DE19611595B4

DE19611595B4 - Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper oder Geschosse

Info

Publication number: DE19611595B4
Application number: DE19611595A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dulat; Wolfgang Eger
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 1996-03-23
Filing date: 1996-03-23
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2016-03-24
Also published as: US5779187A; FR2746494B1; FR2746494A1; DE19611595A1

Abstract

Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper oder Geschosse, bei welchem
– ein abbildendes optisches System (18) mit einer optischen Achse (76) auf einem Rotor (16) angeordnet ist, der allseitig schwenkbar im Flugkörper oder Geschoß (10) gelagert ist und um eine Figurenachse mit einer Umlaufgeschwindigkeit umläuft, wobei der Rotor (16) als Kreiselim inertialen Raum stabilisiert und von Bewegungen des Flugkörpers (10) entkoppelt ist,
– das abbildende optische System (18) eine Objektszene auf Detektrormitteln (50) abbildet,
– der Rotor (16) als Kreisel durch Regelkreise mit Lageabgriffs-Mitteln und drehmomenterzeugenden Mitteln (70), die auch von Signalen der Detektormittel (50) beaufschlagt sind, zu kontrollierten Präzessions- und Nutations-Bewegungen anregbar ist, derart, daß die optische Achse (76) des optischen Systems (18)
– in einem Such- oder Auffaß-Modus eine periodische Bewegung über ein ausgedehntes Gesichtsfeld ausführt,
– auf ein dabei in der Objektszene erkanntes Ziel (82) hin präzediert wird und
– in einem Zielverfolgungs-Modus nach Auffassen des Ziels (82) eine kreisende Bewegung in einem begrenzten, das Ziel (82) enthaltenden Gesichtsfeld-Bereich ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Detektormittel von einem kreisförmigen Kranz von Detektor-Elementen (50) gebildet sind und
– im Zielverfolgungs-Modus das Zielbild auf diesem Kranz von Detektor-Elementen (50) kreist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper oder Geschosse, bei welchem

– ein abbildendes optisches System mit einer optischen Achse auf einem Rotor angeordnet ist, der allseitig schwenkbar im Flugkörper oder Geschoß gelagert ist und um eine Figurenachse mit einer Umlaufgeschwindigkeit umläuft, wobei der Rotor als Kreisel im inertialen Raum stabilisiert und von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt ist,
– das abbildende optische System eine Objektszene auf Detektrormitteln abbildet,
– der Rotor als Kreisel Regelkreise mit Lageabgriffs-Mitteln und drehmomenterzeugenden Mitteln, die auch von Signalen der Detektormittel beaufschlagt sind, zu kontrollierten Präzessions- und Nutations-Bewegungen anregbar ist, derart, daß die optische Achse des optischen Systems
– in einem Such- oder Auffaß-Modus eine periodische, spiralige Bewegung über ein ausgedehntes Gesichtsfeld ausführt,
– auf ein dabei in der Objektszene erkanntes Ziel hin präzediert wird und
– in einem Zielverfolgungs-Modus nach Auffassen des Ziels eine kreisende Bewegung in einem begrenzten, das Ziel enthaltenden Gesichtsfeld-Bereich ausführt.

Zunächst erfolgt mit einer Spiralabtastung die Beobachtung eines relativ großen Gesichtsfeldes. Das hat den Zweck, ein Ziel, z.B. ein anzugreifendes Flugzeug; zunächst einmal zu suchen und auf zufassen. Das ist der "Such- und Auffaß-Modus". Wenn in dem großen Gesichtsfeld ein Ziel entdeckt wurde, wird der Suchkopf auf dieses Ziel ausgerichtet. Das Gesichtsfeld wird verengt, damit die Zielverfolgung nicht durch andere, störende Ziele beeinflußt werden kann Es gilt dann, den Rotor mit dem optischen. System und dem verengten Gesichtsfeld ständig auf das so erfaßte Ziel ausgerichtet zu halten. Das ist der "Zielverfolgungs-Modus".

