DE2555574A1 - Zielvorrichtung fuer das beschiessen beweglicher ziele - Google Patents

Description

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DR. R^T ~ ! PL.-I NQ. STAPF VIrI-- ':. ■·"*.-- C^. C-R. SANDMAIR

AnwaltSakte 26 62¹I IC. Dezember 1975

Sperry Rand Corporation, Avenue of« the Americas, New York

Zielvorrichtung für das Beschiessen beweglicher Ziele

Die Erfindung betrifft eine Zielvorrichtung für das Be- ^schiessen beweglicher Ziele, insbesondere Flugziele, mittels welcher die durch die Zielkurslinie definierte sogenannte scheinbare Bewegungs- bzw. Flugrichtung und der Vorhaltewinkel oder die Vorhaltekomponenten nach Seite und Höhe sowie der sogenannte Schusswinkel ermittelt werden können.

Eine solche Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung mit Flugzeugabwehrwaffen und lässt sich direkt auf Geschützen montiert als sogenannter Vorhalterechner verwenden. Möglich ist aber auch die Verwendung in zentralen Feuerleitgeräten.

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Beim Schiessen auf bewegte Ziele muss die Waffe bekanntlich vorgehalten werden, d.h. sie wird auf den sogenannten Vorhaltepunkt eingestellt, der auf der Zielkurslinie vor dem Ziele liegt und an welchem sich das Ziel nach Ablauf der zugehörigen Geschossflugzeit befindet, sofern es bis dann seinen Bewegungszustand nicht geändert hat. Das Geschützrohr ist hiebei gegenüber dem Visierstrahl noch um den sogenannten Schusswinkel zu heben, damit das Geschoss nach dem ermittelten Vorhaltepunkt fliegt.

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der die durch die als geradlinig angenommene Zielkurslinie und den GeschützStandort definierte sogenannte Dachebene durch zwei Vis!erstrahlen festgelegt wird, die vom GeschützStandort aus durch je einen Momentanort des Flugzieles gehen, wobei zur Festlegung der der Dachebene entsprechenden Einstellebene in der Zielvorrichtung den Visierstrahlen zugeordnete mechanische Elemente durch die Richtbewegungen einstellbar sind. (DT-PS 953 047). Zur Ermittlung des in der Dachebene liegenden Vorhaltepunktes ist auch eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der der Vorhaltewinkel durch mindestens teilweise mechanische Nachbildung des Vorhaltedreiecks ermittelt wird (CH-PS 369 383).

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Die beschriebenen bekannten Vorrichtungen weisen jedoch verschiedene Mängel auf. Z.B. kann die scheinbare Flugrichtung nur dann genau ermittelt werden, wenn das Ziel vom ersten Visierstrahl aus um einen minimalen Winkel auswandert. Bleibt aber diese Auswanderung klein, wie dies im Falle des Beinah-Anfluges der Fall ist, so versagt die vorbekannte Vorrichtung aus mechanischen Gründen. Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Vorrichtung besteht darin, dass die Beobachtungsebene zunächst grob nach dem Zielbewegungssinn eingestellt werden muss, was einen gewissen Zeitverlust bedeutet. Die erwähnte Vorrichtung nach der CH-PS 369 383 hat den Nachteil, dass sie den Vorhaltewinkel nur theoretisch für horizontale Flüge genau rechnet, nicht aber für geneigte Flugwege. Des weiteren hat sie den Nachteil, dass sie bei kleinen Lagewinkeln aus mechanischen Gründen versagt.

Die Aufgabej die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die vorerwähnten Mängel bei bekannten Vorrichtungen der geschilderten Art zu vermeiden.

Gemäss der Erfindung wird dies erreicht durch die Kombination einer Visiervorrichtung, welcher Mittel zur Wahrnehmung und Vermessung von aufeinanderfolgenden Lagen eines Zieles im Raum nach Seite und Lagewinkel zugeordnet sind, mit einer Gedächniseinheit zur Speicherung von Daten der Vermessung

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der Seite und des Lagewinkels von mindestens einer, mittels der Visiervorrichtung erfassten Lage des Zieles im Räume
(erster Bestimmungsstrahl), mit einer Recheneinheit, in
welcher sich auf geradlinige Flugwege beziehende trigonometrische und sphärische Beziehungen sowie die Gesetzmässigkeiten der ballistischen Eigenschaften der verwendeten Munition (Schusswinkel und Geschossflugzeit, bzw. mittlere Geschossgeschwindigkeit) programmiert sind, mit einer Vorrichtung zur Einstellung der geschätzten oder ermittelten Zielentfernüng in der Recheneinheit, mit einer Vorrichtung zur Einstellung der geschätzten oder ermittelten Zielgeschwindigkeit in der Recheneinheit, das Ganze derart, dass die Recheneinheit mittels den aus der Gedächtniseinheit
zugeführten Daten des ersten Bestimmungsstrahles der Zielerfassung und vom Vermessungmittel der Visiervorrichtung
zugeführten Daten der momentanen Richtung des Visierstrahles (zweiter Bestimmungsstrahl) die scheinbare Richtung der durch diese beiden Strahlen definierten Einstellebene ermittelt, wobei diese Richtung in die gesuchte scheinbare Flugrichtung des Zieles übergeht, wenn das Ziel mit einem beliebigen Punkt dieser Richtung anvisiert wird, und dass die Recheneinheit den in der Dachebene liegenden Vorhaltewinkel oder dessen
Komponenten nach Seite und Höhe sowie den Schusswinkel ermittelt.'

