DE2348098B2 - Rieht- und Stabilisiereinrichtung fur eine Rohrwaffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rieht- und Stabilisiereinrichtung für eine auf einem Fahrzeug angebrachte Rohrwaffe, die höhen- und seitenrichtbar auf einem

wi Drehkranzangcordnet ist, mit zwei Paaren von Wendekreisein, die die Bewegung von Waffe und Fahrzeug in der Höhen- und Seilenrichtebenc messen, mit je einem an der Rohrwaffe angeordneten Wendekreisel zur Messung der Höhen- und Scitenbewegung und mit

i.s zugehörigen Wendekreiseln am Drehkran/, und am Fahrzeugrumpf. wobei die Ausgangssignale eines die Höhen- und Seitenbewegung messenden Wendekreiselpaares über SignalmodifizicriingscinrichUingcn je-

weils ein Servoventil eines hydraulischen Stellmotors für die Höhen- und Seitenbewegung steuern.

Eine Einrichtung dieser Art ist in der US-PS 3405599 beschrieben. Wenn bei der bekannten Einrichtung von außen über Steuergriffe steuernde Signale eingegeben werden, erfolgt hierdurch ein direkter Eingriff in die hydraulische Steuerung des Systems, indem Ventile geöffnet werden, durch die hydraulische Flüssigkeit einem die Waffenlagerung bewegenden Stellmotor zugeführt wird. Während der durch von außen eingegebene Signale erfolgenden Waffensteuerung, die über die Steuergriffe manuell erfolgt, wird die eigentliche Stabilisiereinrichtung hinsichtlich ihres stabilisierenden Einflusses ausgeschaltet. Damit entfallen für den Zeitraum des manuellen Steuerungsvorganges sämtliche mit der Rieht- und Stabilisiereinrichtung verbundene Vorteile, nämlich eine genaue und betriebssichere Stabilisierung.

Besondere Probleme ergeben sich bei auf Landfahrzeugen angebrachten Rohrwaffen, da dort recht häufige und relativ große Bewegungsamplituden sowie Resonanzerscheinungen auftreten, die die Genauigkeit und das Ansprechverhalten derartiger Einrichtungen beeinflussen. Die Einrichtung muß einen genügend großen Dynamikbereich sowie den erforderlichen Frequenzgang haben, um einerseits sehr empfindlich und genau arbeiten zu können und um andererseits auch schnelle Bewegungen, die bei der Fahrt über unebenes Gelände auftreten, ausgleichen zu können. Innerhalb sehr kurzer Zeiten müssen äußerst große Bewegungen durchgeführt werden können. Andererseits muß beim Verfolgen eines weiter entfernten Angriffszieles ein extrem langsames Nachführen möglich sein, wobei die Genauigkeit von größter Wichtigkeit ist, wenn Abweichungen infolge eines unebenen Geländes größere Wirkungen auf die Ausrichtung der Rohrwaffe haben. Trotz unterschiedlicher Einflüsse und Vorgänge bei den Höhen- und Seitenbewegungen ist es wichtig, daß die Rieht- und Stabilisiereinrichtung für beide Bewegungsrichtungen gleich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rieht- und Stabilisiereinrichtung der im Oberbegriff genannten Art so zu verbessern, daß stets eine genaue sowie betriebssichere Stabilisierung der Rohrwaffe möglich ist, und zwar auch im Falle einer von außen erfolgenden Eingabe von steuernden Signalen, wobei gleichzeitig eine zuverlässige, objektive Driftkompensation erfolgt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Rieht- und Stabilisicrcinrichtungdcr im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Weitere Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Rahmen der Erfindung werden somit die von außen eingegebenen, steuernden Signale mit den übrigen Signalen der Stabilisiereinrichtung kombiniert, um ein Stellsignal zu erzeugen. Dadurch können auch während einer beispielsweise manuellen Eingabe von Signalen die Stabilisierung und Driftkompensation beibehalten werden. Dieses ist wichtig, wenn die Rohrwaffe durch einen äußeren Eingriff schnell zu einer erwünschten neuen Position bewegt werden soll, und zwar unter lieibchaltung einer exakten Steuerung. Weil die Stabilisiereiiirichtung immer in Funktion bleibt, ist ferner cui schnelleres Verfolgen eines Zieles möglich. Da die Driftkompensiilion automatisch erfolgt, ist sie äußerst genau und von der Geschicklichkeit sowie persönlichen Einschätzung einer Bedienungsperson unabhängig. Dadurch werden Über- oder Unterkompensationen vermieden, und die

s Bedienungsperson kann wegen des automatischen Ablaufs ihre Aufmerksamkeit auf andere Dinge nchten.