Stand der Technik

Ein solcher Suchkopf ist bekannt durch die US 4,277,039 . Bei diesem bekannten Suchkopf ist ein Rotor kardanisch mittels eines Innenkardan-Systems gelagert. Auf dem Rotor sitzt ein abbildendes optisches System mit einer optischen Achse, die mit der Figurenachse des Rotors zusammenfällt. Durch das abbildende optische System wird eine Objektszene mit einem Ziel auf eine Bildebene abgebildet, in welcher ein einziger Detektor für die beobachtete Strahlung angeordnet ist. Bei einer Verschwenkung des Rotors mit dem abbildenden optischen System wird der von dem Detektor erfaßte Bereich der Objektszene verändert.

Der Rotor wird um seine Figurenachse angetrieben. Zu diesem Zweck ist der Rotor auf einem Innen-Kardanrahmen über Wälzlager drehbar gelagert. Der Rotor läuft um und stellt einen Kreisel dar, der um den Mittelpunkt des Innenkardan-Systems allseitig schwenkbar ist. Dadurch ist der Rotor mit dem optischen System im inertialen Raum stabilisiert und von den Bewegungen des Flugkörpers oder Geschosses entkoppelt. Ein drehmomenterzeugende Mittel erzeugen Momente auf den Rotor um eine Nick-Achse und um eine Gier-Achse. Die Lage des Rotors relativ zu dem Flugkörper oder Geschoß wird durch Nick- und Gier-Abgriffe abgegriffen Auf die drehmomenterzeugenden Mittel werden einmal Signale aufgeschaltet, die eine kontrollierte Nutations-Bewegung des Rotors hervorrufen. Zu diesem Zweck sind Regelkreise vorgesehen, in welchen bestimmte; kommandierte Nutations-Bewegungen mit den von den Abgriffen gemessenen, tatsächlichen Nutations-Bewegungen des Rotors verglichen und die drehmomenterzeugenden Mittel entsprechend angesteuert werden. Durch diese kontrollierte Nutations-Bewegung des Rotors erfolgt eine Abtastung der Objektszene. Die US 4,277,039 erwähnt auch eine Spiralabtastung der Objektszene. Weiterhin sind die drehmomenterzeugenden Mittel von dem geeignet verarbeiteten Signal des Detektors beaufschlagt derart, daß auf den Rotor ein Präzessionsmoment wirkt, welches den Rotor mit der optischen Achse auf das Ziel hin präzediert. Wenn somit durch die Nutation eine Spiralabtastung erfolgt und dabei in einem Such- oder Auffaß-Modus ein Ziel erfaßt wird, dann präzediert der Rotor in eine Lage, bei welcher das Ziel in der Mitte der durch die überlagerte Nutations-Bewegung erzeugten Abtastspirale liegt.

Die US 4,277,039 sieht auch vor, daß die Nutations-Bewegung je nach dem Modus (Such- oder Zielverfolgungs-Modus) umschaltbar ist. Im Zielverfolgungs-Modus wird vorgeschlagen, als Nutations-Muster einen Kreis zu erzeugen, in dessen Mittelpunkt das Ziel gehalten wird.

Die Aufbringung von Drehmomenten auf den Rotor zur Erzeugung der gewünschten Präzessions- oder Nutations-Bewegungen erfolgt bei der US-PS 4,277,039 mittels einer Ringspule, die koaxial zur Längsachse des Flugkörpers. oder Geschosses den Rotor umgibt. Der Rotor ist. radial magnetisiert. Momente entweder um die Nick- oder um die Gier-Achse werden dadurch erzeugt, daß auf diese Spule Wechselstrom-Signale aufgeschaltet werden, die eine von zwei um 90° gegeneinander versetzte Phasen. haben.

Die Signale zur Erzeugung der Präzessionsmomente dienen gleichzeitig zur Erzeugung von Lenksignalen.

Die EP 0 263 998 B1 beschreibt eine Vorrichtung in einem Flugkörper zur Messung der Rollrate des Flugkörpers. Zu diesem Zweck wird ein im Suchkopf angeordneter Lagekreisel zu Nutations-Bewegungen angeregt. Aus der gemessenen Rotationsfrequenz und der ebenfalls gemessenen Nutationsfrequenz des Lagekreisels kann die Rollrate bestimmt werden.

Die DE 34 41 921 C2 betrifft eine Leitstrahl- und Nachführ-Einrichtung zur Steuerung eines schnellfliegenden Flugkörpers, insbesondere von lenkbaren Granaten. Dabei wird ein Leitstrahl-Laser spiralig ausgelenkt.