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Die Grundlage für die Berechnungen bilden somit zwei vom gleichen Punkt, d.h. von der Zielvorrichtung ausgehende Visierstrahlen, deren Richtwerte (Seite und Lagewinkel) beim ersten Bestimmungsstrahl konstant und beim zweiten Bestimmungsstrahl entsprechend der Richtbewegung der Vorrichtung variabel sind. Für das Verständnis der Ausführungen ist es wichtig, sich zu merken, dass durch diese beiden Bestimmungsstrahlen eine fiktive Ebene definiert wird, die als Einstellebene bezeichnet werden kann und vom Wahrnehmungsorgan, z.B. dem Auge, aus als Einstellgerade erscheint und welche beim Bewegen der Visiervorrichtung um den durch den ersten Bestimmungsstrahl festgelegten Punkt schwenkt, d.h. der letztere stellt gleichsam den Pol oder Drehpunkt aller Einstellgeraden dar. Die Einstellebene geht in die Dachebene über, sobald das Ziel mit einem beliebigen Punkt der Einstellgeraden anvisiert wird, womit dann die scheinbare Flugrichtung ermittelt ist.

Das Wahrnehmungsorgan, d.h. der Ausgangspunkt der Visierstrahlen oder Zielwahrnehmungsstrahlen wird meistens das Auge des menschlichen Beobachters sein, doch sind auch rein technische Mittel, wie z.B. Radar, zur Anwendung als Wahrnehmungsorgan brauchbar.

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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Figur 1 die Geometrie der Zielbewegung in axonometrischer Darstellung,

Figur 2 ein Blockdiagranim der Zielvorrichtung,

Figur 3 das Gesichtsfeld bei Anwendung einer Reflexoptik, wobei das Ziel sichtbar aber nicht durch die Zielmarke erfasst wird,

Figur 4 das gleiche Gesichtsfeld wie in Figur 3, wobei aber das Ziel mit der Zielmarke visiert wird,

Figur 5 die Anordnung der Zielvorrichtung an einem Fliegerabwehrgeschütz ,

Figur 6

eine Draufsicht, im Schnitt, auf die Visiervorrichtung entsprechend dem Horizontalschnitt gemäss der Linie VII-VII von Figur 7,

Figur 7 eine Seitenansicht der Zielvorrichtung teilsweise im Schnitt,

Figur 8 ein Detail von Figur 6 in Seitenansicht.

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In Figur 1 ist der Standort der Waffe, z.B. einer Fliegerabwehrkanone, mit dem Buchstaben G bezeichnet. Die Zielkursgerade verläuft bei diesem Beispiel von rechts nach links und ist mit a bezeichnet. Es ist zu beachten, dass G und a die sogenannte Dachebene bestimmen. Die Projektion der Zielkursgeraden a in der Kartenebene ist mit a¹ bezeichnet. Der Punkt M.. bezeichnet einen Punkt auf der Zielkursgeraden, bei welchem das Flugziel zum ersten Mal vom Standort G aus anvisiert wurde. Eine gedachte Linie, welche G mit M verbindet, ist als erster Visierstrahl S- bezeichnet und erscheint vom Standort G aus unter der SeiteW von der Nullrichtung N aus zählend und unter dem Lagewinkel A. von der Kartenebene.

Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn die Schussauslösung erfolgt, befindet sich das Ziel im Zielpunkt Z. Weiter vorn auf der Zielkursgeraden a angeordnet befindet sich der Vorhaltepunkt V, auf welchen das um den Schusswinkel €? erhöhte Geschütz zu richten ist. Eine gedachte Linie, welche G mit V verbindet, wird als zweiter Visierstrahl S₂ bezeichnet. Der zweite Visierstrahl hat die Seite ⁰C und die Lagewinkelλ_. Wie später noch dargestellt wird, erfolgt die Schussauslösung im Augenblick der zweiten Visierung. In diesem Augenblick befindet sich das Ziel noch im Zielpunkt Z und der Winkel zwischen dem Visierstrahl S_ und der Linie GZ wird Vorhaltewinkel Φ genannt. Der Vollständigkeitjhalber wird daran erinnert, dass

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im Zeitpunkt der Schussauslösung die Geschützachse nicht 'auf Punkt V gerichtet ist, sondern etwas über den Punkt V erhöht um den Schutzwinkel 6 . Auf diese Weise wird (gestrichelt)-^ieVgezeichnete Flugparabel f des Projektils berücksichtigt, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Bevor die Zielvorrichtung in Details betrachtet wird, ist es zweckmässig, die Zielvorgänge bei Verwendung z.B. eines optischen Reflexsystems zu betrachten. Es sollte jedoch beachtet werden, dass jede geeignete Visiervorrichtung verwendet werden kann.

