DE2632112A1

DE2632112A1 - Richtvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE2632112A1
Application number: DE19762632112
Authority: DE
Inventors: Marius Huvers
Original assignee: Canadair Inc
Current assignee: Bombardier Inc
Priority date: 1975-07-22
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1977-03-03
Also published as: US4087919A; FR2319107B3; FR2319107A1; CA1066093A

Description

Lredi/ Moth, Zeitler

Patentanwälte
München 2 2 · Steiηsdο rfstraß6 21 - 22 · Telefon 089 / 2 9 8 4 6 2

B 7909

CANADAIR LIMITED P.O. Box 6087 Montreal / CANADA

Richtvorrichtung und -verfahren

Die Erfindung bezieht sich auf die gyroskopische Ausrichtung eines Objektes, wie z.B. einer Drohne, Rakete, Kanone oder ein ähnliches militärisches oder nichtmilitärisches Gerät.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gyroskopischen Richten mittels eines Kreisels.

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Richten eines Objekts, sei es eine Drohne, Rakete oder Kanone, erfordert die genaue Festlegung einer Azimut-Richtung hinsichtlich einer akzeptierten Azimut-Bezugslinie. Magnetisch-, Gitter-oder geographisch-Nord können beispielsweise als Azimut-Bezugslinien verwendet werden.

Bekannt ist, beispielsweise eine Rakete auf Azimut zu visieren, indem ein Vermessungstrupp durch Vermessen des Terrains am Abschußort eine Bezugsrichtung festlegt und diese auf dem Boden mittels Meßlatten oder anderen Hilfsmitteln absteckt. Die Abschußvorrichtung wird sodann nach den Meßlatten mit einem optischen Richtgerät ausgefluchtet.

Diese bekannte Vermessungsmethode wird allerdings als verhältnismäßig zeitraubend betrachtet und als unzweckmäßig für den Abschuß einer Rakete erachtet, der eine zuverlässige und schnelle operative Abwicklung erfordert. Zur Azimutausrichtung gibt es auch noch andere, z.B. magnetische, astronomische und Kreisel-Kompaß-Methoden. Keine dieser Methoden wird jedoch für ausreichend befunden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gyroskopische Richtmethode zu schaffen, die die vorerwähnten Nachteile, insbesondere die der derzeitigen Bodenvermessungsmethode, beseitigt und ein rasches und zuverlässiges Ausrichten ohne Zuhilfenahme von Meßlatten oder ähnlichen Hilfsmitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Richtvorrichtung gelöst. Ein geeignetes Verfahren unter Verwendung dieser Richtvorrichtung ist im Anspruch 12 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen enthalten. Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß sie eine gyroskopische Richtmethode zeigt, bei der ein herkömmlicher Kreisel sowohl für die

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Messung des Richtfehlers als auch für die Winkelkorrektur der Fehlausrichtung mittels entsprechender Drehung oder Schnellnachführung des Trägers, der Bestandteil des auszurichtenden Objektes ist, oder der Abschußvorrichtung verwendet wird.

Es kann hierbei in vorteilhafter Weise ein herkömmlicher Kreisel, der von verschiedenen Firmen ab Lager erhältlich ist, verwendet werden. Ein derartiger Kreisel wird in der gl-g6 Serie im Verkaufskatalog 1974/3K der Firma Northrop Corporation angeboten.

Außerdem sind das gyroskopische Richtverfahren und die Richtvorrichtung, welche die Erfindung zeigt, einfach ausgebildet, da die Notwendigkeit eines genauen, optischen Ausfluchtens vermieden wird und somit rasch verwertbare Resultate erhalten werden, so daß nur eine geringe Gelegenheit für eine Entdeckung durch den Feind an der Abschußstelle geboten wird.

