DE2032439B2 - Richtungsstabilisiertes ortungsgeraet - Google Patents

Description

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bunden ist, daß sich die beiden Wellen in der glei- ster Ausrichtung angeordnet, obwohl er während der chen Richtung im Verhältnis von 2:1 drehen. Der Bewegung des Fahrzeuges im Gelände Störungen unAnker eines Momentmotors ist mit dei Antriebswelle terworfen ist. Die Blickrichtung des Ortungsgerätes verbunden, und es sind auf der Antriebswelle zwei ist stabilisiert, damit sie ungeachtet der bei der Fahrt Kreisel und zwei Stellungsgeber angebracht. Das 5 des Fahrzeuges über ein rauhes Gelände auftretengroße Trägheitsmoment der Antriebsweile neigt im den Störungen in eine feste Richtung weist. Zum Falle einer Störung des Systems dazu, die Antriebs- Verfolgen eines sich bewegenden Zieles oder zum welle in der vorbestimmten Stellung zu halten, und Suchen eines Zieles läßt sich die Blickrichtung treibt den Spiegel mit einer die Störungen ausglei- außerdem schwenken.

chenden Drehgeschwindigkeit an, so daP der Spiegel io Wenn sich der Spiegel 16 um die äußere Achse 20 auf das Ziel ausgerichtet bleibt. Sogar dann, wenn dreht, dann ändert sich die Blickrichtung um den dem Motor keine Energie zugeführt würde, würde im gleichen Winkel, um den sich der Spiegel verdreht Falle einer Störung der Spiegel dazu neigen, eine fe- hat. Dreht sich der Spiegel dagegen um die innere ste Blickrichtung beizubehalten. Daher ist für die Achse 18, die senkrecht auf dem sich vom Spiegel 16 Steuerung des Ortungsgerätes eine nur geringe Mo- 15 zum Kopf 14 führenden optischen Weg steht, dann torleistnng erforderlich, und es ist sogar bei einer ändert sich die Blickrichtung um den doppelten Verzögerung der Energiezufuhr zum Motor eine gute Drehwinkel des Spiegels 16. Wenn sich also, wie in Zielverfolgung gewährleistet. Fig.? gezeigt, der Spiegel 16 z.B. um 10" in die Po-Der Spiegel und seine Antriebsvorrichtung sind sition 16 A dreht, dann schw ;ikt die Blickrichtung ai:f einer äußeren Kardanaufhängung befestigt, die 20 22 um 20 in die Position 22 A. B-i einem richtungsihrerseitf auf einem Detektorkopf drehbar angeord- stabilisierten Ortungsgerät muß daher zum Ausgleich net ist, um eine Drehung des Spiegels um eine zweite einer Störwirkung der Spiegel 16 um die Achse 18 Achse zu ermöglichen. Die äußere Kardanaufhän- um den halben Störwinkel gedreht werden. Bisher ist gung wird unmittelbar von einem Momentmotor mit eine solche Drehung im allgemeinen von einem Mogroßem Durchmesser angetrieben, dessen permanen- 35 tor mit niedriger Tourenzahl und hohem Drenmoter Feldmagnet an der äußeren Kardanaufhängung ment, dessen Rotor mit der inneren Kardanaufhän- und dessen Anker unmittelbar an dem Detektorkopf gung, an der auch der Spiegel 16 befestigt ist. verbefestigt ist. Dadurch wird es ermöglicht, die Masse bunden ist, oder von einem Motor mit kleinem Drehdos permanenten Feldmagneten als Hilfe beim Stabi- moment, der mit der inneren Kardanaufhängung üsieren des Spiegels gegen Störungen, die bestrebt 30 über ein Untersetzungsgetriebe mit großem Übersetsind. den Spiegel um die zweite Drehachse zu zungsverhältnis verbunden ist, erzeugt worden. Um schwenken, zu verwenden. eine wirkungsvolle Stabilisierung des Spiegels gegen-Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in über Störungen zu erzielen, mußte man dafür Sorge den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels tragen, das Trägheitsmoment des Rotors des Motors näher beschrieben und erläutert. Es zeigt 35 und des damit verbundenen Untersetzungsgetriebes Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Or- klein zu halten. Das Trägheitsmoment des Motors tungsgerätes nach der Erfindung, wurde möglichst klein gehalten, um die für die stö-Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 durch rungsausgleichende Drehung des Motors und des das Ortungsgerät nach F i g. 1, Spiegels erforderliche Zeit herabzusetzen.