Die DE 33 45 601 A1 beschreibt einen Submunitionskörper, der zur Erzeugung kreisender Abtastbewegungen eine Taumelbewegung ausführt.

Offenbarung der Erfindung

Die Abtastung der Objektszene zur Zielauffassung muß bei schnellfliegenden Flugkörpern oder Geschossen sehr schnell erfolgen. Bei einer Spiralabtastung muß einerseits die Spirale schnell durchlaufen werden. Dabei hängt die Nutationsfrequenz über die Trägheitsmomente des Rotors mit der Umlauffrequenz zusammen (vgl. EP 0 263 998 B1 ) . Es muß andererseits sichergestellt sein, daß ein Ziel bei der Spiralabtastung sicher erfaßt wird, also nicht zwischen zwei Spiralschleifen fällt.

Beim Zielverfolgungs-Modus muß der Suchkopf noch schneller reagieren, um das Ziel im Zentrum des Gesichtsfeldes des optischen Systems zu halten. In diesem Stadium erfolgt die Lenkung nach dem Gesetz der Proportional-Navigation. Das bedeutet, daß die Sichtlinie von Flugkörper oder Geschoß im inertialen Raum raumfest gehalten wird. Zu diesem Zweck werden Steuersignale auf die Lenkung des Flugkörpers oder Geschosses aufgeschaltet, die der Winkelgeschwindigkeit der Sichtlinie im inertialen Raum proportional sind. Diese Winkelgeschwindigkeit ist nach den Kreiselgesetzen proportional dem auf den Rotor aufgebrachten Präzessionsmoment, wenn der Rotor mit seiner Figurenachse und der optischen Achse des optischen Systems durch den Regelkreis ständig auf das Ziel ausgerichtet bleibt. Es ist also wichtig, diese Ausrichtung mit hoher Frequenz zu kontrollieren und erforderlichenfalls zu korrigieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Suchkopf der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Zielverfolgungs-Modus die Ablage des Ziels von der optischen Achse sehr schnell, mit hoher Abtastfrequenz erfaßt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Suchkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

– die Detektormittel von einem kreisförmigen Kranz von Detektor-Elementen gebildet ist und
– im Zielverfolgungs-Modus das Zielbild auf diesem Kranz von Detektor-Elementen kreist.

Betrachtet man einmal umgekehrt das "rückprojizierte" Bild des Kranzes von Detektor-Elementen in der Objektszene, dann liegt das Ziel auf diesem Kranz. Der Kranz führt unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum eine kreisende Bewegung um das Ziel aus. Dabei läuft nacheinander das rückprojizierte Bild jedes Detektor-Elements des Kranzes durch das Ziel hindurch. Die Amplitude der Nutations-Bewegung wird im Zielverfolgungs-Modus entsprechend gewählt. Das Ziel wird dadurch mit einem Mehrfachen der Nutations-Frequenz, nämlich der Nutations-Frequenz multipliziert mit der Anzahl der Detektor-Elemente in dem Kranz, abgetastet. Dadurch können Abweichungen des Ziels von der optischen Achse sehr schnell erfaßt und korrigiert werden.

Die Abtastung des Gesichtsfeldes in dem Such- und Auffaß-Modus erfolgt vorteilhafterweise in der Form, daß die optische Achse des optischen Systems in dem Such- und Auffaß-Modus eine periodische spiralige Bewegung ausführt. Durch die Verwendung eines Kranzes von Detektor-Elementen kann das Gesichtsfeld mit vergleichsweise wenigen Spiral-Umläufen abgetastet werden, ohne daß das Ziel etwa zwischen benachbarten Spiralschleifen liegen und so verfehlt werden kann. von wenigstens einem der Detektor-Elemente des Kranzes wird das Ziel mit Sicherheit erfaßt.

Wenn in dem Such- und Auffaß-Modus ein Ziel erfaßt ist, dann wird der Rotor mit der optischen Achse des optischen Systems durch auf die drehmomenterzeugenden Mittel auf geschaltete Nachführsignale auf das Ziel hin präzediert. Bei diesem Nachführvorgang sollte das Ziel durch die Detektor-Elemente in möglichst schneller Folge wiederholt erfaßt werden, denn aus den Signalen der Detektor-Elemente werden die Nachführsignale abgeleitet.