Die von außen eingegebenen, steuernden Signale können über ein mechanisches Verstellen von mit

ίο Steuergriffen für den Richtschützen verbundenen Steuerpotentioraetern als elektrische Signale eingegeben werden. Durch die in bevorzugter Weise erfolgende Integration läßt sich eine exaktere Steuerung der Rohrwaffe erzielen. Neben einer stabilisierten Betriebsweise ermöglicht die Erfingung auch eine solche mit einem direkten mechanischen Eingriff in den Mechanismus für die Seiten- und Höheribewegungen. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung eine verbesserte Zielerfassung, ein schnelle-

2ü res Anlegen und Nachführen der >:ohrwaffe auf die richtige Zielposition ohne Gefahr eir^es Überschießens, ein günstigeres dynamisches Ansprechverhalten mit dem Ergebnis einer Verminderung von Obergangs- bzw. Einschwingfehlern und trotz Erleichterung d·- r manuellen Funktion des Richtschützen eine verbesserte Genauigkeit.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten, zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

.κι Fig. 1 in einer perspektivischen Teilansicht ein mit der erfindungsgemäßen Stabilisiereinrichtung ausgerüstetes Fahrzeug, wobei eine dargestellte Rohrwaffe seitlich und höhenmäßig verstellbar ist,

Fig. 2 in einer vereinfachten schematischen Blockdarstellung einen Teil der Einrichtung für eine Stabilisierungsachse,

Fig. 3 in einer schematischen Blockdarstellung die gesamte Einrichtung für ein seitliches und höl.-jnmäßiges Stabilisieren einer Rohrwaffe, und

4(i Fig. 4 in einem schematischen Blockdiagramm eine met_nanische und hydraulische Anordnung, die in Verbindung mit der Stabilisiereinrichtung verwendet wird.

In der perspektivischen Ansicht aus Fig 1 ist i'in Fahrzeug 10 dargestellt, das mit einer stabilisierten Rohrwaffe 11 ausgerüstet ist und einen Drehkranz 12 sowie einen Fahrzeugrumpf 13 aufweist. Die Rohrwaffe 11 kann in bezug auf den Drehkranz 12 im Höhenwinkel verstellt werden, während der Drehkranz

5(i in bezug auf den Fahrzeugrumpf 13 zur seitlichen Verstellung drehbar ist. Die kombinierte Bewegung ermöglicht ein Ausrichten der Rohrwaffe 11 auf ein entferntes Angriffsziel. Der Drehkranz und der Fahrzeugrumpf bilden den Stützaufbau für die Rohrwaffe und sind gemeinsam durch den herkömmlichen Antrieb des Fahrzeugs 10 bewegbar. Dieses ist von einem Fahrer in jeder Richtung des Untergrunds steuerbar, und zwar direki zum Angriffsziel oder unter einem bestimmten Angnffswinkel hierzu.

mi Wie bei einer herkömmlichen Anordnung ist die Rohrwaffe 11 zum Erzielen einer begrenzten bogenförmigen Schwenkbewegung in bezug auf den Drehkranz 12 in einer entsprechenden Waffenlagerung 14 befestigt. Die Waffenlagerung 14 wird von einem im

(.5 Drehkranz drehbar angebrachten Lagerzapfen 16 gehalten und hält ihrerseits die darauf angebrachte Rohrwaffe 11. An ihr sind ferner mitbewegbare Wendekreisel 18. 19 befestigt, die auf höhenmäl.iit>e und

seitliche Bewegungen der Rohrwaffe 11 ansprechen. An der Waffenlagerung 14 ist ferner ein Zahnradsegment 20 befestigt, das in ein Ausgangsritzel eines Getriebes mit einem hydraulischen Stellmotor eingreift, der seinerseits einen Flüssigkeitsantrieb von einer Stabilisiereinrichtung oder über eine manuell eingeführte Strömung in nachfolgend noch näher beschriebener Weise erhält. Bei einer vollständig mechanischen Betriebsart kann ein manuell betätigtes Handrad über einen >Nicht-Zurück<- bzw. Sperrmechanismus und ein geeignetes Untersetzungsgetriebe in das Ausgangsritzel eingreifen.

Entsprechend ist der Drehkranz 12 des Fahrzeugs 10 zum Erzielen einer seitlichen bzw. Rotationsbewegung um eine weitgehend vertikale Achse in herkömmlicher Weise auf dem Fahrzeugrumpf 13 befestigt. Der Bewegungsmechanismus enthält ein Ringzahnrad und ein von einem hydraulischen Stellmotor einer Stabilisierung der Rohrwaffe 11 in einem Inertialbezugssystem darstellen, sind Wendekreisel auch auf dem Drehkranz und dem Fahrzeugrumpf zum Bilden zusätzlicher Eingänge für die einzelnen Servoantriebssystemc der entsprechenden Steuerungsachseii befestigt, und zwar in Anpassung an die Bewegung des Stützaufbaues des Fahrzeugs 10 über den Untergrund gemäß Führung durch den Fahrer. Es ist erwünscht, daß die Stabilisiereinrichtung einen extrem

in hohen Gewinn hinsichtlich einer schnellen und empfindlichen bzw. feinfühligen Bewegung der Rohrwaffe 11 aufweist, und die von den Wendekreiseln auf dem Stützaufbau abgeleiteten Signale werden als Eingänge der Stabilisiereinrichtung zugeführt, um deren An-

i< sprechverhaltcn und die Genauigkeit für das Servosystem zu verbessern.

Die Wendekreisel am Drehkranz und Fahrzeugrumpf sind an geeigneten Teilen des Fahrzeugs 10 be-

äJlgciricuci'icS sjciiiCinj SwWic ein fAÜÄgäiigäiiiZvi, m> bei die Flüssigkeitsströmung über eine zweite Stabilisiereinrichtung entweder automatischer oder manuell gesteuerter Betriebsart nach der vorhergehenden Beschreibung empfangen wird. Ferner ermöglichen eine Handkurbel und ein geeigneter mechanischer Antriebsmechanismus eine manuelle Steuerung der Scitenbewegung des Drehkranzes 12.