Figur 3 zeigt das Gesichtsfeld bei Anwendung einer Reflexoptik. Der Zentrumspunkt stellt den Visierstrahl dar, welcher bei der Schussabgabe auf den Vorhaltepunkt V eingestellt sein muss, wobei das Geschützrohr in bekannter Weise noch um den Schusswinkel 6 in Bezug auf den Visierstrahl zu heben ist. Der radiale Strich s stellt die Einstellebene dar, welche durch den ersten Visierstrahl S. und die Momentanlage des Visierstrahls bei der Bewegung des Visiers bestimmt ist. ο stellt den Winkel zwischen der scheinbaren Richtung der Einstellebene s und einer vertikalen Linie dar, die in Figur 3 gestrichelt eingezeichnet ist. Während in Figur 4 die Einstellebene mit der Dachebene zusammenfällt, ist dies in Figur 3 noch nicht der Fall* Die Dachebene ist als eine Linie a* angedeutet, und in Bezug auf die Einstellebene, welche als Linie s angedeutet

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ist, geneigt angeordnet. Beide Linien schneiden sich bei M *, welcher in diesem Beispiel ausserhaIb'des Blickfeldes der Visiervorrichtung liegt.

Zur Einstellung des Geschützes auf den Vorhaltepunkt V wird die Linie s auf das Ziel und insbesondere die Zielmarke T mit dem Ziel Z* in Uebereinstimmung gebracht, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Hierauf kann die Schussauslösung erfolgen. Figur 4 entspricht dann der in Figur gezeigten Lage, d.h. die durch die Zielmarke T bestimmte Richtung entspricht der Verbindungslinie GZ und der Visierstrahl 43 (Figur 6) entspricht der Verbindungslinie GV, gegenüber welcher das Geschützrohr noch um den Schusswinkel » erhöht eingestellt ist.

Nachdem nun die Geometrie der Zielbewegung anhand der Figur 1 und ein Beispiel einer bildlichen Darstellung mittels einer Reflexoptik anhand der Figuren 3 und 4 dargestellt wurde, wird nun die Zielvorrichtung mit Bezug auf das Blockdiagramm von Figur 2 näher beschrieben.

Die Visiervorrichtung 10ist mit Mitteln zur Wahrnehmung und Vermessung des Zieles nach Seite und Lagewinkel versehen. Solche Mittel um eine Winkelbewegung in digitale oder analoge Signale umzusetzen sind bereits bekannt. Ein Computer enthält einen Speicher 2 und eine Recheneinheit 3. Der Speicher 2

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dient dazu, die Daten, welche durch Messung von Seite** und Lagewinkel A₁ des ersten Richtstrahls S₁ (Figur 1) bestimmt wurden, zu speichern. Eine Dateneingabevorrichtung ist vorgesehen, um die geschätzte oder ermittelte Zielentfernung einzugeben. Eine weitere Eingabevorrichtung 5 dient dazu, die geschätzte oder ermittelte Zielgeschwindigkeit in die Recheneinheit

einzugeben. Der Speicher 2 kann ferner die Aufgabe über-

csich
nehmen, die^auf geradlinige Flugwege beziehende mathematischen Beziehungen sowie die Gesetzmässigkeiten der ballistischen Eigenschaften der verwendeten Munition zu speichern.

2
Mittels den im Speicher gespeicherten Werten betreffend die

p
und Lagewin^A ₁ und den von der Visiervorrichtung 1

dauernd vermessenen Einstellwerten ^₉, A ermittelt die Recheneinheit 3 die scheinbare Richtung der Einstellebene und in dieser den Vorhaltewinkel φ . Der Vorhaltewinkel <p wird unter Verwendung der eingegebenen Daten betreffend die Zielentfernung und die Zielgeschwindigkeit und den gespeicherten ballistischen Daten der Munition errechnet. Es ist bei dieser Gelegenheit daran zu erinnern, dass die Einstellebene durch den ersten Visierstrahl S. und die momentane Lage des Visierstrahls bei der Bewegung der Visiervorrichtung bestimmt wird. Während dieser Bewegung errechnet der Computer ständig den entsprechenden Vorhalte-

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- Ii -

winkel ψ . Wenn nun das Ziel mit einem beliebigen Punkt der scheinbaren Richtung der Einstellebene anvisiert wird, geht

ψ diese in die Dachebene über. Auch der Vorhaltewinkel entspricht dann dem vom Projektil benötigten Wert.

Wie Figur 5 zeigt, ist die Visiervorrichtung 10auf einer Fliegerabwehrkanone 11 mittels einer Parallelführung 13 angeordnet, die aus den Hebeln 15, 17 und 19 besteht. Infolgedessen folgt die Visiervorrichtung den Bewegungen der Kanone, wie dies bekannt ist. Infolgedessen sind bei einem Schusswinkel von (3=0 die Achse des Geschützes und der Visierstrahl 43 immer parallel. Es sind jedoch vom Computer gesteuerte Mittel bei der Zielvorrichtung vorgesehen, um die Visiervorrichtung entsprechend dem Schusswinkel zu senken. Diese Mittel können aus einer bekannten Vorrichtung bestehen, welche elektrische Signale in eine entsprechende Winkeldrehung umwandelt. Weil der Abstand zwischen der Geschützachse und dem Visierstrahl 43 klein ist, kann er praktisch vernachlässigt werden und in Figur 1 kann angenommen werden, dass sowohl die Geschützachse und der Visierstrahl vom gleichen Punkt aus ausgehen.

