden.

Wenn das der Eingangsklemme 1212 zugeführtf Schaltsignal RtLL einen hohen Wert annimmt, wire der Diodenkreis 1218 in Sperrichtufig beaufschlagt

wodurch der Pegel des Signals am unteren Ende de: Basisstromwiderstandes 1220 ansteigt. Dieses Signa wird über den Schwellenwertkreis 1222 dem Tran sistor 1224 zugeführt, um ihn in den leitenden Zustanc zu bringen. Wenn der Transistor 1224 eingeschalte

ist, bewirkt der Stromfluß durch das Vorspannungs netzwerk mit den Widerständen 1228,1230 und 123; ein Absinken der Spannung an der Basis des Tran sistors 1234 auf einen Wert unter +12V, wodurcl der Transistor 1234 eingeschaltet wird.

Wenn der Transistor 1234 des Differentialverstär kers eingeschaltet ist, ist der andere Transistor 123< gesperrt. Infolgedessen nimmt der Spannungsabfal mn Kollektorwiderstand 1246 zu, wogegen der Span nungsabfall am Kollektorwiderstand 1240 abnimmt Als Ergebnis wird die Kollektorspannung des Tran sistors 1234 den Gattelektroden der Feldeffekttran sistoren 1248 und 1250 zugeführt, um diese Tran sistoren einzuschalten, worauf die Eingangssignal! co, ty und w_et_f über die Emitter-Kollektor-Strecker

der Feldeffekttransistoren den Ausgangsklemmen 12I< bzw. 1216 zugeführt werden. Die Abnahme der Span nung am Kollektor des Transistors 1236 wird dei Gattelektroden der Feldeffekttransistoren 1242 unc 1244 zugeführt, um diese Transistoren zu sperren

wonach das Signal mit Massepegel, das den Eingangs klemmen 1208 und 1210 zugeführt wird nicht mehl zu den Ausgangsklemmen geleitet werden kann.
Wie weiterhin aus F i g. 7 B ersichtlich ist, wird dam

209530/25

das Ausgangssignal η des Operationsverstärkers 1162

»? = >?o + ¹Iw + ¹Ik ■

Wenn es sich jedoch um ein Zweikreiselsystem handelt, werden die Schaltkontakte eines Einkreiselschalters 1178 umgeschaltet, und es wird dann dieses kinematische Vorhaltwinkelsignal <u_t t_f einem Eingang eines Operationsverstärkers 1180 zugeführt, und es wird das Signal η zu η₀ + r_hv.

Das ballistische Aufsatzwinkelsignal e₀ wird auch unmittelbar einem Eingang eines Operationsverstärkers 1252 zugeführt, um ein Signal f zu erzeugen, mit e = F₀.

Die Ausgangssignale »/ und f der Operationsverstärker 116JV und 1252 können unmittelbar durch Analogschalter 1254 a und 1254 b der vorher beschriebenen Art den Eingängen von Operationsverstärkern 1180 und 1257 zugeführt werden, wenn sich das Schräglagesignal C auf dem »Aus«-Niveau befindet. Wenn das Schräglagesignal C »Ein« ist, werden die Ausgangssignale η und ε jedoch zuerst durch einen Schräglageresolver 1256 geleitet, bevor sie über die Analogschalter 1254a und 1254b den Eingängen der Operationsverstärker 1180 und 1257 zugeführt werden.

Unter der Annahme, daß der Schräglagenresolver 1256 in Betrieb ist, werden die Ausgangssignale η und f der Operationsverstärker 1162 und 1152 einer Wicklung des Resolvers zugeführt und in Turmkoordinaten aufgelöst, die den Neigungswinkel des Turmes in bezug auf die Horizontale berücksichtigen und Ausgangssignale erzeugen, die gemäß diesem Neigungswinkel aufgelöst sind. Eine Möglichkeit zur Ausführung dieses Vorganges besteht darin, daß eine erste Wicklung mit einem Pendel verbunden ist, so daß die erste Wicklung relativ zu einer stationären zweiten Wicklung bewegt wird und sich die induktive Kopplung zwischen den Schenkeln der Wicklungen mit der Position der beweglichen Wicklung ändert. Das Ausgangssignal des Schräglagenresolvers 1246 wird dann ein unkorrigiertes Azimutsignal D_c und ein unkorrigiertes Elevationssignal E_c der Form

D_c — η cos C + F sin C E_c = ε cos C — η sin C .