F i g. 3 einen Schnitt durch das Ortungsgerät nach 40 Bei der vorliegenden Erfindung wird für den F i g. 1 entlang der Linie 3-3 in F i g. 2 und Spiegel 16 ein Antriebsmechanismus verwendet, bei F i g. 4 das vereinfachte Blockschaltbild einer dem die Trägheit des Rotors zu der Stabilisierung Rückkopplungsschleife des Ortungsgerätes nach des Spiegels beiträgt. Der Spiegel 16 ist auf einer in F i g. 1 zwei Platten 26 und 28 drehbar gelagerten Spiegel-Die Zeichnung zeigt ein zur Ortung dienendes 45 welle 24 befestigt, die als innere Kardanaufhängung Sende-Empfangs-Gerät, das auf Panzer- und anderen dient. Die Platten 26 und 28 sind an einem auf dem Erdfahrzeugen zum '/erfolgen eines Zieles verwendet nominell feststehenden Kopf 14 drehbar gelagerten wird. Das Ortungsgerät umfaßt ein Gehäuse 10 mit Ring 30 befestigt und bildui zusammen mit dem einem Fenster 12. Ein Ziel kann von einem in dem Ring 30 die äußere Kardanaufhängung der Spiegel-Gehäuse 10 angeordneten optischen Sender (Laser) 50 tragvorrichtung. Der Spiegel 16 kann durch Drehen beleuchtet werden, der einen Lichtstrahl erzeugt, der der Spiegelwelle 24 um die innere Achse 18 und durch das Fenster 12 hindurch das Ziel beleuchtet. durch Drehen des Ringes 30 um den Kopf 14 um die Das Ziel kann von einem innerhalb des Gehäuses 10 äußere Achse 20 geschwenkt werden, angeordneten Detektor wahrgenommen werden, der Die Spiegelwelle 24 wird von einem inneren Modas vom Ziel abgestrahlte durch das Fenster 12 ein- 55 mentmotor 32 angetrieben, dessen Rotor mit einer tretende Licht empfängt. Das Ortungsgerät besitzt Antriebswelle 34 verbunden ist. Die Antriebswelle einen Gerätekopf 14, der den Laser und den Detek- 34 ist durch einen Bandantrieb 36 mit der Spiegeltor umschließt. Außerdem ist ein Spiegel 16 vornan- welle 24 gekoppelt. Der Bandantrieb 36 besteht aus den, der das aus einer Vielzahl von Richtungen ein- ersten, mit der Antriebswelle 34 verbundenen Bandfallende Licht auf den Kopf 14 oder das vom Kopf 60 scheiben 38, zweiten, auf der Spiegelwelle 24 sitzen-14 ausgehende Licht in eine Vielzahl von Richtungen den Bandscheiben 40 und den diese Scheiben umreflektiert. Diese Sende- oder Empfangsrichtungen schlingenden Bändern 42. Der Durchmesser der beiwerden allgemein n's Blickrichtung bezeichnet. Der den Riemenscheiben 40 ist doppelt so groß wie der Spiegel 16 ist um zwei Achsen drehbar angeordnet, Durchmesser der Riemenscheiben 38, so daß sich die nämlich um eine innere Achse 18 zur Veränderung 65 Antriebswelle 34 um den doppelten Winkel der Spieder Blickrichtung ir; Azimut und eine äußere Achse gelwelle 24 dreht, d. h. die Antriebswelle 34 und der 20 zur Veränderung der Blickrichtung in der Eleva- Spiegel 16 sich jeweils im Verhältnis 2: 1 zueinander tion. Der Kopf 14 ist nominell stationär oder mit fe- drehen. Wegen des Bandantriebes 36 drehen sich die