, inspected

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Das optische Reflexsystem 21 (Figuren 6-7) weist eine in einem Kugellager 25 gelagerte Strichplatte 23 auf, welche um die optische Achse 27 gedreht werden kann. Die Drehung der Strichplatte 23 erfolgt entsprechend der durch den Computer ermittelten scheinbaren Richtung der Einstellebene. Zu diesem Zwecke wandelt ein Encoder 29 vom Computer gelieferte Daten in eine Drehbewegung um. Die üebertragung der Drehbewegung des Encoders 29 erfolgt über das Zahnrad 31 zum Zahnrad 33, in welchem die Strichplatte 23 untergebracht ist.

Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel konvexe Strichplatte 23 ist mit Ausnahme eines radialen Striches oder Schlitzes 35 (Figur 7) und eines Zentrumkreisleins 37 undurchsichtig. Nach dem bekannten Prinzip des Reflexvisiers wird dieser radiale Strich 35 mittels einer nicht dargestellten Lichtquelle auf einen schwachversilberten Transparentspiegel 36 in⁵ das Gesichtsfeld des Visiers projiziert und dem Auge 39 des Beobachters sichtbar gemacht. In den Figuren 3 und 4 ist der Strich 35 als Linie s sichtbar. Das ebenfalls sichtbare Zentrumskreislein 37 stellt die optische Achse 27 bzw. den in einem rechten Winkel dazu verlaufenden Visierstrahl 43 der

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Visiervorrichtung dar, welcher bei einem Schusswinkel Null der Richtung des Geschützrohres entspricht. Infolgedessen sieht der Beobachter den auf den Transparentspiegel projlzier-

ten Zielrichtungsstrich und das Zentrumskreislein und gleich-Transparent
zeitig auch das durch den'spiegel 36 hindurch sichtbare Ziel.

Der Encoder 29 dient dazu, die errechneten Werte der scheinbaren Richtung der Einstellebene in eine Drehstellung umzuwandeln, wobei die Einstellung der Strichplatte 23 drehwinkelgleich erfolgt. Am Kugellager 25 ist eine Hülse 45 befestigt,

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in welcher die Strichplatte'angebracht ist. Ebenfalls an

4> ·

der Hülse«befestigt ist das Stirnrad 33. Ferner ist an der Hülse 45 ein Lager 47 befestigt, in welchem eine Achse 49 parallel zur optischen Achse 27 gelagert ist. An einem Ende dieser Achse 49 ist eine dünne Stange 28 befestigt, welche bei einer Drehung der Achse 49 über die Strichplatte 23 gleitet und an der Kreuzungsstelle mit dem radialen Schlitz 35 den Strahlengang des Lichts durch den Schlitz unterbricht und auf dem projizierten radialen Strich eine Lücke verursacht, welche die Zielmarke T zur Schussabgabe bildet.

Om die Zielmarke T vom Zentrumskreislein 37 entsprechend dem vom Computer ermittelten Vorhaltewinkel<p wegzubewegen, ist ein zweiter Encoder 53 vorgesehen, der die Werte des Vorhaltewinkels (P oder einer Funktion desselben in eine Winkelverstellung umwandelt. Die Welle 55 des Encoders 53 ist mit einem Gewinde 57 versehen, auf welchem ein konisches Glied 59 aufgeschraubt

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ist. Das konische Glied 59 besitzt einen Flansch 61 mit einem radialen Schlitz 63 (Figur 8). in welchen ein stationärer Stift 65 eingreift. Bei einer Drehbewegung der Welle 55 führt das konische Glied 59 somit lediglich eine achsiale Hin— oder Herbewegung aus, wie das durch die gestrichelt dargestellte Lage des konischen Gliedes dargestellt,ist. Am äusseren Ende der Achse 49 ist ein Stab 67 in einem rechten Winkel zur Welle 49 angeordnet. Dieser Stab 67 wird durch eine nicht eingezeichnete Feder gegen die konische Fläche des konischen Gliedes 59 gedrückt. Bei einer achsialen Bewegung des konischen Gliedes 59 gleitet der Stab 67 auf der konischen Oberfläche des konischen Gliedes 59, so dass das dünne Stäbchen 28 derart auf der Strichplatte 23 bewegt wird, dass der Abstand der Zielmarke T vom Zentrumskreis lein 37 dem vom Computer errechneten Vorhaltewinkel Φ entspricht. Da der Encoder 53 koaxial zum optischen Achse 27 angeordnet ist, tastet der Stab 67 auch bei einer Drehbewegung der Strichplatte 23 immer den gleichen Wert vom konischen Glied 59 ab. Dies heisst mit anderen Worten, dass die Zielmarke T auch bei einer Drehung der Strichplatte 23 immer in gleichem Abstand vom Zentrumskreislein 37 entfernt bleibt. Wie in Figur 6 gezeigt, ist das Glied 59 konusförntig« Es wäre aber a.ndh möglich, der Mantellinie des Gliedes 59 eine bestimmte Karvenform zu geben, was ermöglxchen würde, die geometrischen Verhältnisse der Anordnung der beweglichen Teile und eventuell

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auch noch eine bestimmte Funktion des Vorhaltewinkels, z.B. die Umwandlung νοη3ΐηΦ in φ zu berücksichtigen.

Für die Durchführung der Berechnungen können erfindungsgemäss die nachstehend angegebenen mathematischen Beziehungen im Computer programmiert werden.

Aus den Richtwerten der beiden Bestimmungsstrahlen S. und S„kann der Winkel X"" in der Einstellebene zwischen den beiden Strahlen nach dem Ausdruck

cos}f = SXnA₁ sin/*_ + cosA, cos A cos Δθ( (1)

ermittelt werden, wobeiΔc(die Seitendifferenz der beiden Bestimmungsstrahlen bezeichnet.