Diese unkorrigierten Ablenkungs- und Elevationssignale D_c und E_c werden dann durch die Analogschalter 1254a und 1254b einem der Summiereingänge der Operationsverstärker 1180 bzw. 1257 zugeführt, in denen sie weiter korrigiert werden. Andere Eingänge der Operationsverstärker 1180 und 1257 empfangen Sprungsignale D, und £,, die von variablen Dämpfungsgliedern 1258 und 1260 für jede ausgewählte Munition geliefert werden. Ein anderer Eingang der Operationsverstärker 1180 und 1257 empfängt das Parallaxenkorrektursignal i/R - i/R_c, das von dem Funktionsgenerator990 nach Fig. 7A erzeugt wird. Ein anderes Eingangssignal der Operationsverstärker ist das Hängen des Geschützrohres im Azimut D_d und der Elevation E_d. Die Eingänge des Operationsverstärkers enthalten einen Einstellwiderstand für die Verstärkung, der das Parallaxenkorrektursignal mit der Azimut-Parallaxenkonstante D_y multipliziert, die für jeden Panzer bestimmt ist. Der Operationsverstärker 1257 hat im Eingang einen Einstellwiderstand für die Verstärkung, der das Parallaxenkorrektursignal mit der Elevations-Parallaxenkonstante D_z multipliziert, die für jeden Panzer bestimmt ist.

Wenn es sich um ein Zweikreiselsystem handelt, wird das Signal u>_et_f aus dem Produkt der Turmwinkelgeschwindigkeit in der Elevation und der Flugzeit einem anderen Eingang des Operationsverstärkers 1257 zugeführt, um den kinematischen Vorhaltwinkel in der Elevation zu kompensieren.

Wenn bei den Betriebsarten »gestörtes System« und »ungestörtes System« ein Zweikreiselsystem Anwendung findet, wird ein Signal o>_e für die Winkelgeschwindigkeit der Kanonenachse in der Elevation einer zweiten Folge- und Klemmschaltung 1262 der oben an Hand Fig. 13 beschriebenen Art zugeführt, die das Signal als Gleichstromsignal m_e speichert. Dieses Gleichstromsignal ω,, wird durch einen Nebenmultiplikator 1264 der oben beschriebenen Art geleitet, in dem es mit dem Flugzeitsignal T multipliziert wird, um ein Ausgangssignal «>_et_f zu erzeugen, bei dem es sich um den kinematischen Vorhaltwinkel in der EIevation handelt. Dieser kinematische Vorhaltwinkel in der Elevation m_et_f wird durch den Analogschalter 1176b und den Einkreiselschalter 1178 zu einem Eingang des Operationsverstärkers 1257 geleitet, und es wird der kinematische Vorhaltwinkel im Azimut W₁ tf

durch den Einkreiselschalter 1178 einem Eingang des Operationsverstärkers 1180 im Azimutkanal zugeführt.

Die Ausgangssignale der Operationsverstärker 1180 und 1257 werden durch Analogschalter 1278a und 1278 b der oben beschriebenen Art geleitet, die das Signal nur dann weiterleiten, wenn von ihnen das Signal RECHNEN empfangen wird.

Die Operationsverstärker 1280 und 1282 empfangen die Ausgangssignale der Analogschalter 1278 a und 1278 b zusammen mit einem Rohrachsen-Korrektursignal D_b im Azimut bzw. einem Rohrachsen-Korrektursignal E_b in der Elevation. Diese Operationsverstärker 1280 und 1282 erzeugen das Azimutsignal D und das Elevationssignal E, welche Signale Servoverstärkern zugeführt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

941 Patentansprüche:

1. Feuerleitanlage (Ur auf einem Fahrzeug installierte Feuerwaffen, mit einem mit der Feuerwaffe durch eine Nachführeinrichtung gekoppelten Sichtgerät, einem Entfernungsmeßgerät, Sensoren und/ oder Einstellern zur Erzeugung von für Umweltbedingungen und ballistischen Größen charakteristischen Umweltsignalen und eintm Rechner, der an Hand eines vom Entfernungsmeßgerät gelieferten, für die Zielentfernung charakteristischen Entfernungssignals, eines vom Sichtgerät für die Winkelgeschwindigkeit des Zieles um wenigstens eine Achse von Fahrzeugkoordinaten charakteristischen Winkelgeschwindigkeitssignals und der Umweltsignale die Aufsatz- und Vorhaltwinkel in der Elevation und im Azimut berechnet, um die die Ausrichtung der Feuerwaffe von der Ziellinie abweichen muß, und entsprechende Elevations- und Azimutsignale bildet, die in die Nachführeinrichtung eingegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (96) einen Ballistikteil (264) und einen davon unabhängigen Vorhaltwinkelteil umfaßt, von denen der Ballistikteil in Erdkoordinaten arbeitet und in Abhängigkeit von dem Entfernungssignal (R) und den Umweltsignalen ein für den ballistischen Aufsatzwinkel charakteristisches Aufsatzsignal (f₀) in Erdkoordinaten und ein für die Geschoßflugzeit charakteristisches Flugzeitsignal (t_f) bildet, wogegen der Vorhaltwinkelteil in Fahrzeugkoordinaten arbeitet und in Abhängigkeit von dem Flugzeitsignal (t_f) und dem Winkelgeschwindigkeitssignal (u>_e; O)₁) wenigstens ein Vorhaltsignal WM; (ii^tf) in Fahrzeugkoordinaten erzeugt und daß der Rechner (96) einen Koordinatenumsetzer (268) umfaßt, der aus dem Aufsatzsignal U₀) und dem bzw. den Vorhaltsignalen <o_etf·, c^tf) die Elevations- und Azimutsignale (E bzw. D) in Fahrzeugkoordinaten erzeugt.

2. Feuerleitanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Ballistikteil (264) elektrisch angeschlossene Entfernungsmeßgerät ein Laserentfernungsmeßgerät (56) ist.

3. Feuerleitanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (56) mit dem Ballistikteil (264) des Rechners (96) über eine die Auswahl eines von mehreren Zielen ermöglichende Wähleinrichtung angeschlossen ist.

4. Feuerleitanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballistikteil (264) des Rechners (96) eine erste Einrichtung (964, 966, 968) zur Modifikation des Entfernungssignals (R) in Abhängigkeit von den Umweltsignalen, einen Funktionsgenerator (956, 958, 1044) zur Berechnung von Signalen, die sich auf die Elevation und die Flugzeit beziehen, als Funktion des von der ersten Einrichtung (965,966, 968) modifizierten Entfernungssignals (R/R„) nach ballistischen Funktionen für Standardbedingungen und eine zweite Einrichtung (964,972,974,980,982) zur Erzeugung des Aufsatzsignals U₀) und des Flugzeitsignals (tf) in Erdkoordinaten durch Modifikation der Ausgangssignale des Funktionsgenerators (956, 958, 1044) als Funktion der Umweltsignale umfaßt.

5. Feuerleitanlage nach Anspruch 4, dadurch ge-

konnzeichnet, daß die erste Einrichtung (964, 966, 968) einen Multiplikator (966), in dem das Entfernungssignal (R) mit einem für das Verhältnis der Abweichungen der Umweltbedingungen von den Standardbedingungen zu den Standardbedingungen charakteristischen Signal (B) multipliziert wird, und einen Operationsverstärker (968) zur Kombination des Ausgangssignals des Multiplikators (966) mit dem zugeführten Entfernungssignal zur Erzeugung des modifizierten Entfernungssignals (R/R„) umfaßt, das hinsichtlich der Abweichungen der Umweltbedingungen von den Standardbedingungen normiert und dadurch zur Verarbeitung im Funktionsgenerator (956, 958, 1044), der zur Erzeugung einer ballistischen Funktion unter Standardbedingungen eingerichtet ist, geeignet ist.

6. Feuerleitanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballistikteil (264) des Rechners (96) eine Korrektureinrichtung (970,976.978.984,986) zur Korrektur des ballistischen Aufsatzsignals U₀) und des Flugzeitsignals (t_f) als Funktion von Munitionsparametern aufweist, die eine Berücksichtigung von Änderungen der Mündungsgeschwindigkeit der Geschosse ermöglicht.

7. Feuerleitanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhalt winkelteil eine Abtasteinrichtung (1172, 1262) zum Abtasten und Speichern des Winkelgeschwindigkeitssignals («>„; W₁) und einen Multiplikator (1174 bzw. 1264) zur Multiplikation des gespeicherten Winkelgeschwindigkeitssignals (a>_e; W₁) mit dem Flugzeitsignal (t_f) zur Erzeugung von Vorhaltwirkelsignalen (u)_et_f; Iu₁ t_f) mit der zur Abtastzeit gemessenen Winkelgeschwindigkeit umfaßt.

8. Feuerleitanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Windfühler zum Messen der Seitenwindgeschwindigkeit, einer Einrichtung (1166, 1168) zur Modifikation der Seitenwindgeschwindigkeit als Funktion der Umweltbedingungen, einem Multiplikator (1170) zur Bildung eines Winkelkorrekturgliedes als Funktion der modifizierten Winkelgeschwindigkeit und des Fiugzeitsignals (t_f) und einer Summierschaltung (1162) zum Zuführen des Signals zum Koordinatenumsetzer (1256) versehen ist.

9. Feuerleitanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Koordinatenumsetzer zwei Eingangskreise (1162 und 1252) für einen Resolver (1256) aufweist und das ballistische Elevationssignal U₀) dem einen der beiden Eingangskreise (1252) zugeführt wird, wogegen der andere Eingangskreis (1162) ein ballistisches Driftsignal (>/₀) empfängt, das von einem auf das ballistische Elevationssignal U₀) ansprechenden Multiplikator (1160) geliefert wird.

10. Feuerleitanlage nach einem der Ansprüche 1 ■ bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Koordinatenumsetzer zwei Eingangskreise (1252 und 1162) und zwei Ausgangskreise (1257 und 1180) aufweist und das ballistische Elevationssignal U₀) dem ersten Eingangskreis (1252) und dem zweiten Eingangskreis (1162) nur das Vorhaltwinkelsignal («ti tf) im Azimut als Näherungswert für die Azimutwinkelgeschwindigkeit in Erdkoordinaten zugeführt wird.