Antriebswelle 34 und die Spiegelwelle 24 stets in der Winkel, um den sich der Spiegel 16 um die äußere i

gleichen Richtung. Es ist natürlich möglich, an Stelle Achse 20 dreht. Die äußere, aus dem Ring 30 und j

des Bandes zur Verbindung der Scheiben 38 und 40 den mit ihm verbundenen Einrichtungen bestehende !

ein Seil oder irgendein anderes elastisches Übertra- Kardanaufhängung besitzt ein Trägheitsmoment, das \

gungsglied zu verwenden. 5 bestrebt ist, den Spiegel 16 in bezug auf die äußere j

Wird das Ortungsgerät einer Winkelstörung um Achse 20 in einer festen Winkelstellung zu halten ; die innere Achse 18 ausgesetzt, beispielsweise beim und dadurch Störungen entgegenzuwirken. Das zu- j Überfahren einer Unebenheit in der Straße, dann sätzliche Trägheitsmoment, das sich aus der Befesti- : neigt die Antriebswelle 34 dazu, ihre alte Stellung gung des permanenten Feldmagneten 56 auf der au- j beizubehalten und dreht sich infolgedessen in bezug io ßeren Kardanaufhängung ergibt, fördert die Stabili- \ auf die Platten 26 und 28 in einer der Störung entge- sierung des Systems. Wie im Falle des inneren Mo- j gengesetzten Richtung. Die Antriebswelle 34 dreht tors 32 führt der äußere Motor 54 Korrekturen aus, \ den Spiegel 16 in der gleichen Richtung und um die die durch die Reibung erforderlich werden, und ver- j Hälfte ihres Drehwinkels, und es ist dieser halbe ändert außerdem die Blickrichtung beim Verfolgen I Drehwinkcl gerade derjenige Winkel, um den der 15 eines sich bewegenden Zieles und bei der Zielsuche. ! Spiegel 16 gedreht werden muß, um die Wirkung der Ein Kreisel 60, der die Winkelstörungen der äu-Drehstörung auszugleichen. Wenn die Antriebswelle ßeren Kardanaufhängung wahrnimmt, ist auf dem 34 und die mit ihr verbundenen Glieder ein viel grö- auf der Antriebswelle 34 sitzenden Flansch 50 befeßeres Trägheitsmoment als der Spiegel 16 besitzen stigt. Wie F i g. 2 zeigt, steht ein Stellungsgeber 62. und eine vernachlässigbar kleine Reibung angenom- ao der auf die Winkelstellung der äußeren Kardanaufmen wird, dann wird der Spiegel 16 ohne Motorlei- hängung anspricht, mit dieser Kardanaufhängung stung um die innere Achse 18 um einen für den Aus- über ein großes, auf ihr befestigtes Zahnrad 64 in gleich der Störungen des Systems erforderlichen Eingriff. Wenn es die Verhältnisse erlauben, kann Winkel in der richtigen Richtung gedreht. Der innere ähnlich wie bei der Anordnung des Motors 54 ein Motor 32 kann die Energie liefern, die zur Überwin- *5 Teil eir?s Stellungsgebers mit großem Durchmesser dung der Reibung und des nicht unerheblichen Trag- auf der äußeren Kardanaufhängung und ein anderes heitsmomentes des Spiegels notwendig ist. Bei einem Teil auf dem Kopf 14 befestigt werden, um die Träggroßen Trägheitsmoment der Antriebswelle 34 ist je- heit des Stellungsgebers bei der Stabilisierung der äudoch eine nur sehr geringe Motorleistung erforderlich. ßeren Kardanaufhängung heranzuziehen.
Falls ferner nach dem Feststellen einer Störung eine 30 Wie in Fig. 3 gezeigt, kann das Ortungsgerät so-Verzögerung in der Leistungsabgabe des Motors ein- wohl als Sender als auch als Empfänger verwendet tritt, so hat diese Verzögerung nur eine minimale werden. Beim Senden werden von einem optischen Wirkung, da die Kompensation zum größten Teil Sender 66 ausgehende divergente Lichtstrahlen von ohne Motorleistung selbsttätig stattfindet. Der Band- einem Prisma 68 abgelenkt, durch eine Sammellinse antrieb hat im wesentlichen kein Spiel und erlaubt im 35 70 geleitet und von dem Spiegel 16 in die Blickrich-Gegensatz zu einem Zahnradgetriebe eine Drehung tung abgelenkt. Beim Empfang wird das uurch das der Antriebswelle und des Spiegels in der gleichen Fenster 12 einfallende Licht von dem Spiegel 16 ab-Richtung unter Verwendung einer einfachen Kopp- gelenkt, so daß der größte Teil des Lichtes durch den lung mit kleiner Trägheit. die Sammellinse 70 umgebenden Raum in den Kopf