Vorteilhafterweise wird das dadurch erreicht, daß

(a) beim Erfassen eines Ziels im Such- und Auffaß-Modus die Ansteuerung der drehmomenterzeugenden Mittel auf einen Vorphasen-Modus umschaltbar ist, in welchem die Nutationsamplitude jeweils im wesentlichen der Zielablage von der optischen Achse entspricht, die durch Nachführung der optischen Achse auf das Ziel hin kontinuierlich abnimmt, wobei das Zielbild bei jedem Nutationsumlauf über den Kranz von Detektor-Elementen streicht und
(b) bei Erreichen eines etwa dem Durchmesser des Kranzes von Detektor-Elementen entsprechenden Minimalwertes der Nutationsamplitude eine Umschaltung auf den Zielverfolgungs-Modus erfolgt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 4 und 5.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung eines Suchkopfes für einen Flugkörper oder ein Geschoß.
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Suchkopf.
3 ist eine vereinfachte, schematische Darstellung und veranschaulicht die Abtastung der Objektszene im Such- und Auffaß-Modus während der Anfangsphase eines Abtast-Zyklus.
4 ist eine vereinfachte, schematische Darstellung und veranschaulicht die Abtastung des Ziels in dem "Vorphasen-Modus", während der Nachführung der optischen Achse des optischen Systems in Richtung auf das Ziel.
5 ist eine Darstellung ähnlich 4 und veranschaulicht die Relativbewegung von Zielbild und Detektor-Elementen (oder von Ziel und Rückprojektion der Detektor-Elemente in das Gesichtsfeld) in dem Zielverfolgungs-Modus.
6 zeigt den Kranz von Detektor-Elementen.
7 ist eine andere Darstellung, welche die Relativbewegung von Zielbild und Detektorelementen oder des Ziels und der Rückprojektion der Detektor-Elemente in das Gesichtsfeld in dem Zielverfolgungs-Modus zeigt.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In 2 ist mit 10 ein Flugkörper oder ein lenkbares Geschoß bezeichnet. Das Geschoß 10 hat einen Suchkopf 12. Der Suchkopf 12 sitzt in der Spitze des Geschosses 10 hinter einem (nicht dargestellten) "Dom", d.h. einem gewölbten, das Geschoß an der Spitze abschließenden Fenster. Der Suchkopf 12 weist einen Rotor 16 auf. Der Rotor 16 trägt. ein abbildendes optisches System 18. Der Rotor 16 ist mit einer sphärischen Außenfläche 20 in einem Luftlager 22 allseitig verschwenkbar gelagert. Der Rotor 16 wird durch Druckgas angetrieben.
Der Suchkopf 12 enthält einen geschoßfesten Sockel 28. Auf dem Sockel 28 sitzt ein Lagerkörper 30. Der Lagerkörper 30 bildet die konkav-sphärische Lagerfläche 32 des Luftlagers 22.
In der konkav-sphärischen Lagerfläche 32 sitzt der Rotor 16. Der Rotor 16 ist rohrförmig mit der konvex-sphärischen Außenfläche 20. Zwischen der konkav-sphärischen Lagerfläche 22 und der konvex-sphärischen Außenfläche 20 des Rotors 16 ist ein schmaler Luftspalt gebildet. In diesen Luftspalt wird Druckgas eingeblasen. Dadurch hebt sich der Rotor 16 mit seiner Außenfläche 20 von der Lagerfläche 22 ab. Der Rotor 16 ist auf einer Gasschicht praktisch reibungsfrei gelagert. Der Rotor 16 ist um den Mittelpunkt der sphärischen Flächen 20 und 22 allseitig schwenkbar.
Der Rotor 16 trägt das optische System 18 1 Das optische System 18 besteht aus einem ringförmigen Hohlspiegel 38 und einem Sekundärspiegel 40. Der Hohlspiegel 38 sitzt in der Bohrung des Mantelteils 36 rohrförmigen Rotors 16. Der Hohlspiegel 38 ist dem Dom und der, Objektszene zugewandt. Der Sekundärspiegel 40 ist über Stützen auf dem Hohlspiegel 38 und dem Mantelteil 36 abgestützt und dem Hohlspiegel 38 zugewandt. Ein Träger 48 mit einem Kühler ist zentral, geschoßfest an dem Sockel 28 gehaltert. Auf dem Träger 38 sitzt ein kreisrunder Kranz von sechzehn Detektor-Elementen 50 (6).