Die mit der Waffenlagerung 14 mitbewegbaren Wendekreisel 18,19 können herkömmliche Einheiten zum Erzeugen elektrischer Ausgangssignale sein, die der Bewegung des Aufbaues, auf dem sie befestigt sind, entsprechen. Bei dieser Ausführungsform sind die Wendekreisel 18, 19 zum Anzeigen der Höhen- und Seitenbewegungen rechtwinklig zueinander ausgerichtet, um Waffenbewegungssignale in jeder Koordinatenachse zu bilden. Die Wendekreisel sind über der Stabilisiereinrichtung zur Bewegungssteuerung der Waffenlagerung 14 sowie des Drehkranzes 12 darstellt und der zur Aufrechterhaltung der Waffenausrichtung auf eine entfernte, von dem Richtschützen des Fahrzeugs 10 ausgewählte Position dient.

Der Richtschütze gibt entsprechende Befehle durch Betätigen von Steuergriffen, die mechanisch am Hydrauliksystem zum manuellen Steuern der Flüssigkeitsströmung zu den entsprechenden Stellmotoren und gleichzeitig an Steuerpotentiometern zum Ableiten elektrischer Signale für ein abwechselndes Steuern von der Stabilisiereinrichtung angeschlossen sind. Derartige Steuerelemente sind in den Fig. 2 bis 4 schematisch angedeutet, wobei jedoch irgendein geeigneter Mechanismus und entsprechende Steuervorrichtungen für diese Funktion anwendbar sind.

In der stabilisierten Betriebsart mit geeigneten Verriegelungen führt die Verstellung der Steuergriffe in jeder Achse zu einem Ausgangssignal nur von den elektrischen Steuerelementen, d. h. den Steuerpotentiometenn, wobei diese Elemente der Steuerungseinrichtung eine proportionale Geschwindigkeit befehlen. Der durch das Zielgerät blickende Richtschütze erkennt jede Verlagerung zwischen seiner Sichtlinie sowie dem gewünschten Ziel und verstellt seine Steuereingriffe zur entsprechenden Neuorientierung der Stabilisiereinrichtung, und zwar durch Drehen eines Steuergriffs in der Richtung, in der er die Sichtlinie seitlich zu verlagern wünscht, und durch Kippen desselben Steuergriffs in der Richtung, in der er die Sichtlinie höhenrnäßig verstellen möchte.

Während die an der Waffenlagerung 14 befestigten Wendekreisel die primären Elemente zum Erzeugen f vtsv ι ti ana ν ι vim ι ΐΛνιιν

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gnale entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeil des Aufbaus in der Elevations- und Transversalebene Diese Wendekreisel sind ebenfalls elektrisch mit dci Stabilisiereinrichtung verbunden und arbeiten während der stabilisierten Betriebsart des Fahrzeugs.

In Fig. 2 ist in verienfachter Form die Stabilisiereinrichtung dargestellt, wobei die notwendigen Elemente an.-.izeigt sind, die zur transversalen Stabilisierungsachse gehören. Hierzu gehört ein Stcucrpotentiometer 24, das die mit den Steuergriffen de« Richtschützen verbundene Vorrichtung darstellt, welche ein gewünschtes Befehlssigna! für die Rohrwaffe bildet, damit der Richtschütze eine Einstellung auf da? Angriffsziel vornehmen kann. Der Ausgang des Steuerpotentiometers 24 stellt ein Signal dar. das die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit der Rohrwaffe 11 anzeigt und zu ersten sowie zweiten Summiereinheiten 25, 26 geführt wird, welche zum algebraischer Aufsummieren zugeführter Signale dienen.

Die Positionsrückführung für die Stabilisiereinrichtung wird vom Waffen-Wendekreisel 27 abgeleitet der einen der an der Waffenlagerung 14 befestigter Wendekreisel 18, 19 darstellt und der ein Steuerausgangssignal als zweites Signal der ersten Summiereinheit 25 zuführt. Das kombinierte Ausgangssignal wird dann einem Integrator 28 zum Erzeugen eines Signals zugeführt, das proportional zur Winkellage der Rohrwaffe 11 gegenüber der befohlenen Ausrichtungslinie ist. Dieses Signal wird dann über eine Leitung 29 zt einem primären Summierverstärker 30 zum Bilden eines Signals geleitet, das über eine Leitung 31 zum Γ :rvoventil 32 für eine Steuerung des hydraulischer Stellmotors geführt wird, der den Drehkranz in transversaler Richtung antreibt.