Die Trägheit der Antriebswelle 34 ist ferner noch 40 14 eindringt. Ein nicht dargestellter Konkavspiegel

dadurch erhöht, daß auf ihr zwei Kreisel 44 und 60 im Kopf 14 reflektiert das Licht zum Prisma 68. das

und zwei Stellungsgeber 46 und 48 befestigt sind. Die es auf einen Lichtdetektor 72 ablenkt.

Stellungsgeber 46 und 48. bei denen es sich um Po- F i g. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer

tentiometer oder Analog-Digital-Umsetzer handeln Rückkopplungsschleife für die innere Kardanaufhän-

kann, sind auf einem Flansch 50 der Antriebswelle 45 gung. Ein Stellungssignalerzeuger 74 liefert eine Aus-

34 befestigt, haben jedoch mit einem Zahnrad 52, gangsspannung, die entsprechend dem gewünschten

das an dem Gehäuse des inneren Motors 32 und da- Blickwinkel um die innere Achse 18 variier'. Dieses

mit an der Platte 26 befestigt ist, gekoppelte Stellglie- Signal wird über eine erste Summierschaltung 76,

der. Ein Stellungsgeber 46 und der Kreisel 44 sind in eine zweite Suirunierschaltung 78 und einen Verstär-

eine herkömmliche Rückkopplungsschleife geschal- so ker 80 dem Motor 32 zugeführt, um den Motor zu

tet. über die der innere Motor 32 angetrieben wird. erregen und die Antriebswelle 34 zu drehen. Der

Wenn das Ortungsgerät auf ein festes Ziel ausgerich- Stellungsgeber 46 auf der Antriebswelle 34 nimmt

tet ist, dann wird der Motor 32 durch die Rückkopp- deren Stellung wahr und liefert ein entsprechendes

lungsschleife derart angetrieben, daß die Antriebs- Signal an die Summierschaltung 76. Wenn die An-

welle 34 und die Blickrichtung in bezug auf die in- 55 triebswelle 34 die befohlene Stellung erreicht hat,

nere Achse 18 eine konstante Winkelstellung beibe- dann ist da» Ausgangssignal des Stellungsgebers 46

halten. dem Ausgangssignal des Stellungssignalerzeugers 74

Der Ring 30, die Platten 26 und 28 und alle an gleich, und es ist das Ausgangssignal der Summierihnen befestigten Einrichtungen sind mittels zweier schaltung 76 gleich Null. Der Kreisel 44, der ebeneinen großen Durchmesser aufweisender Lager 50 ^6o falls mit der Antriebswelle 34 verbunden ist, liefert und 52 auf dem Kopf 14 drehbar gelagert. Die inne- der Summierschaltung 78 ein Ausgangssignal, das ren Bahnen der Lager sind auf dem Kopf 14 und die zur Korrektur kleiner Störungen dient. Auf diese äußeren Bahnen an dem Ring 30 befestigt. Als An- Wsise wird die Stellung der Antriebswelle 34 von der trieb für den Ring 30 wird ein Momentmotor 54 mit Rückkopplungsschleife derart geregelt, daß eine gegroßem Durchmesser verwendet, dessen permanenter 65 wünschte Blickrichtung beibehalten wird. Der vorste-Feldmagnet 56 auf dem Ring 30 und dessen Anker hend beschriebene Aufbau macht jedoch das System 58 auf der Außenseite des Kopfes 14 befestigt sind. in hohem Maße selbststabilisierend.
Die Blickrichtung 22 ändert sich um den gleichen Durch die Erfindung wird demnach ein richtungs-