Zur Ermittlung des Winkels der scheinbaren Richtung der Einstellebene bzw. der scheinbaren Flugrichtung kann der Ausdruck

,, cos'λ sin Δ Q^ sin(/ = * (2)

sin Jf
verwendet werden.

Wenn sich das Flugziel auf einer horizontalen Zielkursgeraden a bewegt, ist der Vorhaltewinkel <p durch den Gerätestandort G, den Zielpunkt Z und den voraussichtlichen Vorhaltepunkt V bestimmt, d.h. der VorhaltewinkelΦ liegt gegenüber der Vorhaltestrecke ZV, die als Radius eines den Vorhaltepunkt V als

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Zentrum aufweisenden horizontalen Kreises aufgefasst werden kann^ der den geometrischen Ort aller zum Vorhaltepunkt V möglichen Zielpunkte für eine bestimmte Zielgeschwindigkeit ν und eine bestimmte Geschossflugzeit T* von G nach V darstellt. Vom Standort G aus erscheint dieser fiktive Kreis als Ellipse, sodass für die Ermittlung des Vorhaltewinkels der Ausdruck

ν . ¹^ . sin o- ₀
sinfi? = ^ (3)

E l/l - cos ²^₂ * ^sin2cf

verwendet werden kann, wobei y die Zielgeschwindigkeit, die Geschossflugzeit von G nach V und E₁₇ die Zielentfernung GZ bezeichnen, wobei annäherungsweise der Wert für sin Φ durch α?ersetzt werden kann.

Die Geschossflugzeit £ ist abhängig von den ballistischen Eigenschaften der verwendeten Munition und der Treffpunktentfernung E , welche nach dem Ausdruck

V . T"' . COS (7 . COSA _

E.. = E₁₇ cosfl? » (4)

V ZJ ι - r-i

yi - cos ²A₂ · sin ¹S

ermittelt werden kann.

anderen möglichen^ _Lauf die noch später verwies en wird und r Bei einen Ausführungsformen Λ bei denen z.B. ein Lichtpunkt zur Anzeige der Zielmarke Z* nach Seite und Höhe ausgelenkt oder ein Fernrohr ausgeschwenkt wird, können die entsprechenden Vorhaltekomponenten nach den Ausdrücken

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ORIGINAL INSPECTED

D 5 / Λ

- (D .sin ti füriaie Seite (5/

bzw. h - Φ .cos d. für eile Hoiia CS)

ermittelt werden.

Aus der Vielfalt der trigonometrische!! und sphärischen Beziehungen können selbstverständlich auch aadere als die angegebenen Ausdrücke für die Berechnung der gesuchten Werte verwendet werden, ferner je nach dem vorgesehenen Zuwendungπ zweck der betreffenden Waffe und der verlangten Rechnungsgenauigkeit auch einfache Näherungsgleichungen, die einen kleineren Aufwand zur Realisierung erfordern.

So ist es z.B. möglich, die Richtung der scheinbaren Flugrichtung durch einen einsigen Ausdruck zvl ermitteln*

ctg %, . sin Δ C\

tg</ = -- --i — (7)

cos A - ctg Λ . sin Λ ₂ . cos Δ.°^

Eine weitere Variante besteht darin, dass zunächst ein Hilfs winkel M nach dem Ausdruckί

tg M = ctg λ, . cos AcH (8)

ermittelt wird/ welcher zur Bestimmung der Richtung der scheinbaren Flugrichtung nach dem Ausdruck:

_Λ sin/ί . tg Δ OC tgj - —-'-,Γ ■ (9)

cos ( A₂ + M- )

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verwendet werden kanu _o

Durch Programmierung geeigneter mathematischer Beziehungen ist es ferner auch möglich, die Vorhaltewerte für geneigte Flugwege genau zu ermitteln, indem im Computer mittels einer in der Zeichnung nicht dargesisllten Vorrichtung ein geschätzter oder sonstwie ermittelter Neigungswinkel eingestellt wird. Die Genauigkeit der ermittelten Vorhaltewerte ist hiebei selbstverständlich abhängig von der Güte der Schätzung oder der Genauigkeit der Ermittlung des Neigungswinkels .

Die Handhabung der beschriebenen Vorrichtung bei der Ermittlung der durch die Zielkurslinie definierten scheinbaren Flugrichtung unä des Vorhaltewinlcels oder der Vorhaltekomponenten nach Seite und Höhe ist folgende:

Im Computer 3 werden mittels der Vorrichtung 4 geschätzte oder aber ermittelte Werte für die sich normalerweise immer verändernde Zielentfernung E_ und mittels der Eingabevorrich-

Ci

tung 5 ein geschätzter oder ermittelter Wert für die Zielgeschwindigkeit eingestellt. Das Ziel wird nun mit dem Visierstrahl 43 der Visiervorrichtung durch entsprechendes Bewegen der Vorrichtung nach Seite und Höhe anvisiert, wobei durch Betätigen einer Auslösevorrichtung, z.B. eines Schalters erreicht wird, dass diese Messwerte&. , ^, des ersten Bestimmungsstrahles S, dem Speicher 2 zugeführt, in diesem ge-

Rechen,* speichert und gleichzeitig der /einheit 3 zugeführt werden.