Ein linearvariabler Differentialwandler (LVDT) 3A dient als Fühler für ein an dem Servoventilgehäusc befestigtes Servoventil 32 zum Erzeugen eines dei Verlagerung der Spule der zweiten Stufe proportionalen elektrischen Signals, das über eine Leitung 35 einem Eingang der zweiten Summiereinheit 26 zugeführt wird. Ein weiteres Rückführungssignal für die Servoschleife wird in einem mit dem hydraulischer Stellmotor, der als Servobetätigungsglied dient, gekoppelten Tachometer 36 abgeleitet, wobei ein zui Stell- bzw. Winkelverlagerungsgeschwindigkeit de: Stellmotors proportionales elektrisches Signal erzeug wird, das einem Eingang einer dritten Summiereinheii 38 zugeführt wird. Im Servosystem befindet siel·

ebenfalls ein Fahrzeugrumpf-Wendekreisel 39, der auf dem Fahrzeug zum Erzeugen eines elektrischen Signals befestigt is(, das proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Aufbaues ist und über einen zweiten Eingang der dritten Summiereinheit 38 zugeleitet wird. Wie es noch genauer beschrieben wird, werden die Sigp".!e des Tachometers 36 und des Fahrzeugrumpf- Wendekreisel 39 entgegengesetzt zugeführt, so daß auf der Leitung 40 ein Differenzsignal erscheint, das einer Differenziereinrichtung 4? zum Erzeugen eines Besehleunigungssignals auf einer Leitung 42 zugeführt wird, welches seinerseits zum F ι zeugen des Steuersignals für das Servoventil 32 zum .Summierverstärker 30 geleitet wird, das Differenzsignal auf der Leitung 40 wird ebenfalls einem Eingang der zweiten Summiercinhcit 26 eingegeben, die dadurch auf einer Leitung 44 ein resultierendes Geschwindigkeitssignal ableitet und zum Summierverstärker 30 führt, wobei das resultierende Signal eine Funktion der Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Aufbaues, auf dem der Fahrzeugrumpf-Wendekreisel 39 befestigt ist, und der Geschwindigkeit des Hydraulikservobetätigungsgliedes ist.

Dem vierten Eingang des Summierverstärkers 30 svird über eine Leitung 45 das von einem Driftpotentiometer 46 erhaltene Driftsignal eingegeben, wodurch eine automatische Driftkompensation erfolgt, die Abweichungen und Änderungen im Nullpunkt der System komponenten kompensiert.

Der Richtschütze blickt während des Betriebes der Stabilisiereinrichtung durch sein Sichtgerät und erkennt eine Verlagerung zwischen der Sichtlinie und dem gewünschten Angriffsziel. Daraufhin verlagert er seine Steuergriffe und dementsprechend das Steuerpotentiometer 24, um eine proportionale Geschwindigkeit des Steuerungssystems als Korrektur für die Ausrichtung der Rohrwaffe 11 einzugeben. Im zentralen Bereich ist das Steuerpotentiometer 24 mit einer geringen Empfindlichkeit ausgebildet, wodurch der Richtschütze genau ein sich bewegendes Ziel verfolgen und auf ein stationäres Ziel anlegen kann, und zwar ohne Gefahr eines Uberschießens. An jedem Verschiebungsende des Steuerpotentiometers 24 nimmt die Empfindlichkeit progressiv zu, so daß der Richtschütze das System schnell zum Erfassen eines Ziels nachführen kann.

Um die durch das Steuerpotentiometer 24 eingegebene notwendige Geschwindigkeit zu bewirken, muß das Servoventil 32 um einen geeigneten Wert verlagert werden, damit die gewünschte Strömung zum hydraulischen Stellmotor entsteht. Die resultierende Drehung des Stellmotors führt über eine mechanische Kopplung mit dem Zahnkranz, der mit dem Drehkranz 12 verbunden ist, zu einem Antreiben des letzteren mit der gewünschten Geschwindigkeit zwecks Erzielens der Korrektur. Der linearvariable Differentialwandler auf dem Servoventil 32 ist ein elektrischer Positionsfühler zum Erzeugen einer zur Richtung und Größe der Strömung vom Servoventil 32 proportionalen Ausgangsspannung. Das an dem hydraulischen Stellmotor befestigte Tachometer 36 sorgt für ein zur Drehrichtung und zur Stell- bzw. Winkelgeschwindigkeit des Stellmotors proportionales Ausgangssigna]. Beide Glieder befinden sich in der Rückführungsschleife und erzeugen Signale zum Hemmen der Systembewegung. Diese Signale werden in den Summiereinheiten 38 und 26 zusammengefaßt, um auf der Leitung 44 ein Geschwindigkeitssignal zu erzeugen.

Die ebenfalls zur Summiereinheit 26 geleitete Spannung des Steuerpotentiometers 24 muß abgeglichen werden, damit sie gleich der Summe dieser zwei Signale bei der gewünschten Systemgeschwindigkeit ist, um ein Gleichgewicht zu erzielen. Ferner muß die Spannung vom Steuerpotentiometer 24 dem Ausgangssignal des Waffen-Wendekreisels 27 entsprechen, so daß das System mit der gewünschten Nachführgeschwindigkeit verlagert werden kann. Auf diese

κι Weise sind die Eingaben des Richtschützen mit dem Steuerungssystem synchronisiert.

Störgrößen des Fahrzeugrumpfs 13 aufgrund der Steuerung und der Auflagekräfte infolge einer Bewegung über Land führen zu einer Verlagerung der

υ Sichtlinie vom Ziel. Damit die Stabilisiereinrichtung diese Abweichungen ausgleicht, müssen der Drehkranz 12 und die Waffenlagerung 14 in ihrer eigenen Stabilisiereinrichtung mit einer Geschwindigkeit bewegt werden, die gleich und entgegengesetzt zu diesen

2(i Eingangsstörungen ist. Hierzu und zum Erzielen eines Systems mit einem hohen Grad an Genauigkeit wird die Ausgangsspannung des an der Waffenlagerung befestigten Waffen-Wendekreisels 27 zum Erzeugen einer Referenzlage elektrisch integriert, um die das System arbeitet. Die Systemkomponenten sollten ferner so ausgewählt sein, daß die resultierende Positionsschleife mit größtmöglicher Verstärkung stabil arbeitet, was notwendig ist, da die notwendige Positionsabweichung zum Erzeugen einer Geschwindigkcit des Servobetätigungsgliedes umgekehrt proportional zur Verstärkung der Positionsschleife ist.