stabilisiertes Ortungsgerät geschaffen, bei dem die Trägheit der Stellmotoren für die Kardanaufhängungen zur Unterstützung der Stabilisierung des Spiegels 16 ausgenutzt wird. Dabei können gegenüber der beschriebenen Ausiührungsfortn viele Veränderungen vorgenommen werden. So könnte beispielsweise ein Prisma an Stelle des Spiegels als Reflektor benutzt werden, der das Licht vom Ziel aui den optischen

Pfad reflektiert, der sich zwischen dem Kopf und dem Reflektor erstreckt oder von dem Pfad auf das Ziel. Die vorstehende Beschreibung einer Ausführungsform dient also nur zur Erläuterung und nichi zur Abgrenzung der Erfindung, und es versteht sich daß die behandelte Ausführungsform in manchn Hinsicht abgeändert werden kann, ohne den Rahmet der Erfindung zu verlassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 rechte Schwenkachse aufweist und sowohl zur Ziel-Patentansprüche: Verfolgung als auch zum Ausgleich von Lagestörungen mit Hufe eines Motors schwenkbar ist, der mil

1. Richtungsstabilisiertes Ortungsgerät mit einer mit der Reflektoranordnung in Antriebsverbineiner Reflektoranordnung, insbesondere einem 5 dung stehenden Antriebswelle gekoppelt ist
Spiegel, zum Ablenken von sich längs eines opti- Bekannte Ortungsgeräte verwenden einen nominell sehen Pfades zwischen dem Reflektor und einem stationären Detektor und einen Spiegel mit dem Gerätekopf ausbreitenden Lichtes, weiche Re- Licht oder eine andere Strahlung auf den Detektoi flektoranordnung eine zum optischen Pfad senk- gelenkt wird. Der Spiegel ist kardanisch aufgehängt, rechte Schwenkachse aufweist und sowohl zur io so daß er sich um zwei Achsen drehen und Licht aus Zielverfolgung als auch zum Ausgleich von Lage- einem weiten Richtungsbereich auf den Detektor lenstörungen mit Hilfe eines Motors schwenkbar ist, ken kann. Bei einem richtungsstabilisierten Empder mit einer mit der Reflektoranordnung in An- fangsgerät sind die innere und die äußere Kardanauftriebsverbindung stehenden Antriebswelle gekop- hängung von Motoren angetrieben, und es werden zur pelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß 15 Wahrnehmung von Störungen Kreisel und Stellungsdie Antriebswelle (34) und die Reflektoranord- geber verwendet, die zum Ausgleich der Störungen nung (24, 16) über eine Getriebeanordnung (38, die Motoren in Bewegung setzen. Der Spiegel ist bis-40, 42) in Antriebsverbindung stehen, die eine her entweder von einem Motor mit hohem Drehmo-Untersetzung im Verhältnis 2 : 1 und eine gleiche ment direkt oder von einem Motor mit einem niedri-Drehrichtung von Antriebswelle (34) und Reflek- 20 gen Drehmoment über ein untersetzendes Zahnradtoranordnung (24, 16) bewirkt. getriebe angetrieben worden. Zur Verringerung der

2. Ortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- zum Drehen des Spiegels erforderlichen Zeit hat man kennzeichnet, daß die Getriebeanordnung (38, sich bemüht, das Gewicht der Motoren und der da-40, 42) eine erste, mit der Reflektoranordnung mit verbundenen Einrichtungen auf ein Minimum zu (24, 16) verbundene Scheibe (40), eine zweite, 35 reduzieren. Das Drehen des Spiegeis durch die Motoauf der Antriebswelle (34) befestigte Scheibe ren wird sowohl für eine Zielsuche und -Verfolgung (38), deren Durchmesser halb so groß ist wie der- als auch für den Ausgleich von Störungen verwendet, jenige der ersten Scheibe (40), und ein Band (36) Der Verringerung des Gewichtes des Antriebsmotor!; umfaßt, das uie beiden Scheiben (40 und 38) um- sind aber Grenzen gesetzt, und die Verwendung einer schlingt. 30 Zahnradübersetzung erhöht das bei der Verstellung