Das durch die Erfindung gezeigte kreiselgestützte Azimut-Richtkonzept ist geeignet, eine Drohne oder Rakete am Abschußort auszurichten. Es können jedoch auch andere militärische oder nichtmilitärische Geräte ausgerichtet werden. Die Erfindung ermöglicht dabei die Verwendung eines herkömmlichen, mit einem eine Winkelgeschwindigkeit integrierenden Kreisel mit nur einem Freiheitsgrad (im folgenden als "Kreisel" bezeichnet). Es können dabei Richtfehler, die sich aus der angenäherten Anfangsausrichtung des Objektes mit einem Magnetkompaß ergeben, auch ohne Vermessungs- oder optische Sichtinstrumente korrigiert werden. Die Erfindung zeigt eine Richtfehlermeßmethode und zur Verlagerung einer Eingangsachsenstellung von der Vertikalen zur Horizontalen ein Kippen des Kreisels, um damit ein erforderliches Winkelkorrekturmaß zu erhalten. Ferner zeigt die Erfindung eine Vorrichtung, mittels der ein herkömmlicher Kreisel-

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schwenkbar so gelagert ist, daß er eine 180 -Drehung im Azimut zwischen einer ersten und einer zweiten Messung der Drehung der Eingangsachse ermöglicht.

In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung anhand der Figuren noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen herkömmlichen Kreisel; Fig. 2 schematisch eine Richtvorrichtung mit Kreisel;

Fig. 3 einen Aufbau der in Fig. 2 illustrierten Richtvorrichtung mit Kreisel in perspektivischer Darstellung und

Fig. 4 eine Abschußstelle oder Launch-Site von oben gesehen, zusammen mit den zugehörigen Winkeln, die benötigt werden, um den Richtfehler zu erhalten.

Ein herkömmlicher Kreisel, wie er in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfaßt einen Rotor 1 mit einer Achse 2, die in reibungsarmen Lagern in einem Kardanrahmen 3 gelagert sind. In der Praxis ist der Kardanrahmen ein mit Edelgas gefülltes, hermetisch geschlossenes Gehäuse, in welchem der Rotor 1 läuft. Die Rotorachse 2 definiert die Laufachse des laufenden Rotors 1. Das Kardangehäuse ist durch eine Achse 4 gestützt und mit Lagern versehen (nicht gezeigt), wie z.B. Gas- oder Kugellager, die an der Innenseite eines hermetisch geschlossenen Gehäuses 5 montiert sind. Letzteres ist in Fig. 1 und 2, jedoch deutlicher in Fig. 3 gezeigt. Ein Drehmomentantrieb, ein Signalerzeuger oder Abgriff und eine Dämpfungseinrichtung herkömmlicher Bauart sind schematisch durch die Einheit 6 dargestellt, welche mit der Achse

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des Kardangehäuses 3 verbunden ist. Sie dienen zum Messen der offenen oder geschlossenen Schleife der Eingangswinkelgeschwindigkeit und zur Nullung der geschlossenen Schleife des Abtastausgangs. Die Funktionen und damit verbundenen Bauteile dieser Technik sind bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Das Kardangehäuse 3 schwimmt normalerweise in einer Flüssigkeit, die sich im äußeren Kreiselgehäuse 5 befindet. Wie bereits erwähnt, wird der Kreisel, bestehend aus dem Gehäuse 5 und dessen Inhalt, als Einheit ab Lager verkauft.

Die Arbeitsweise einer herkömmlichen Kreiseleinheit

Die relative Stellung von Laufachse, Eingangsachse und Ausgangsachse zueinander ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Wenn das äußere Kreiselgehäuse 5 hinsichtlich des Inertialraums um eine Achse parallel mit der Eingangsachse mit einer Emgangswinkelgeschwindigkeit E.G. durch Erddrehung rotiert wird, wird ein Präzessionsdrehmoment um die Ausgangsachse erzeugt. Dieses Präzessionsmoment ist das Resultat der Eingangsachsenwinkelgeschwindigkeit, der Laufgeschwindigkeit und des polaren Trägheitsmoments des Laufrotors relativ zu seiner Laufachse.

Bei einem herkömmlichen Kreisel ist der Lauf der Ausgangsachse 4 mittels einer schweren Flüssigkeit gedämpft. Aus diesem Grunde dreht die Ausgangsachse sich mit einer Winkelgeschwindigkeit, die proportional zum Präzessionsdrehmoment ist, welches auch proportional zur Emgangsachsenwinkelgeschwindigkeit ist, wenn beide, die Laufgeschwindigkeit und das polare Trägheitsmoment, konstant sind, d.h. wenn das Winkelmomentum des Rotors 1 konstant ist. Das Verhältnis von Ausgangsachswinkelgeschwindigke it über E ingangsachswinkelge schwindigkeit wird Kreiselsignalverstärkung genannt und liegt gewöhn-

