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Mechanisch und elektrisch autonome Radar-Sender-Einheit für den Einbau
in gepanzerte Räume.
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Die Erfindung betrifft eine mechanisch und elektrisch autonome Radar-Sender-Einheit
für den Einbau in gepanzerte Räume insbesondere in gepanzerte Kettenfahrzeuge.
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Der Aufbau von Radaranlagen erfordert im allgemeinen spezielle Massnahmen
zur Kühlung, Abschirmung und Ueberwachung des Senders. Bei stationären Anlagen sind
die verschiedensten Senderaufbauten möglich und auch bekannt. Mobile Anlagen, insbesondere
Hochleistungs-Radaranlagen für Impulsbetrieb erfordern auf Grund der räumlichen
Beschränkungen besondere Vorkehrungen, damit die thermische Belastung des Senders
oder der weiteren, zum Betrieb der gesamten Anlage erforderlichen Geräte, innerhalb
der zulässigen Grenzen bleibt.
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Die erwähnten Probleme treten in verstärktem Masse beim Einbau von
Radaranlagen grosser Leistung in gepanzerte Ketten fahrzeuge auf. Die vorgegebenen
Raumverhältnisse, mit den durch im Fahrzeug vorhandenen Wärmequellen, wie beispielsweise
Antriebsmotoren, Aggregate etc., sowie eine durch die Sonnenbestrahlung mögliche
zusätzliche thermische Belastung des gesamten Fahrzeuges erfordern bei der Konstruktion
eines entsprechenden Radarsenders neue Lösungswege. Wird ferner berücksichtigt,
dass beim betriebsmässigen, bzw. gefechtsmässigen Einsatz eines gepanzerten Kettenfahrzeuges
schockartige Belastungen der Bauteile, hervorgerufen durch z.B. über den Kettenantrieb
übertragene Schläge oder auch Schwingungsbelastungen, welche Schwingungsbelastungen
beispielsweise
durch das Antriebssystem entstehen können, auszuhalten sind, wird deutlich, dass
erfinderische Massnahmen zur Konstruktion eines betriebssicheren den Erfordernissen
des Einsatzes genügenden Radarsenders notwendig sind. Die beschränkten Raumverhältnisse
eines Panzerfahrzeuges erfordern zudem eine wartungsfreundliche Anordnung der einzelnen
Bau- und Untergruppen des Senders, wie auch entsprechende Mittel zur problemlosen
Integration des gesamten Senders im gepanzerten Fahrzeug. Besondere Beachtung verdient
hier, wiederum hauptsächlich aus Gründen des minimalen, verfügbaren Raumes, der
meist den Einsatz von Hebemitteln einschränkt oder verbietet, die Einhaltung eines
möglichst geringen Gesamtgewichtes der Sendeanlage.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, das Problem des Aufbaues eines für
den Einsatz unter den aufgezeigten Bedingungen funktionsfähigen Radarsenders zu
lösen. Besondere Beachtung findet dabei die wartungsfreundliche Zuordnung des Senders
zum gesamten Radarsystem sowie die entsprechende Anordnung der einzelnen, den Sender
bildenden Baugruppen.
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Eine erfindungsgemässe Radar-Sender-Einheit ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendereinheit aus quasi modularen Baugruppen aufgebaut ist, dass eine Grundplatte
mit Luftdurchlassöffnungen als Basis für eine zentrale, durch einen Blechkasten
kaminartig umschlossene Modulatorbaugruppe mit Kühlrippen und angebauter
Senderöhre
mit Abstimmechanismus dient, dass ein Hochspannungsgerät in einer Schubladeneinheit
mit Luftdurchlässen unter der Grundplatte angeordnet ist, dass die Modulatorbaugruppe
durch eine aufgesetzte Steuerungselektronikbaugruppe und Tragstangen zu einer starren,
selbsttragenden Montageeinheit mit diametral liegenden Befestigungsmitteln verbunden
ist und dass die durch die Modulatorbaugruppe gebildete Anordnung zur Konvektionskühlung
der gesamten Sendereinheit oder mindestens von Baugruppen der Sendereinheit eingesetzt
ist.
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Unter dem im Patentanspruch verwendeten Begriff der quasi modularen
Baugruppen wird folgendes verstanden: Funktionseinheiten mit einheitlichen, untereinander
entsprechend ihrer Zuordnung genormten Schraubverbindungen und dementsprechenden
Auflageflächen und Lochabständen. Ferner können diese Funktionseinheiten aus Gehäusen
mit schwingungsdämpfendem Material, wie z.B.