Der Lagerkörper 30 bildet eine Umfangsnut 68. In dieser Umfangsnut 68 sitzt eine Ringspule 70. Die Ringspule umgibt den Rotor 16 und ist koaxial zu der Längsachse 42 des Geschosses. Der Rotor 16 enthält einen radial magnetisierten Ring 74. Der radial magnetisierte Ring 74 wirkt mit der Ringspule 70 zur Erzeugung von Drehmomenten zusammen. Zu diesem Zweck werden auf die Ringspule 70 Wechselstrom-Signale mit der Umlauffrequenz des Rotors aufgeschaltet. Die Phase dieser Wechselstrom-Signale bestimmt, ob ein Drehmoment um die Nick- oder die Gier-Achse des Geschosses erzeugt werden soll. Durch solche Drehmomente kann eine Präzession des Rotors 16 eingeleitet werden, durch welche die optische Achse 76 des optischen Systems 18 auf das Ziel ausgerichtet wird. Es können aber auch Signale mit der Nutations-Frequenz des Rotors 16 aufgeschaltet werden. Diese Signale regen dann eine Nutations-Bewegung an. Rückführsignale von Lageabgriffen sorgen dafür, daß die Nutations-Bewegung kontrolliert einem vorgegebenen Verlauf, z.B. einer Spiralabtastung, entspricht, wie sie in l angedeutet ist.
3 veranschaulicht die Abtastung eines ausgedehnten Gesichtsfeldes durch den vorstehend beschriebenen Suchkopf 12. Dem Rotor 16 wird eine Nutations-Bewegung erteilt, bei welcher die optische Achse 76 des optischen Systems 18 eine Abtastspirale 78 beschreibt. 3 zeigt dabei die "Rückprojektion" 80 des Kranzes von Detektor-Elementen 50 auf die Objektszene. Dabei bewegen sich die Bilder der Detektor-Elemente 50, also die Bereiche, aus denen das optische System 18 Strahlung auf den einzelnen Detektor-Elementen 50 sammelt, über die Objektszene. Man erkennt, daß bei der Spiralabtastung die Punkte der Objektszene durch die verschiedenen Detektor-Elemente 50 praktisch lückenlos erfaßt werden. Der Abstand der einzelnen Spiralschleifen kann dadurch relativ groß gewählt werden, so daß die Spirale schnell durchlaufen wird. Die Spiralabtastung wird zyklisch wiederholt. Das ist der Such- und Auffaß-Modus. Dabei wird jeder Punkt des Gesichtsfeldes einmal beim Durchlaufen der gesamten Spiralbahn erfaßt, d.h. mit einer Frequenz, die einem Bruchteil der Nutationsfrequenz entspricht.
Wenn ein Ziel im Gesichtsfeld erfaßt wird, dann wird zusätzlich zu der spiraligen Nutations-Bewegung über die Ringspule 70 auch eine Präzessions-Bewegung des Rotors 16 eingeleitet, so daß die optische Achse auf das Ziel hin präzediert. Bei diesem Nachführvorgang sollte das Ziel durch die Detektor-Elemente in möglichst schneller Folge wiederholt erfaßt werden, denn aus den Signalen der Detektor-Elemente werden die Nachführsignale abgeleitet. Daher ist beim Erfassen eines Ziels im Such- und Auffaß-Modus die Ansteuerung der drehmomenterzeugenden Mittel auf einen Vorphasen-Modus umschaltbar, in welchem die Nutationsamplitude jeweils im wesentlichen der Zielablage von der optischen Achse entspricht. Diese Zielablage und damit die Nutationsamplitude nimmt durch Nachführung der optischen Achse auf das Ziel hin kontinuierlich ab. Dabei streicht das Zielbild bei jedem Nutationsumlauf über den Kranz von Detektor-Elementen. Das ist in 4 dargestellt. In 4 ist mit 82 das Ziel bezeichnet. Mit 50A ist die Rückprojektion der Detektor-Elemente in das Gesichtsfeld bezeichnet. Das sind diejenigen Stellen des Gesichtsfeldes, aus denen Strahlung auf die verschiedenen Detektor-Elemente 50 geleitet wird. Diese Rückprojektionen führen eine kreisende Bewegung unter Beibehaltung der Orientierung des Kranzes aus. Dabei bewegen sich die Rückprojektionen der Detektor-Elemente längs der Bahnen 84 in 4 Bei Erreichen eines etwa dem Durchmesser des Kranzes von Detektor-Elementen entsprechenden Minimalwertes der Nutationsamplitude erfolgt eine Umschaltung auf den Zielverfolgungs-Modus.