Zum weiteren Vergrößern der Systemverstärkung sind zusätzliche Komponenten zum Verbessern der Dämpfung vorgesehen. Diese enthalten den linearva-

^ riablen Differentialwandler (LVDT) 34 auf der zweiten Stufe des Servoventils 32 und das an dem hydraulischen Stellmotor befestigte Tachometer 36. Der Differentialwandler bildet ein genaues lineares Langhubventil mit extrem hohem Druckgewinn, während

an das Ausgangssignal des Tachometers 36 in der Rückführung sowohl direkt als Geschwindigkeitssignal wie auch durch Differentiation desselben als eine zur Beschleunigung des Motors proportionale Spannung benutzt wird. Diese Kompensationsrückführungen ermöglichen eine Vergrößerung der Verstärkung der Positionsschleife und damit eine Verbesserung der stationären Genauigkeit des Systems, jedoch auf Kosten einer Reduzierung des dynamischen Ansprechverhaltens des Systems.

so Das reduzierte dynamische Ansprechverhalten begründet Einschwing- bzw. Übergangsfehler, die größer als erwünscht sind. Zur Reduzierung dieser Fehler auf ein annehmbares Niveau werden zusätzliche an dem Fahrzeugrumpf und dem Drehkranz befestigte Wendekreisel benutzt. Der Fahrzeugrumpf-Wendekreisel 39 erfaßt die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrampfes 13 in der Ebene des Ringzahnrads als Ergebnis einer Steuerung durch den Fahrer. Der Wendekreisel am Drehkranz nimmt die Winkelgeschwindigkeit des Drehkranzes 12 in der Ebene der Waffenlagerung aJs Ergebnis von Neigungs- oder Rollvorgängen von der Aufhängung und dem Boden auf.

So wird die Ausgangsspannung des Fahrzeuges rumpf-Wendekreisels 39 so abgeglichen, daß Störgrößen des Fahrzeugs 10 Spannungen erzeugen, die gleich der Summe der Ausgangssignale des Differentialwandler:-. 34 (LVDT) und des Tachometers 36 sind,

wenn der hydraulische Stellmotor sein Ausgangsglied mit einer Geschwindigkeit dreht, die gleich und entgegengesetzt der Störgeschwindigkeit ist. Zusätzlich wird das Signal des Fahrzeugrumpf-Wendekreisels 39 dem Signal des Tachometers 36 in einer solchen Weise aufaddiert, daß 'lic Wirkungen der Beschleunigungsrückführung als Ergebnis der Fahrzeugstörung eliminiert werden. 2s ist theoretisch kein ständiger Fehler in der Position des Waffen-Wendekreisels 27 erforderlich, um das geforderte Ansprechen hervorzuru- w fen. Statt dessen vollziehen die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsbefehle vom zusätzlichen Fahrzeugrumpf-Wendekreisel 39 in der offenen Schleife diese Funktion. Für die Positionsschleifc ist es lediglich notwendig, dynamisch mit den Fehlern im System aufgrund des Fehlabgleichs, der Systemdynamik und der zahlreichen Systemnichtlinearitäten fertig zu werden und die notwendige stationäre Genauigkeit zu erzielen.

Die durch das Driftpotentiometer 46 eingeführte :n automatische Driftkompensation wird zum Ausgleich der Hysterese und Reibung in den Waffen-Wendekreiseln und der Versetzungen in den Demodulatoren und Integratoren benutzt, die eine Drift von der gewünschten Sichtlinie begründen. Die automatische Driftsteuerung besteht aus einem geeigneten, vom Richtschützen betätigten Ein-Aus-Kreis, den Driftpotentiometern 46 und einer magnetspulenbctätigten Bremse sowie einem Kupplungsmechanismus. Wenn das Fahrzeug im Betrieb zur Ruhe kommt, kann die m> Bedienungsperson die Kupplung mit Energie versorgen und durch Drücken eines Rückstcllknopfes für eine begrenzte Zeit einen Eingriff des Driftpotentiometers 46 mit der Ausgangswellc des hydraulischen Stellmotors einleiten. Wenn in dieser Zeit eine Drift des Systems auftritt, wird jegliche Motordrehung mit dem Driftpotentiometer 46 zum Erzeugen eines Signals gekoppelt, das demjenigen, welches die Drift begründet, entgegengesetzt ist. Wenn der Ausgang des Driftpotentiometers 46 ständig an den Summierverstärker 30 gekoppelt ist, kommt der Motor zur Ruhe, sofern die Signale eine gleiche Größe haben. Bei Freigabe des Rückstellknopfes werden die Kupplung und das Driftpotentiometer 46 mittels einer federbelasteten Bremse mechanisch in dieser Position verriegelt. Bei einer Driftsteuerung bilden der Stellmotor und das Driftpotentiometer 46 einen zusätzlichen Integrator im System, der jegliche Drift ausgleicht und dann diese Ausgleichsspannung genau bis zur nächsten Zeit hält, zu der die Driftsteuerung bctäligt wird.

Unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm aus Fig. 3 ist ein Verständnis der gesamten Stabilisiereinrichtung einer auf einem Fahrzeug befestigten Rohrwaffe möglich. Die Einflüsse auf das System sind durch die mit Schütze 48, Fahrer 49 und Gelände 50 bezeichneten Blöcke dargestellt, wobei die letzten beiden über die Steuerung 51 und die Aufhängung 52 des Fahrzeugs Eingänge für den Fahrzeugrumpf 54 bilden, der seinerseits den Drehkranz 55 drehbar trägt; der letztere trägt wiederum die Waffenlagerung 56 zum Bewegen der Rohrwaffe 57. Hierdurch wird ebenfalls ein Ziel- oder Sichtgerät 58 bewegt, das ein Glied zur Rückführung zum Richtschützen 48 bildet, wie es durch die Linie 59 angezeigt ist. Der Riehtschütze 48 betätigt unabhängig die Höhen- und Seitensteuerungen in Form von Steuerpoteraiometern 60, 61, welche proportionale Geschwindigkeitsbefehle erzeugen, während der Fahrzeugrumpf-Wendckreisel 62, der Orehkranz-Wendekreiscl 64 und die WEiffenlagerung-Kreisel 65, 66 kontinuierliche Rückführsignale entsprechend der Bewegung der jeweiligen Elemente bilden. Der Waffenlagerung-Stellmotor 67, der vom Servoventil 68 beeinflußt wird, und der Drehkranz-Stcllmotor69, der von seinem Servoventil 70 beeinflußt wird, sind mechanisch über geeignete Untersetzungsgetriebe 71, 72 angekoppelt, um den Antrieb der Waffcnlagerung 56 und des Drehkranzes 55 zu bilden.

Bei den Gliedern der Höhenstabilisierungsachse entsprechende Elemente der Seitenstabilisierungsachse sind mit denselben Hinweiszahlen mit dem An hang eines >/)< bezeichnet - bildet ein Ventilpositionsfühler 74« ein zur Strömlingsgröße durch das Servoventil 68 proportionales Signal. Ein Tachometer 75« ist zum Erzeugen der Winkelgeschwindigkeitshzw. Stcllsignale mit dem hydraulischen Stellmotor 67 gekoppelt. Einem Integrator 76« und einer Differenziereinrichtung 77« werden Eingangssignale in der dargestellten Weise zugeführt, wobei geeignete Siiinmicreinheiten 78«, 79«, 80«, 81« in einer Weise benutzt werden, die derjenigen der Beschreibung von Fig. 2 ähnelt, welche in vereinfachter Weise eine Achse des Stabilisierungssystems darstellt.

Die automatische Driftsteuerung bzw. -kompensation ist unabhängig für jede Stabilisierungsach.se vorhanden. Sie enthält ein Driftpotentiometer 82« zum Erzeugen eines Korrcktursignals, eine Kupplung 84« zum Koppeln der Welle des Driftpotentiometers 82« mit der Ausgangswellc des Stellmotors 67, eine Magnetspule 85« zum Betätigen der Kupplung 84« und einen manuell betätigten Rückstellknopf. Die in Fig. 3 dargestellten Summiercinhciten 78«-81« sind nur geringfügig gegenüber denjenigen aus Fig. 2 abgewandelt, die ein vereinfachtes Schema des Systems wiedergibt; es wird jedoch dieselbe Funktion erzielt, d. h. die Signale vom Tachometer 75a und vom Drehkranz-Wendekreisel 64 werden in der Summiereinheit 81« entgegengesetzt zusammengefaßt, während der Ausgang des Driftpotentiometers 82« über die Summiereinheit 78« zum Integrator 76« geführt wird, und zwar vor einer Zuführung zum Summicrverstärker 88«, wobei solche Signaländerungen klein sind und durch geeignete Impedanznetzwerke und ähnliches leicht ausgeglichen werden.

So kann die Ausrichtung der Rohrwaffe 57 nach Aufstellung derselben trotz vom Fahrer 49 oder vom Gelände 50 herrührender Einflüsse aufrechterhalten und vom Richtschützen 48 kontinuierlich geändert werden, der eine visuelle Korrektur beim System anwendet. Es ist ferner bemerkenswert, daß die Stabilisiereinrichtung hilfsweise oder aus Sicherheitsgründen auch mit einer vollständig mechanischen oder hydromechanischen Betriebsweise zum Ausrichten der Rohrwaffe 57 kompatibel ist, wodurch der Richtschütze 48 die Rohrwaffe im Bedarfsfall manuell ausrichten kann.

