DE19529138A1 - Einrichtung zur Erweiterung der Reichweite einer Flugkörper-Ortungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erweiterung der Reich­ weite einer Flugkörper-Ortungsanlage gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Aus der DE 32 41 778 A1 ist eine automatische Fokussiereinrichtung für optische Geräte bekannt, die durch Ansetzen einer Optik an das Gehäuse des optischen Gerätes eine Signalerzeugungseinrichtung für ein Ausgangs­ signal aktiviert wird, das zur Fokussierabstimmeinrichtung in Beziehung steht. Hierbei handelt es sich um eine speziell eingerichtete Lichtbildkamera (Spiegelreflexkamera), mit der Objektive verschiedener Brennweiten ver­ bunden werden können, wobei jedes Objektiv mit einer eigenen Einrichtung versehen ist, die die automatische Scharfeinstelleinrichtung der Kamera an die entsprechende Objektivbrennweite einstellt.

Aus der DE 34 09 753 A1 ist ein Adapter zum Anschließen eines Wech­ selobjektivs von einer Spiegelreflex-Kamera an eine Videokamera bekannt. Dieser Adapter stellt eine äußerst aufwendige Eigenkonstruktion dar, die in die Funktionsglieder beider Kameras eingreifen muß
Bekannt ist ferner die Ortungsanlage des Waffensystems "Milan", das im wesentlichen aus einem Periskopvisier und einem Infrarot-Ortungsgerät be­ steht. Beide sind auf einer stabilen Grundplatte befestigt, die sich in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse befindet. Durch das gemeinsame Ein­ trittsfenster, das mit dem Gehäuse fest verbunden ist, fällt sowohl die sicht­ bare Strahlung für das Visier als auch die Infrarot-Strahlung des Flugkör­ perleuchtsatzes für die Ortungsanlage. Hinter dem Eintrittsfenster befindet sich ein Spektralteilerprisma, das den sichtbaren Anteil der einfallenden Strahlung in den schräg darunter angebrachten Achromaten abspiegelt. Eine weitere Abspiegelung und gleichzeitige Bildumkehr erfolgt mit Hilfe eines Dachkantprismas. Durch das Okular, in dessen Brennpunkt sich die auf dem Dachkantprisma aufgeklebte Strichplatte mit dem Fadenkreuz befindet, ist das Bild des anvisierten Objektes mit 7-facher Vergrößerung zu sehen. Das Objektiv des Periskopvisiers ist auf eine Entfernung von 800 m fest einge­ stellt, so daß der Bereich höchster Bildschärfe zwischen 400 m und "unendlich" liegt. Aufgrund der Tatsache, daß der Flugkörper Fk nach dem Abschuß zuerst starke, mit zunehmender Flugdauer jedoch abnehmende Re­ gelschwingungen durchführt, besitzt das Ortungsgerät zwei verschiedene speziell für IR-Strahlung vergütete Objektive mit unterschiedlichen Brenn­ weiten und damit verschiedenen Bildfeldwinkeln. Das eine Objektiv wird während der sogenannten Auffaßphase und das andere während der Zielver­ folgungsphase benutzt. Nun trifft die IR-Strahlung des Fk-Leuchtsatzes von dem Spektralteilerprisma unbeeinflußt auf das Linsensystem des ersten Ob­ jektivs. Ein dahinter befindlicher Lochspiegel lenkt einen Teilstrahl in Ver­ bindung mit einem Umlenkspiegel zu einem weiteren Linsenpaar, das zu­ sammen mit dem vorgenannten ersten Linsensystem das zweite Objektiv bildet. Für jedes der Objektive ist eine eigene Modulationseinrichtung mit Sammelsystem und IR-Detektor angeordnet. Diese vorbeschriebene Or­ tungsanlage ist aber nur für einen bestimmten Reichweitenbereich verwend­ bar. Es ist bisher nicht möglich, mit dieser bereits vorhandenen Anlage Flugkörper des Waffensystems mit größerer Reichweite zu verschießen.

Für solche Flugkörper-Ortungsanlagen sind bisher offensichtlich keine Ein­ richtungen bekannt, die in einfacher Weise eine Erweiterung der bisherigen Flugkörper-Reichweite von bisher - beispielsweise 2.000 m auf beispiels­ weise 3.000 m - erlauben, ohne daß wesentlich in die der bestehende Or­ tungsanlage eingegriffen werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung aufzu­ zeigen, mit der eine vorhandene Ortungsanlage eines Waffensystems mit geringstmöglichem Aufwand in ihrem Einsatzbereich erweiterbar zu modifi­ zieren ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen in überraschend problemloser Weise gelöst. In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen und Ausgestaltungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert und in der Figur der Zeichnung skizziert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild eines Ausführungsbeispiels der erweiterten Or­ tungsanlage mit größerer Reichweite,

Fig. 1a ein Blockschaltbild der Elektronik der Ausführungsform gemäß Fig. 1,

Fig. 2 ein Schemabild der Ortungsanlage gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2a ein Blockschaltbild der Elektronik und der Motorregelung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2,

Fig. 3 ein Schemabild bezüglich der Funktion des Ortungsverfahrens,

Fig. 4 eine Darstellung zur Ermittlung des Maßstabsfaktors des Weg/Zeitgesetzes.