Der Zielverfolgungs-Modus ist in den 5 und 7 dargestellt. Auch diese Figuren zeigen die "Rückprojektion" der Detektor-Elemente 50 durch das optische System 18 auf die Objektszene. Auf das Geschoß bezogen liegen die Detektor-Elemente 50 fest, und das von dem optischen System 18 in der Ebene der Detektor-Elemente 50 erzeugte Bild der Objektszene führt bei der Nutations-Bewegung des Rotors 16 eine kreisende Bewegung aus.
Die Bewegung erfolgt jetzt nur noch um den Mittelpunkt der Abtastspirale 78. Die Orientierung des Kranzes von Bildern der Detektor-Elementen 50 relativ zu der Objektszene (oder des kreisenden Bildes der Objektszene relativ zu dem geschoßfesten Kranz von Detektor-Elementen 50) bleibt bei dieser kreisenden Bewegung unverändert. Das ist in 7 an den Buchstaben-Bezeichnungen der einzelnen Detektor-Elemente 50 erkennbar. Die Detektor-Elemente 50 werden daher nacheinander von der Zielstrahlung beaufschlagt. Bezogen auf das Geschoß 10 und den geschoßfesten Kranz von Detektor-Elementen 50 wird die Amplitude der Nutations-Bewegung so gewählt, daß das Bild des Zieles zusammen mit dem Bild der Objektszene eine kreisende Bewegung mit dem Durchmesser des kreisförmigen Kranzes von Detektor-Elementen 50 ausführt. Bei richtiger Ausrichtung läuft das Bild des Ziels dabei nacheinander über die einzelnen Detektor-Elemente 50.
In 7 ist mit 82 ein Ziel bezeichnet. Das Bild des Kranzes der durch das optische System 18 in die Objektszene rückprojizierten Detektor-Elemente 50 ist in 7 in drei Phasen der Nutations-Bewegung dargestellt. Der Mittelpunkt des Kranzes kreist dabei längs einer kreisförmigen Bahn 84 um das Ziel 82. Der Durchmesser der Bahn 84 entspricht dabei dem in die Objektszene rückprojizierten Durchmesser des Kranzes der Detektor-Elemente 50. Die Orientierung des Kranzes bleibt bei der kreisenden Bewegung erhalten. Das Ziel 82 kommt nacheinander mit den Bildern verschiedener Detektor-Elemente 50 zur Deckung. In den drei Nutations-Positionen von 7 kommt das Ziel 82 nacheinander mit den Bildern der Detektor-Elemente "a", "d" und "i" zur Deckung, d.h. wird das Ziel von diesen Detektor-Elementen erfaßt.
Die Lage des Ziels im Gesichtsfeld des Suchkopfes 12 wird daher mit einer Frequenz überwacht, die gleich der Nutations-Frequenz multipliziert mit der Anzahl der Detektor-Elemente 50 des Kranzes ist. Abweichungen werden sehr schnell festgestellt. Sie führen zunächst zu einer Nachführung des Rotors 16. Die hierzu erforderlichen Signale sind ein Maß für die Sichtlinien-Winkelgeschwindigkeit und beaufschlagen gleichzeitig die Lenkung.
Das Geschoß kann eine Rollbewegung um seine Längsachse 42 ausführen. Häufig wird dem Geschoß eine solche Rollbewegung durch die Aerodynamik bewußt erteilt. In diesem Fall dreht sich das Bild des Kranzes der Detektor-Elemente 50, das von dem optischen System 18 auf die Objektszene "rückprojiziert" wird, mit der Rollgeschwindigkeit. Der Kranz behält also nicht wie in 7 seine Orientierung relativ zu der Objektszene bei. Diese Rollfrequenz kann nach der Lehre der oben zum Stand der Technik zitierten EP-B 263,998 aus Umlauf-Frequenz (bezogen auf das Geschoß 10) und Nutations-Frequenz bestimmt und bei der Messung der Zielablage berücksichtigt werden.