Fig. 4 zeigt den mechanischen und den elektrohydraulischen Teil des Steuerungssystems. Dieselben mit dem Steuerpotentiometer 24 aus Fig. 2 und dem Höhenbewegung-Steuerpotentiometer 60 sowie dem Seitenbewegung-Steuerpotentiometer 61 aus Fig. 3 gekoppelten Steuergriffe 90 sind mechanisch mit einem Seitensteuerungsventil 91 und einem Höhensteuerungsventil 92 gekoppelt, die für eine Flüssigkeitsströmung zu entsprechenden Hydraulikmotoren

93α und 93b sorgen. Mittels geeigneter Kupplungen 94a und 947) sowie Untersetzungsgetriebe 95a und 95/7 kann die Ausgangsbewegung dem Ringzahnrad 96 für den Drehkranz 12 des Fahrzeugs 10 und dem Zahnradsegment 97 zum Steuern der Höhenausrichtung der Waffenlagerung 14 sowie der darauf befestigten Rohrwaffe 11 zugeführt werden. Die Energie für das System wird von einer Fahrzeug-Gleiehspannungsquelle 100 mittels eines Leistungsrelais 101 zum Antreiben eines Gleichstrommotors 102 erzielt, der wiederum eine Pumpe 103 antreibt. E^-Iiη Druckminderungsventil 104, ein Druckspeicher 105, ein Druckregler 106 und ein Druckschalter 107 werden in herkömmlicher Weise benutzt, um Flüssigkeit an ein Auswahlventil 108 zu liefern, das wiederum mit den Steuergriffen 90 und gemäß Darstellung mit den Servoventilen 68, 70 der Stabilisiereinrichtung gekoppelt ist.

Es if.! ei;; Paar vo:i Schaltern !!Or; i::;d 110/» für den Richtschützen zum Steuern von Magnetspulen 111« und ILl/' vorgesehen, die ihrerseits Kupplungen 112a und 112/) zum Auswählen der hydromcehanischcn oder mechanischen Betriebsarten zum Antreiben der Rohrwaffe steuern. Dieses System enthält ein Paar von Handkurbeln 114a und 114/) für die Seiten- und Höhenbewegungsmechanismen. Die Handkurbeln 114a und 114/) sind üb, >Nieht-Zurüek<-Voirichtungcn 115a sowie 115/' und die magnetspulenbetätigten Kupplungen 112" sowie 112/' zum Antreiben der Untersetzungsgetriebe 95a sowie 95/' und daher des Ringzahnrads 96 und des /ahnradsegments 97 mit dem Ergebnis einer Bewegung der Rohrwaffe angekoppelt.

Beim hydraulischen Steuerungshetrieb weiden die hydraulischen Seiten- und Höhensteuerungsven ile <)1 und 92 bei einer Verstellung der Steuergriffe 90 in jeder Achse betätigt, wobei diese Ventile profilierte Meßdüsen zum Erzielen eines solchen Ausgangssignals aufweisen, das demjenigen der SeueipotentioineteröO, 61 ähnelt. Bei den im Zentrum geschlossenen Vierwegeventilen der Seiten- und Höhensteuerungsventile 91, 92 ist die Änderungsrate der Dosierfläche um das Zentrum herum sehr gering, wodurch der Richtschütze das bewegte Angriffsziel genau verfolgen kann und wodurch ein Anlegen auf ein stationäres Ziel ohne Gefahr eines Überschießens möglich ist. Die Änderungsrate der Dosierfläche nimmt an den Enden der Ventilverstellung progressiv zu, so daß der Richtschütze das System schnell nachführen kann, um anfänglich ein Ziel zu erfassen oder zu einem anderen Ziel überzuwechseln. Die Axialkolben-Hydraulikmotoren 93a und 93b betätigen den Drehkranz und die Waffenlagerung über die Kupplungen 94a, 94/) und die Untersetzungsgetriebe 95a,

in 95/), und zwar entsprechend den Eingabendes Richtschützen mit Geschwindigkeiten, die proportional /11 der Verstellung der Steuergriffe sind.

Wenn der Richtschütze eine Änderung der Sichtlinie wünscht, drückt er die Schalter 110a und 110/' nieder, die mit den Steuergriffen 90 einteilig ausgebildet sind, um wahlweise die Magnetspulen 11 Iu 111 ti 111/' zu betätigen und um eine oder beide hydraulisch betätigten Kupplungen 94a und 94/) eingreifen zu las-

Q,i.. ,,„.1 au,

:n Hydraulikmotoren 93a und 93/) mit den Untersetzungsgetrieben 95a und 95/), während die Kupplungen 112a und H2/> die Vorrichtungen 115a und 115/' sowie die Handkurbeln 114a und 114/' abtrennen so daß die Hydraulikmotoren 93a und 93/' dann das

:> Zahnradsegment 97 oder das Ringzahnrad 96 als Funktion der Verstellung der Steuerventile antreiben können, wobei die Kupplung als Überlastsicherung arbeitet.

Bei der manuellen Betriebsweise des Sxstems

■η trennt eine Feder in den Kupplungen 94</ und 94/> die Hydraulikmotoren 93a und 93/' von den Untersetzungsgetrieben 95<; sowie 95/' und läßt die ^Nichi-Zurück <-Vorrichtungen 115a, 115/' und Handkii'-beln 114a, 114/) eingreifen, was für den Fall gilt, daß

.!? die Schalter 110a sowie 110/) nicht betätigt sind Die ^Nicht-Zurück«-Vorrichtungen 115a und 115/' wirken als Bremse, indem sie den Ausgang an einem rückwärts gerichteten Antreiben der Handkurbeln 114(i und 114/) hindern. Dagegen wirken die Kupplungen 112a und 112/) als Überlastsicherungen. Die Handkurbeln 114a und 114/) erlauben dem Richtschützen ein exaktes Positionieren des Dichkrar-es oder der Waffenlagerung, wobei jed.ich die VersK II-gesehwindigkeit durch die physische Ausganus.^istiwiji der Bedienungsperson begrenzt ist.