Bei dem vorliegenden Ortungsverfahren werden die Informationen über die Ortskoordinaten des Fk-Leuchtsatzes in frequenzmodulierten elektrischen Signalen dargestellt und ausgewertet. Hierzu ist die optische Achse des Ge­ rätes das Bezugssystem, wie in Fig. 3 skizziert. Der Fk-IR-Strahler wird durch das Objektiv des Ortungsgerätes in einer Zwischenbildebene abgebil­ det, in der eine geschlitzte Modulatorscheibe angeordnet ist, die zu bestimm­ ten Zeiten den Strahlengang so unterbricht, daß sich ein zeitlich ändernder Strahlungsfluß ergibt und vom IR-Detektor empfangen wird, der am Aus­ gang dann entsprechende Wechselströme abgibt. Die Modulatorscheibe führt nun zu diesem Zweck eine Rotationsbewegung um ihre eigene Achse und eine Nutationsbewegung um die Achse des Bildfeldes durch. Dadurch wird der hindurchtretende Strahlungsfluß intensitäts- und gleichzeitig fre­ quenzmoduliert. Liegt der Bildpunkt genau auf der Achse des Bildfeldes, dann ist die Signalfrequenz konstant.

Liegt der Bildpunkt jedoch an anderer Stelle, so ändert sich während eines Umlaufs die Frequenz, da in gleicher Zeit eine unterschiedliche Anzahl von Stegen geschnitten wird. Auf diese Weise erhält man eine frequenzmodulier­ te Strahlung, wobei die maximale Frequenzänderung der Ablage proportio­ nal ist. Aufgrund einer einmaligen Festlegung des Phasenwinkels Null bei einer bestimmten Stellung der Modulatorscheibe, wird durch eine elektrische Phasenmessung der Winkel gemessen, bei dem die maximale Frequenzände­ rung auftritt. Die Größe dieser Frequenzänderung und die Phasenlage der Modulation entsprechen den Polarkoordinaten des Flugkörpers im Bildfeld, wodurch dessen Position eindeutig bekannt und durch elektrische Signale dargestellt ist.

Wie aus der Fig. 1a ersichtlich, wird die bisherige informationsverarbeitende Elektronik, die in Modultechnik aufgebaut und in zwei Blöcken zusammen­ gefaßt ist, unverändert übernommen und lediglich durch ein weiteres Modul ergänzt, welches aus einem Magnet-(Reed)Schalter RR und einem Logik­ baustein LO besteht und anzeigt, daß sowohl ein Flugkörper Fk 3000 auf der Abschußrampe liegt als auch die nachfolgend beschriebene, zur Lösung der gestellten Aufgabe erforderliche Vorsatzoptik VO auf die Ortungsanlage aufgesetzt ist und außerdem das Ausgangssignal der Abschußbereitschaft erzeugt und an die Lenkanlage LA zur Anzeige AZ bringt, beispielsweise durch Anzeigedioden, die in den Tagkanal des Periskopvisiers PV einspie­ geln. Hierzu gibt es zweierlei Möglichkeiten, wie es in der Fig. 1 gestrichelt gezeichnet angegeben ist.

Zur Realisierung der gewünschten Reichweitenänderung der Ortungsanlage wird auf das vorhandene Objektiv eine Vorsatzoptik VO mit demselben für die Fensterschutzkappe vorhandenen Bajonettverschluß aufgesetzt. Hierbei handelt es sich um eine für den Tag- und IR-Kanal geeignete afokale, breit­ bandige Optik. Es wird also zur Reichweitenänderung lediglich die Fenster­ schutzkappe entfernt und die Vorsatzoptik VO aufgesetzt, die jedoch zu­ sätzlich zum Bajonettverschluß noch einen Magnet MA trägt, der im aufge­ setzten Zustand einen im Gehäuse der Ortungsanlage OA angeordneten, und mit der Elektronik EL verbundenen Magnetschalter (Reedschalter) RR zur Umschaltung des Weg/Zeitgesetzes aktiviert, wie in Fig. 1 ersichtlich ist.

Dieses Weg/Zeitgesetz ist ein Maßstabsfaktor, der proportional zur Flugzeit des Flugkörpers Fk - dessen Fluggeschwindigkeit ja bekannt ist - aus der von der Ortungsanlage ermittelten Winkelablage α des Flugkörpers eine Ablage Δx definiert. Dies geschieht sowohl für die Ablage in der Höhe als auch in der Seite.