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Leichtmetallegierungen, gefertigt sein und somit einen selbsttragenden,
baukastenartigen Leichtbau ermöglichen.
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An Hand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Aus führungsbeispiel
einer erfindungsgemässen Sendereinheit eines Monopuls-Radargerätes beschrieben.
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Dabei zeigt Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Seite einer
Radar-Sender-Einheit.
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Fig. 2 ist eine Perspektiv-Darstellung der Sendereinheit Fig. 1.
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In Fig. 3 ist ein Xühlungssystem dargestellt.
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Fig. 4 zeigt eine Magnetronkühlung mittels separatem Ventilator und
Fig. 5 stellt die Modulatoreinheit der Fig. 1 mit seitlichen Anbauten dar.
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In Fig. 1 sind, vereinfacht dargestellt, wesentliche Sender-Baugruppen,
sowie deren gegenseitige Zuordnung ersichtlich.
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Eine Grundplatte 1 dient einerseits als Basis für eine Modulatorbaugruppe
2 und andererseits zur Befestigung eines Trägers 3.
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Der Träger 3 weist eine Zentrierhülse 4 auf. Ein Hochspannungsgerät
5 ist mittels Tragzapfen 6 und Befestigungsschrauben 7, 8 im Träger 3 vibrationssicher
angeordnet. An Modulatorbaugruppe 2 sind ein Magnetron 9 mit Frequenz skala 10 und
Abstimmechanismus 11 angebaut. Ein zur Steuerung von Abstimmechanismus 11 notwendiger
Servo-Verstärker 12 ist auf Grundplatte 1 aufgeschraubt. Ebenfalls mittels Schraubverbindungen
ist über der Modulatorbaugruppe 2 ein Aufsatz 16 mit einschiebbarer Steuerungselektronikbaugruppe
13 angebracht. Im Aufsatz 16 sind Tragstangen 14 mit in bekannter Weise seitlich
verschiebbaren Schrauben 15 vorhanden.
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Die Perspektiv-Darstellung Fig. 2 zeigt den kompakten Aufbau
der
gesamten Sendereinheit und verdeutlicht die schubladenartige Ausbildung von Hochspannungsgerät
5 und Steuerungselektronikbaugruppe 13. Positionen 5a und 13a zeigen schematisch
die entsprechenden Positionen 5 und 13 in herausgezogenem Zustand. Modulator 2 ist
mit aufgeschnittenem Blechkasten 2.1 und Kühlrippen 2.2. dargestellt. Ferner ist
ein Hauptventilator 50 und ein weiterer Ventilator 52 zur separaten Kühlung von
Magnetron 9 ersichtlich. Mittels selbstzentrierender Schraube 15 und einer ebensolchen,
im gegenüberliegenden Tragrohr vorhandenen Schraube sowie durch in diametral gegenüberliegende
Schraubenlöcher 20 und 21 einbringbare Schrauben lässt sich die gesamte Sendereinheit
fixieren und durch wenige, aus der Fig. 2 ersichtliche, elektrische Anschlüsse in
Betrieb setzen.
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Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Kühlsysteme mit durch Pfeile dargestellten
Luftstromrichtungen. Durch einen in Fig. 3 dargestellten, kaminartigen Blechkasten
2.1 entsteht ein freier Konvektions-Luftstrom von einer Eintrittsöffnung E im Träger
3 über Hochspannungsgerät 5, Luftdurchlassöffnung 1.1 in Grundplatte 1, Modulatorbaugruppe
2, Steuerungselektronikbaugruppe 13 zur Austrittöffnung A. Ein Blendenstück B bewirkt
eine horizontale Umlenkung von in der Konvektionsströmung aussen liegenden Stromfäden
und ergibt somit u.a. eine Kühlung eines Kühlkörpers K in der Steuerungselektronikbaugruppe
13. Diese Steuerungselektronikbaugruppe 13 weist weitere Luftaustrittsöffnungen
A01 und A02 auf. Durch Distanzstücke 40, 41 zwischen Modulatorbaugruppe 2 und Steuerungselektronikbaugruppe
13 entsteht ein Zwischenraum Z mit zusätzlichen Kühlluftströmen.
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Die Kühlung der Sendereinheit beruht auf 3 verschiedenen, einander
ergänzenden Kühlungsarten: 1. Freie Konvektionskühlung auf Grund eines beispielhaft
beschriebenen Senderaufbaus unter Ausnutzung der Wärmekapazität von Einzelbaugruppen
und Wärmeleitung zu benachbarten Baugruppen.