Hier/u .i Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Rieht- und Stabilisiereinrichtung für eine auf einem Fahrzeug angebrachte Rohrwaffe, die hohen- und seitenrichtbar auf einem Drehkranz angeordnet ist, mit zwei Paaren von Wendekreiseln, die die Bewegung von Waffe und Fahrzeug in der Höhen- und Seitenricbtebene messen, mit je einem an der Rohrwaffe angeordneten Wendekreisel zur Messung der Höhen- und Seitenbewegung und mit zugehörigen Wendekreiseln am Drehkranz und am Fahrzeugrumpf, wobei die Ausgangssignale eines die Höhen- und Seitenbewegung messenden Wendekreiselpaares über Signalmodifizierungseinrichtungen jeweils ein Servoventil eines hydraulischen Stellmotors für die Höhen- und Seitenbewegung steuern, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) jeden» Stellmotor ist ein der Stellgeschwindigkeil proportionale Signale abgebendes Tachometer (75a, 756) zugeordnet,

b) eine Summiereinrichtung (81a, 816) kombiniert die von den Wendekreiseln am Rumpf (54) bzw. am Drehkranz (55) abgegebenen Signale mit dem Tachonietersignal zu einem Kombinationssignal,

c) eine Differenziereinrichtung (77a, 766) erzeugt aus dem Kombinationssignal ein Beschleunigungssignal,

d) ein Gc'^t (74a, 746) erzeugt ein Signal entsprechend der Stellung des Servoventils,

e) ein Summierverstärker (88a, 88b) kombiniert die entsprechend den Merkmaien a) bis d) erzeugten Signale mit von außen eingegebenen Signalen zu einem Stellsignal,

f) eine automatische Driftkompensationseinrichtung ist am Eingang des Summierverstärkers angeschlossen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein manuell einstellbares Steuerpotentiometcr (24; 60, 61) zum Erzeugen elektrischer Signale entsprechend der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit und eine Summicrcinhcit (25; 78a, 786) zum Kombinieren der Signale des Steuerpotentiometers mit den Signalen des Wendckreisels (27; 65, 66) an der Waffcnlagerung (14; 56) und zum Einleiten in einen Integrator (28; 76a, 77b) vorgesehen sind, wobei die Signale des Steuerpotentiometers getrennt der Summiereinheit (25;78a, 78b) zugeführt werden, um dem dem Servoventil (32; 68,70) zugeleiteten Stellsignal ein manuelles Einstcllsignal zu überlagern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftkompensationseinrichtung ein einstellbares Driftpotentiometer (82a, 826)zum Erzeugen von Driftsignalen für ein korrigierendes Kompensieren von Abweichungsfchlern, Reibungseffekten und ähnlichem aufweist, wobei die Dnftsignalc der Summiereinheit (78«, 786)zum Aufsummicren mit dem kombinierten Signal und zum Steuern des Servoventils (68. 70) zugeführt werden.

4 Hinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendekreisel (64, 62) am Drehkranz bzw. [-"ahrzeugrumpf so orientiert ist, dall or auf die Kohtwaffenposition

verändernde Einflüsse, wie sie vom Wendekreisel (65, 66) an der Waffenlagerung erfaßt werden, anspricht,

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Tachometers (75a, 756) der Summiereinrichtung (81a, 816) und damit dem Summierverstärker (88a, 886) zum Steuern der Motorlaufcharakteristik zugeführt werden.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszustrom des hydraulischen Stellmotors (67, 69) mittels des Servoventils (68, 70) als Funktion des kombinierten Stellsignals von dem Summierverstärker (88a, 886) steuerbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kombinationssignal bildenden Summiereinrichtung (81a, 816) eine weitere Summiereinrichtung (79a, 796,80a, 806) nachgeschaltet ist, die die Ausgangssignale der vorgeschalteten Summiereinrichtung (81a, 816) sowie des Gebers (74a, 746) und vom Richtschützen manuell eingegebenen Befehlssignale zum Zuführen zum Summierverstärker (88a, 886) kombiniert.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftkompensationseinrichtung eine geschlossene, fehlerkompensierende Regelschleife aufweist, ferner ein mit dem Stellmotor (67, 69) gekoppeltes Mittel zum Anzeigen der beeinflußten und unbeeinflußten Zustände desselben, ferner einen Wandler (82a, 826) zum Bilden eines elektrischen Signals in Abhängigkeit seiner mechanischen Änderung, ferner eine Koppeleinrichtung (84a, 846), die in Abhängigkeit eines elektrischen Signals den Wandler an den Stellmotor ankuppelt, ferner einen manuell betätigten Rückstellknopf zum Beeinflussen der Koppeleinrichtung, um Motoi.ibweichungen aufgrund eines Versetzungsfehlers, einer Drift und ähnlichem abzutasten, und eine das elektrische Signal des Wandlers ständig als Driftkompcnsationssignal zum Summierverstärker (30; 88a, 886) leitende Einrichtung.

^l>. Einrichtung na.'h Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein Driftpotentiometer (46) und die Koppclcinrichtung eine den Stellmotor sowie das Driftpotentiometer verbindende, magnetspulcnbetätigte Kupplung (84a, 846) sind.