Claims

Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper oder Geschosse, bei welchem – ein abbildendes optisches System (18) mit einer optischen Achse (76) auf einem Rotor (16) angeordnet ist, der allseitig schwenkbar im Flugkörper oder Geschoß (10) gelagert ist und um eine Figurenachse mit einer Umlaufgeschwindigkeit umläuft, wobei der Rotor (16) als Kreisel im inertialen Raum stabilisiert und von Bewegungen des Flugkörpers (10) entkoppelt ist, – das abbildende optische System (18) eine Objektszene auf Detektrormitteln (50) abbildet, – der Rotor (16) als Kreisel durch Regelkreise mit Lageabgriffs-Mitteln und drehmomenterzeugenden Mitteln (70), die auch von Signalen der Detektormittel (50) beaufschlagt sind, zu kontrollierten Präzessions- und Nutations-Bewegungen anregbar ist, derart, daß die optische Achse (76) des optischen Systems (18) – in einem Such- oder Auffaß-Modus eine periodische Bewegung über ein ausgedehntes Gesichtsfeld ausführt, – auf ein dabei in der Objektszene erkanntes Ziel (82) hin präzediert wird und – in einem Zielverfolgungs-Modus nach Auffassen des Ziels (82) eine kreisende Bewegung in einem begrenzten, das Ziel (82) enthaltenden Gesichtsfeld-Bereich ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel von einem kreisförmigen Kranz von Detektor-Elementen (50) gebildet sind und – im Zielverfolgungs-Modus das Zielbild auf diesem Kranz von Detektor-Elementen (50) kreist.
Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (76) des optischen Systems (18) in dem Such- und Auffaß-Modus eine periodische spiralige Bewegung ausführt.
Suchkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) beim Erfassen eines Ziels im Such- und Auffaß-Modus die Ansteuerung der drehmomenterzeugenden Mittel (70) auf einen Vorphasen-Modus umschaltbar ist, in welchem die Nutationsamplitude jeweils im wesentlichen der Zielablage von der optischen Achse entspricht, die durch Nachführung der optischen Achse auf das Ziel hin kontinuierlich abnimmt, wobei das Zielbild bei jedem Nutationsumlauf über den Kranz von Detektor-Elementen streicht und (b) bei Erreichen eines etwa dem Durchmesser des Kranzes von Detektor-Elementen entsprechenden Minimalwertes der Nutationsamplitude eine Umschaltung auf den Zielverfolgungs-Modus erfolgt.
Suchkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) über ein Luftlager mit einer konvex-sphärischen Außenfläche (20) in einer konkav-sphärischen Lagerfläche (32) des Flugkörpers oder Geschosses (10) gelagert ist.
Suchkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß – der Rotor (16) rohrförmig mit der konvexsphärischen Außenfläche (20) ausgebildet ist, – in dem rohrförmigen Rotor (16) ein ringförmiger, der Objektszene zugewandter Hohlspiegel (38) mit einem zentralen Durchbruch gehaltert ist, – auf dem Hohlspiegel (38) ein dem Hohlspiegel (38) zugewandter Sekundärspiegel (40) abgestützt ist, wobei der Hohlspiegel (38) und der Sekundärspiegel (40) Teile des optischen Systems (18) bilden, – die Detektor-Elemente (50) auf einem in den rohrförmigen Rotor (16) und durch den Durchbruch des Hohlspiegels (38) ragenden flugkörper- oder geschoßfesten Träger (48) angeordnet sind.
Suchkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) radial magnetisiert und von einer Ringspule (70) umgeben ist, die koaxial zur Längsachse (42) des Flugkörpers oder Geschosses (10) angeordnet ist und über welche Drehmomente zur Anregung kontrollierter Nutations-Bewegungen und zur Erzeugung einer die optische Achse (76) auf das Ziel ausrichtenden Präzessions-Bewegung auf schaltbar sind.