3. Ortungsgerät nacä Anspruch 1 oder 2, da- des Spiegels zu überwindende Drehmoment und durch gekennzeichnet, daß c.e Reflektoranord- führt außerdem in das System schädliches Spiel ein. nung (24, 16), die Antriebswelle (34) und der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motor (32) von einer auf dem Gerätekopf (14) kompaktes und wirkungsvolles Ortungsgerät mit mabefestigten äußeren Kardanaufhängung (26, 28, 35 xi'.ialer Richtungsstabilität gegenüber Störungen von 30) getragen werden, die auf dem Gerätekopf außen zu schaffen.

(14) um eine zur Drehachse (18) der Reflektor- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

anordnung (24, 16) senkrechte Achse (20) dreh- gelöst, daß die Antriebswelle und die Reflektoranbar gelagert und mit einem Antriebsmotor (5*) Ordnung über eine Getriebeanordnung in Antriebsgekoppelt ist. 40 verbindung stehen, die eine Untersetzung im Verhält-

4. Ortungsgerät nach Anspruch 3, dadurch ge- nis 2 : 1 und eine gleiche Drehrichtung von Antriebskennzeichnet, daß der Antriebsmotor (54) für die welle und Reflektoranordnung bewirkt. Auf diese äußere Kardanaufhängung (26, 28, 30) einen Weise wird erreicht, daß die Trägheit der Masse ringförmigen permanenten Feldmagneten (56) eines Teiles der Antriebsmotoren für die Richiungsauf der Kardanaufhängung (26, 28, 30) und 45 stabilisierung de? Spiegels ausgenutzt werden kar.n einen auf dem Gerätekopf (14) dem Feldmagne- und nicht mehr, wie bisher, einer solchen Stabilisieten (56) benachbart angeordneten Anker (58) rung hinderlich ist.

umfaßt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vor-

5. Ortungsgerät nach Anspruch 3 oder 4, da- liegenden Erfindung besitzt das Ortungsgerät einen durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des mit 5° Spiegel zum Ablenken eines Lichtstrahles auf einen der Antriebswelle (34) gekuppelten Motors (32) Detektor, auf dem der Spiegel derart angeordnet ist, an der äußeren Kardanaufhängung (26, 28, 30) daß er um zwei Achsen drehbar ist. Bei der Drehung befestigt ist und seine Rotor unmittelbar mit der um eine erste Drehachse ändert sich die Blickrich-Antriebswelle (34) verbunden ist. tung um den doppelten Winkel wie die Stellung des

6. Ortungsgerät nach einem der vorhergehen- 55 Spiegels, während sich bei der Drehung um die den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf zweite Achse der Blickwinkel um den gleichen Beder Antriebswelle (34) ein Stellungsgeber (46) trag wie der Drehwinkel des Spiegels ändert. Für die und Kreisel (44 und 60) derart befestigt sind, daß Drehung um die erste Achse wird der Spiegel von sie mit der Welle umlaufen. einer Antriebswelle angetrieben, die sich mit der

60 doppelten Drehgeschwindigkeit und in der gleichen

Richtung wie der Spiegel dreht. Ein Kreisel und ein

Stellungsgeber können auf der Antriebswelle befe-

Die Erfindung bezieht sich auf ein richtungsstabi- stigt sein; die hohe Trägheit der Antriebswelle und lisiertes Ortungsgerät mit einer Reflektoranordnung, der von ihr getragenen Einrichtungen fördert die Stainsbesondere einem Spiegel, zum Ablenken von sich 65 bilisierung des Spiegels gegen Störungen,
längs eines optischen Pfades zwischen dem Reflektor Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der

und einem Gerätekopf ausbreitenden Lichtes, welche Spiegel auf einer Spiegelwelle befestigt, die über Reflektoranordnung eine zum optischen Pfad senk- einen Bandantrieb mit der Antriebswelle derart ver-