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ORlGlMAL INSPECTED

Hierauf wird die Visierverrichtung entsprechend der Ziel-

ot OL

bewegung geschwenkt, wobei die jeweiligen Richtwerte ^\, ^* „

Rechen/
dauernd vermessen und der· /einheit 3 zugeführt werden, die mittels den Ausdrücken (1) und (2) die scheinbare Richtung 0 der Einstellebene, mittels dem Ausdruck (3) den VorhaitewinkelCPoder mittels den Ausdrücken (5) und (6) die Vorhaltekomponenten ÖL nach Seite^ nach Höhe, ferner mittels dem Ausdruck (4) die Entfernung E des Vorhaltepunktes V und daraus die Geschossflugzeit zum Vorhaltepunkt ermittelt, die ihrerseits dem Ausdruck (3) zugeführt wird. Die zur Anzeige der Zielmarke T dienenden Werte werden in bekannter Weise in die Visiervorrichtung (Figur 6) übertragen, wo die Encoder 29 und 55 die Strichplatte 23 und die Zielmarke T einstellen. Sobald das Ziel mit einem beliebigen Punkt des Zielrichtungsstriches s anvisiert wird (Figur 4) entspricht die Einstellebene der gesuchten Dachebene, d.h. der Zielrichtungsstrich s' zeigt die scheinbare Flugrichtung an, worauf die Zielmarke T mit dem Ziel zur Deckung zu bringen ist und die Schussauslösung erfolgen kann (Figur 4).

Es ist hiebei gleichgültig, wie die Bewegung der Vorrichtung zwischen den einzelnen Anvisierungen erfolgt, d.h. es muss nicht kontinuierlich auf das Ziel gerichtet werden, wie dies bei verschiedenen anderen bekannten Zielvorrichtungen der Fall ist, was bedeutend geringere Anforderungen an die Richttätigkeit stellt, zudem kann eine bedeutend schnellere Schussbereitschaft und raschere Seriefolge erreicht werden.

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Je nach dem angewandten Schiessverfahren ist mit der Zielmarke T verschieden zu richten. Diese ist beim Folgeschiessverfahren möglichst genau mit dem Ziel zur Deckung zu bringen, wobei damit zu rechnen ist, dass infolge des auf Grund von Schätzungen der Zielgeschwindigkeit und der Zielentfernung nur angenähert ermittelten Vorhaltewinkels mit keiner grossen Trefferwartung gerechnet werden kann. Zur Behebung dieses Mangels ist schon vorgeschlagen worden, ein Steuerorgan zur zeitweisen Beeinflussung der Grosse des ermittelten Vorhaltewinkels zu verwenden, wodurch ein Hin- und Her-üeberstreichen des Zieles erreicht wird.

sogenannten.
Bei Anwendung des ^Sperreschiessverfahrens mit angehaltener Waffe jsb lediglich beim Abfeuern des ersten Schusses einer Serie die Zielmarke T mit dem Ziel zur Deckung zu bringen. .Um hiebei zu erreichen, dass das Schiessen mit einem zu grossen Vorhalt begonnen wird, d.h. dass der erste Schuss voraussichtlich vor dem Ziel durchfliegt, bzw. dass das Ziel durch die Geschossgarbe eingegabelt wird, wird zweckmässigerweise im Ausdruck (3) die Geschossflugzeit C- noch um einen gewissen Wert vergrössert, welcher ungefähr der Hälffce der Dauer einer Schussserie entspricht.

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Sofern das Ziel eine Rieht ungs ander lang -vornimmt , stiismt der Zielrichtungsstrich s nicht mehr mit der scheinbaren Flugrichtung überein. Um in diesem Fall den ErmittlungsVorgang nicht erneut von Beginn an durchführen zu müssen, ist erfindungsgemäss vorgesehen. Daten von weiteren Vermessungen der Richtwerte von Lagen des Zieles zu speichern, was ermöglicht, Daten einer späteren Vermessung als neuen ersten Bestimmungsstrahl für die weiteren Ermittlungen zu verwenden. Nach Beendigung des Zielvorganges sind die gespeicherten Daten jeweils zu löschen.

Es liegt im Wesen der vorliegenden Erfindung, dass entsprechend der Vielfalt der Konstruktiönsformen und Funktionsweisen von Visiergeräten eine grosse Variationsmöglichkeit in der Ausführungsform und Handhabung der erfindungsgemässen Zielvorrichtung möglich ist, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanken verlassen wird.

So kann zum Beispiel die Recheneinheit 3 aus einer elektronischen Ziffernrechenmaschine bestehen, die mit binären Zahlen arbeitet. Dieselben Berechnungen können natürlich auch mittels Rechnungsmaschinen einer anderen Art durchgeführt werden, wobei vorauszusetzen ist, dass diese die notwendigen Berechnungen praktisch zeitverzugslos ausführen können.

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.Es ist auch möglich, anstelle einer Reflexoptik ein Fernrohr zu verwenden, wobei Mittel vorgesehen sind, um entweder im Fernrohr die Zielmarke T anzuzeigen, oder in bekannter Weise die optische Achse des Fernrohrs in die der Richtung der Zielmarke T entsprechende Richtung auszulenken. Das Gleiche gilt auch für Vorrichtungen, bei denen ein Periskopvisier als Zielmittel verwendet wird.