Bezüglich der Anzeigedioden AZ ist noch anzuführen, daß sowohl die Be­ triebsartenanzeige - also für Flugkörper mit 3.000 m Reichweite - als auch die Abschußbereitschaftsanzeige - also FK 3000 ist auf Abschußrampe auf­ gesetzt - im Okular sichtbar ist, wobei beide Anzeigen so kombiniert werden können, daß die Beobachtung durch Dauerlicht und die Abschußbereitschaft durch Blinklicht angezeigt wird. Wie bereits erwähnt, ist die Einspiegelung der Anzeigen im parallelen Strahlengang des Tagkanals vorgesehen, kann aber auch in der Fadenkreuzebene erfolgen.

Wie bekannt, besitzt das Gerät zwei verschiedene IR-Kanäle, von denen einer für die Auffaßphase und der andere für die Zielverfolgungsphase be­ stimmt ist. Jeder Kanal besitzt einen IR-Detektor, dessen Ausgangssignal dem direkt am Modulator angebrachten Vorverstärker zugeführt wird. Aus den Fig. 1a und 2a ist der Aufbau der bekannten "Grundschaltung" ent­ nehmbar. Ein durch das elektronische Programmwerk PR gesteuerter Um­ schalter schaltet alle 4 Sekunden nach dem Abschuß des Flugkörpers Fk den Feinkanal der Zielverfolgungsphase anstelle des Grobkanals der Auffaßpha­ se auf die nachgeordnete - für beide Kanäle gemeinsame - Elektronik. Nach weiterer Verstärkung und Amplitudenbegrenzung gelangt das Signal in den Frequenzdiskrimmator, in dem auch die Multiplikation der Winkelablagen des Fk mit seinem zurückgelegten Weg und damit die Umrechnung in metri­ sche Ablagen geschieht. Durch das angeschlossene Tiefpaßfilter TP werden die Trägerreste unterdrückt und am Ausgang A ist eine Wechselspannung derselben Frequenz wie die Nutationsfrequenz der Modulationsscheibe ge­ geben. Ihre Amplitude und Phasenlage stellen die Polarkoordinaten des Fk im Bildfeld dar. Nach der Maßstabseinstellung in V/m speist der Symme­ trieverstärker gegenphasig die Koordinatenwandler. Nach Umwandlung der Polarkoordinaten in karthesische Koordinaten in den entsprechenden Wandlern gelangen die Ablagesignale über Ausgangsfilter und Gleichspan­ nungsverstärker an den Ausgang der Gesamtschaltung.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen:
Aufsetzen einer Vorsatzoptik zur Vergrößerung der Eintrittspupille und der Objektivbrennweite, wobei eine Fokussierung nicht erforderlich ist, da sie im parallelen Strahlengang sitzt,
durch dieses Vorsatzobjektiv automatische Umschaltung der Ortungse­ lektronik durch den aktivierten Magnetschalter RR,
und die im Okular des Visiers sichtbare Funktionsanzeige für Reich­ weite und aufgesetzten Flugkörper,
ist mit den geringstmöglichen Modifikationen in überraschend einfacher Weise eine Ortungsanlage geschaffen worden, die keine Gehäuseänderungen und keine Änderungen der mechanischen Schnittstellen erfordern. Von den internen Baugruppen müssen lediglich die Auswerteelektronik wegen der längeren Flugdauer und der Umschaltbarkeit von 2.000/3.000 m, sowie die Verdrahtung geändert werden. Die Umrüstung ist also nicht nur wirtschaft­ lich, sondern auch problemlos und insbesondere ist anzuführen, daß mit der umgerüsteten Anlage eben zwei unterschiedliche Flugkörpersysteme geortet werden können.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Erweiterung der Reichweite einer Flugkörper- Ortungsanlage, die aus einem Periskopvisier und einem Infrarot- Ortungsgerät zusammengesetzt und in einem Gehäuse zusammengefaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem vorhandenen Anschlußelement des gemeinsamen Eintrittsfensters (EF) eine für Tag- und IR-Kanal einsetzbare afokale breitbandige Vorsatzoptik, die mit einem Permanentmagnet versehen ist, aufgesetzt wird, wobei dieser Magnet einen Reed-Schalter (RR) akti­ viert, der mit der Auswertelektronik (EL) der Flugkörper-Ortungsanlage verbunden ist und dieser Auswertelektronik (EL) ein Logikbaustein (LO) zugeordnet wird, der einmal die Übereinstimmung von Vorsatzoptik (VO) und Flugkörper (Fk) in einer Anzeigeeinrichtung (AZ) anzeigt und zum an­ dernmal das Ausgangssignal an die Lenkanlage (LA) für den Flugkörper (Fk) liefert und dessen Abschußbereitschaft ebenfalls anzeigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (AZ) ein Leuchtdiodensystem ist, deren Anzeige in den Tagkanal der Ortungsanlage (OA) eingespiegelt wird und im Periskopvisier PV sichtbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsartenanzeige und die Abschußbereitschaft durch Kombination von Dauerlicht und Blinklicht durchgeführt wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeigeneinblendung in der Fadenkreuzebene erfolgt.