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2. Einbau der gesamten Sendereinheit in einen externen Kühlluftkreislauf
durch Anschluss der Eintrittsöffnung E und Austrittsöffnung A an ein beispielsweise
mit Ueberdruck arbeitendes Gesamtkühlsystem eines Panzerfahrzeuges.
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3. Erzwungene Konvektionskühlung mittels in der Sendereinheit eingebauter
Ventilatoren unter Ausnutzung der durch eine freæ Konvektionsströmung vorgegebenen
Strömungswege .
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Fig. 3 verdeutlicht eine Realisierungsmöglichkeit der drei oben aufgeführten
Kühlungsarten. Unter Beibehaltung dieses Konzeptes könnte auch Hochspannungsgerät
5 über der Modulatorbaugruppe 2 und dementsprechend Steuerungselektronikbaugruppe
13 unter der Modulatorbaugruppe 2 angeordnet sein.
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Fig. 3 zeigt ferner einen sogenannten Hauptventilator 50 in der Steuerungselektronikbaugruppe
13. Durch entsprechende Dimensionierung
der Blendenöffnungen 60,
61 können im Zwischenraum Z vorhandene Luftströmungen quantitativ vorbestimmt werden.
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Fig. 4 zeigt eine vom Konzept einer Konvektionskühlung scheinbar abweichende
Kühlung eines Magnetrons 9 durch einen separaten Ventilator 52. Bekanntlich entstehen
in einem Magnetron hohe Betriebstemperaturen, so dass eine bereits zur Kühlung benutzte
und entsprechend vorgewärmte Luft verwendet werden kann.
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Voraussetzung zu einer derartigen Magnetronkühlung ist lediglich ein
entsprechend der Kühllufttemperatur erhöhter Kühlluftfluss. Eine gemäss Fig. 4 arbeitende
Magnetronkühlung hat den Vorteil, dass ein bereits vorhandener Kühlluftstrom wiederholt
eingesetzt werden kann und nach Erwärmung der Luft in den Raum der Modulatoranbauten
gelangt, wo sich neue Konvektionsströmungen ausbilden können. Die beschriebene Magnetronkühlung
könnte als Nebenkreiskühlung bezeichnet werden, eine solche Nebenkreiskühlung kann
gleichzeitig zur Aufrechterhaltung von konstanten Betriebstemperaturen in der gesamten
Sendereinheit dienen.
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Fig. 5 zeigt nochmals Modulatorbaugruppe 2 mit angebautem Magnetron
9 und Abstimmungsmechanismus 11. Diese Fig. 5 zeigt eine
wartungsfreundliche
Zuordnung von einzelnen, an sich bekannten Baugruppen und deren Realisierung und
Aufbau in einer quasi modularen Technik. Ferner ist in Fig. 5 ersichtlich, dass
beispielsweise ein Servomotor lla durch direktes Anflanschen an Abstimmechanismus
11 in die beschriebene quasi modulare Bauweise integriert ist. In Fig. 5 sind im
weiteren die Anzeigen der Zählerfront 30 und 31 der im Modulator 2 eingebauten Betriebsstundenzähler
sowie ein Prüfanschluss 32 zur elektrischen Funktionsprüfung ersichtlich.
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Im Ausführungsbeispiel sind sämtliche Schraubverbindungen in der gesamten
Sendereinheit in bekannter Weise unverlierbar, und soweit sich die quasi modularen
Funktionseinheiten im Befugnisbereich von Wartungspersonal befinden, einheitlich
mit M6-Innensechskantschrauben ausgeführt. Sämtliche Funktionseinheiten sind von
der Schubladenfrontseite der Sendereinheit zugänglich und einzeln ausbaubar.
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Bekanntlich erzeugt ein fahrendes Kettenfahrzeug, hauptsächlich durch
die Kettenglieder hervorgerufen, in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, in
einem weiten Frequenzbereich mechanische Schwingungen. Durch die quasi modulare
Bauweise von Funktionseinheiten ergibt sich ein wenig schwingungsfähiger Gesamtaufbau,
dessen Eigenresonanzfrequenzen weit oberhalb von betriebsmässigen Schwingungen liegen.
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Das Ausführungsbeispiel ist wohl für einen Einsatz in gepanzerte Kettenfahrzeuge
konzipiert, erfüllt jedoch insbesondere durch eine kompakte, auf sämtlichen Seiten
auflegbare Gesamtform alle Voraussetzungen für eine Containerisierung von Radaranlagen
und ermöglicht ohne Schwierigkeiten einen Marineein-Satz.