Es wäre auch möglich, eine Reflexoptik zu verwenden, bei welcher die Zielmarke T mittels einem Lichtpunktwerfer angezeigt wird, kann der die Zielmarke T anzeigende Lichtstrahl periodisch kurzzeitig in radialer Richtung ausgelenkt werden, um einen Zielrichtungsstrich s anzuzeigen. Ein solches System wird in CH-PS 474 738 vorgeschlagen. Dies erleichtert dem Richtkanonier das Einstellen der Zielmarke T auf das Ziel Z, indem er zunächst mit einem zu grossen Vorhalt diesen Strich mit dem Ziel zur Deckung bringt, dann das Ziel auf diesem Strich in die Zielmarke T einfliegen lässt und die Schussauslösung durchführt.

Eine Variante zur Ermittlung des Vorhaltewinkels ψ besteht darin, dass anstelle der Zielentfernung E_ eine geschätzte Entfernung E zum Vorhaltepunkt V der Berechnung zugrunde gelegt wird, wobei zu berücksichtigen ist, dass je nach der Flugkonstellation die Entfernung zum Vorhaltepunkt z.B. bei einem Anflug um einen gewissen Betrag kleiner, bei einem Vorbeiflug ungefähr gleich gross und bei einem Wegflug grosser als die Zielentfernung zu wählen ist. Hiebei kann erfindungs-

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ORfGfNAL !MEPEGTED

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gemass der	Ausdruck:	. sin ι	λ	2	. COS Λ „.COS ρ
tgf-	ν
	cos λ.	2	.sin (f + ν

verwendet werden, wobei ν die von den ballistischen Eigen-

ItI

schäften der verwendeten Munition abhängige mittlere Geschossgeschwindigkeit zum Vorhaltepunkt V bezeichnet. Da die mittlere Geschossgeschwindigkeit ν nur wenig mit der Schussentfernung ändert, wirkt sich ein gewisser Fehler bei der Schätzung der Entfernung zürn Vorhaltepunkt nur geringfügig auf die Genauigkeit des ermittelte! Vorhaltewinkels aus. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Entfernung zum Vorhaltepunkt V und damit die mittlere Geschossgenauigkeit ν genau zu ermitteln.

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Claims (12)

2J55574 Patentansprüche

1.) Zielvorrichtung für das Beschiessen beweglicher Ziele, insbesondere Flugziele, gekennzeichnet durch die Kombination einer Visiervorrichtung (Ii , welcher Mittel zur Wahrnehmung und Vermessung von aufeinanderfolgenden Lagen eines Zieles im Räume nach Seite (OC) und Lagewinkel (/-) zugeordnet sind, mit einem Computer, der einen Speicher (2) zur Speicherung von Daten der Vermessung der Seite und des Lagewinkels von mindestens einer mittels der Visiervorrichtung erfassten Lage des Zieles im Räume (erster Bestimmungsstrahl) enthält(s,), und Mitteln, in welchen sich auf geradlinige Flugwege beziehende trigono-

metrische und spahrische Beziehungen sowie die Gesetz-

mässigkeiten der ballistischen Eigenschaften der verwendeten Munition (Schusswinkel {6 ) und GescHossflugzeit (T) eingegeben sind, mit einer Vorrichtung (4) zur Eingabe der geschätzten oder ermittelten Zielentfernung (E_) in den Computer, mit einer Vorrichtung (5) zur Eingabe der geschätzten oder ermittelten Zielgeschwindigkeit (v) in den Computer, das Ganze derart, dass die Recheneinheit des Computers mittels den aus dem Speicher (2) zugeführten

ORfGlNAL INSPECTED

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*> C^ - ζ 7 ■'■

£wν^;v3ft

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Daten des ersten Bestiitimungsstrahles (S-; der Zielerfassung und den vom Vermessungsmittel der Visiervorrichtung (1) zugeführten Daten der momentanen Richtung des Visierstrahles (zweiter Bestimmungsstrahl (S₃) die scheinbare Richtung (Q ) der durch diese beiden Strahlen definierten Einstellebene ermittelt, wobei diese Richtung in die gesuchte scheinbare Flugrichtung des Ziel.es übergeht, wenn das Ziel mit einem beliebigen Punkt dieser Richtung anvisiert wird, und dass der Computer den in der Dachebene liegenden Vorhaltewinkel (ψ ) oder dessen Komponenten nach Seite Cdt} und Höhe (ti ) sowie den Schusswinkel (& ) ermittelt.

2. Zielvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Visiervorrichtung (1) zwecks Anzeige der Lage des Zielpunktes (Z*) Mittel zur Einstellung der vom Computer zugeführten Werte der scheinbaren Plugrichtung (0 ) und des Vorhaltewinkels (0?) oder der Vorhaltekomponenten nach Seite (Qt) und Höhe (¹W ) vorhanden sind.

3. Zielvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer derart eingerichtet ist, dass er zur Ermittlung der scheinbaren Richtung (0 ) der Einstellebene einen ersten Ausdruck

ORIGiNAL INSPE

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cos T = sin Λ . sinA_ + COsA₁. cos A , cos

und einen zweiten Ausdruck
sin/ =

sin

berechnet, in welchen Ausdrücken A den Lagewinkel des ersten Bestimmungsstrahles (S..) , ^*_ den Lagewinkel des zweiten Bestimmungsstrahles (S ),Δ<Χ^^_β Seitendifferenz der beiden Bestimmungsstrahlen,^Tden Winkel zwischen den beiden Bestiiranungsstrahlen in der Einstellebene und σ die scheinbare Richtung der Einstellebene bezeichnen, und dass Mittel zur üebertragung des Wertes von Q in die Visiervorrichtung vorgesehen sind.

4. Zielvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer derart eingerichtet ist, dass er zur Ermittlung des Vorhaltewinkels ( Φ) einen dritten Ausdruck

ν . χ . sinA<2.

sin ^ =

1 - COs²A^. sin² T

berechnet, in welchem ν die Zielgeschwindigkeit,λ die Geschossflugzeit zum Vorhaltepunkt (V) und E_ die Zielent-

fernung CGZ) bezeichnen, und dass Mittel zur Üebertragung des Wertes von Φ in die Visiervorrichtung vorgesehen sind.

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5. Zielvorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet", dass der Computer derart eingerichtet ist, dass er zur Ermittlung der Entfernung (E ) zum Vorhaltepunkt (V) einen vierten Ausdruck

ν . % . cos Λ_ . cos d

E=E . COS ψ — —————— -~——

γ 1 - cos A-. sin Q

berechnet.

6. Zielvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer derart eingerichtet ist, dass er zur Ermittlung der Vorhaltekomponenten einen fünften Ausdruck

ψ . si

sin

er

für die Seitenvorhaltekomponente und einen sechsten Ausdruck

¹I= f

cos

für die Höhenvorhaltekomponente berechnet, und dass Mittel zur üebertragung dieser Werte in die Visiervorrichtung vorgesehen sind.

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7. Zielvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer derart eingerichtet ist, dass er zur Ermittlung des Vorhaltewinkels (ψ) einen siebten Ausdruck

ν . sinA₂
tg<p =

v/ ίϋ2~7 1 T

ν . \/ 1 — cos Λ«» . sin Q + ν . cosA. . cos Q mV *· £·

berechnet, in dem ν die mittlere Geschossgeschwindigkeit zum Vorhaltepunkt (V) bezeichnet.

8. Zielvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Computer eine Vorrichtung vorhanden ist, welche zur Verbesserung der Berechnung des Vorhaltewinkels (ψ) bei geneigten Flugwegen die Einführung eines geschätzten Wertes des Neigungswinkels gestattet.

9. Zielvorrichtung nach einem der Ansprüche 1/^3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Speicher (2) Richtwerte von weiteren Vermessungen des Zieles gespeichert werden können, die nach Bedarf als Ersatz der Werte des ersten Bestimmungsstrahles (S.) als Werte eines neuen ersten Bestimmungsstrahles (S.) der Rechnungsmaschine (3) zugeführt werden können.

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10. Zielvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Visiervorrichtung einen drehbaren Strichplattenträger mit einer Strichplatte (23) enthält, die einen radialen Strich (35) aufweist, dass der drehbare Strichplattenträger an eine vom Computer gesteuerte Antriebsvorrichtung (29) gekuppöLt ist, welche dazu dient, den Strichplattenträger entsprechend der scheinbaren Richtung der Einstellebene zu verstellen, und dass eine weitere Antriebsvorrichtung (53) vorgesehen ist, um auf den Strich (35) eine Zielmarke (T) entsprechend dem errechneten ^TTorhaltewinkel ((U) zu verschieben.

11. Zielvorrichtung nach ünteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erstgenannte Antriebsvorrichtung eine mit einem Gewinde versehene Welle (55) aufweist, auf der ein konisches Glied (59) angeordnet ist, und dass ein Abfühlarm (67) verschwenkbar auf dem Strichplattenträger angeordnet und durch eine Äxialbewegung des konischen Gliedes (59) drehbar ist, um eine dünne Stange über dem radialen Strich (35) der Strichplatte (23) zu verschieben, wobei die üeberkreuzungsstelle von radialem Strich (35) und dünner Stange (28) die Zielmarke (T) darstellt.

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12. Zielvorrichtung für das Beschiessen beweglicher Ziele, insbesondere Plugziele, mit einer Visiervorrichtung mit Mitteln zum Vermessen von aufeinanderfolgenden Lagen eines beweglichen Zieles, Mitteln zum Sichtbarmachen einer Zielmarke unter Berücksichtigung eines Vorhaltewinkels und signalgesteuerte Visiermittel um den scheinbaren Weg des beweglichen Zieles sichtbar zu machen und die Zielmarke in Uebereinstimmung mit dem Vorhaltewinkel zu setzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Visiervorrichtung verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung zur Aufnahme von Signalen, welche den Messungen entsprechen, und zur Abgabe von Signalen zur Einstellung der signalgesteuerten Visiermittel vorgesehen ist, mit Mitteln zum Speichern von Daten über Seite und Lagewinkel mindestens einer erfassten Ziellage, mit Mitteln zum Speichern von Daten über ballistische Eigenschaften der Munition, mit einer Dateneingabevorrichtung zur Eingabe von digitalen Daten entsprechend der geschätzten oder ermittelten Zielentfernung, mit einer Dateneingabevorrichtung zur Eingabe von digitalen Daten, welche der geschätzten oder ermittelten Zielgeschwindigkeit entsprechen, und mit einem Rechenwerk, welches aus den genannten digitalen Daten Steuersignale für die signalgesteuerten Visiermittel ermittelt.

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