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Hch zwischen 0,1 und 200. Bei der Erfindung ist eine Kreiselverstärkung von 20 bis 40 wünschenswert, beispielsweise 25„

Da die Winkelgeschwindigkeit der Ausgangsachse 4 proportional zur abgetasteten Eingangswinkelgeschwindigkeit ist, bedeutet das Integral der Ausgangsachsenwinkelgeschwindigkeit den Ausgangsachsendrehwinkel, wie er vom Signalerzeuger oder Abtaster abgegriffen und gemessen wird. Wegen der konstanten Kreiselsignalverstärkung ergibt diese Drehung der Ausgangsachse auch eine Messung der E ingangsdrehung aus der anfänglichen Nullage. Diese Anfangs nullage besteht bereits dann, wenn der Ausgangsachsenwinkel durch Schließen der elektrischen Servo-Schleife zwischen dem Drehmomentantrieb und dem Signalerzeuger in die Nullage gebracht ist. Sobald diese Servo-Schleife entfernt oder geöffnet wird, beginnt die Kreiseleinheit die Ausgangswinkelgeschwindigkeit zu integrieren.

Daraus erklärt sich die Bezeichnung "integrierender Kreisel". Man bezeichnet diesen Modus auch als "intern integrierend", weil sich die Integration innerhalb der Kreiseleinheit vollzieht. Wenn die Null-Servo-Schleife geschlossen bleibt, arbeitet die Kreiseleinheit nicht als integrierender Kreisel, sondern als Winkelgeschwindigkeitskreisel. Folglich hat der nichtintegrierende Kreisel ein Ausgangssignal, proportional zur abgetasteten Eingangswinkelgeschwindigkeit. Um die Ausgangsachse nahe ihrer Nullage zu halten, muß der Signalerzeuger den Drehmomentantrieb bzw. -geber derartig mit elektrischem Strom versorgen, daß das erzeugte Drehmoment gleichwertig und entgegengesetzt zu dem sich aus der abgetasteten Eingabewinkelgeschwindigkeit hervorgehenden Präzessionsdrehmoment ist. Wenn dieses Eingangswinkelgeschwindigkeitssignal außerhalb der Kreiseleinheit integriert wird, nennt man diese Betriebsart "extern integrierend" oder eine geschlossene Schleife.

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Im vorhergehenden wurde die allgemeine Arbeitsweise eines herkömmlichen Kreisels erläutert. Im folgenden wird nun die vorerwähnte Arbeitsweise des Kreisels auf ihre Anwendung der speziellen Achslagen des Kreisels im Sinne der Erfindung definiert.

Im Sinne dieser Erfindung sind bei der kreiselgestützten Richtvorrichtung die Ausgangsachse vertikal und die Lauf- und Eingabeachsen horizontal angeordnet, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich. Zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis nehmen wir an, daß die Richtvorrichtimg der Erfindung sich mit ihrem Kreisel auf dem Äquator befindet,und zwar mit der Eingangsachse ungefähr nach Osten gerichtet mit einem Ostrichtungsfehler B, vorzugsweise mit weniger als 5 mit Bezug auf die Ostrichtung. Die Erddrehungswinkelgeschwindigkeit hat dann eine Eingangskomponente in der Eingangsachsenrichtung, die aus der Erddrehgeschwindigkeit und dem Sinus des vorerwähnten Ostrichtungsfehlers resultiert.

Die Integration der resultierenden Drehwinkelgeschwindigkeit der Emgangsachse, entweder extern oder intern, wie vorhergehend beschrieben, wird für etwa 60 Sekunden durchgeführt. Das liefert den Drehwinkel der Ausgangsachse 4 von ihrer Nullanfangsstellung, wenn die intern ne Integration benützt wird. Die Nulldrehlage der Ausgangsachse wird vorder 60-Sekunden-Messung hergestellt, und zwar mittels Schließen einer hochverstärkten Servo-Schleife, die zwischen dem Drehmomentgeber und dem Abtaster der Einheit 6 in die Kreiseleinheit zwischengeschaltet werden kann, um die Ausgangsachse 4 auf Null zu stellen. Beim externen Integrations modus sind Abtaster und Drehmomentgeber kontinuierlich in einer hochverstärkten geschlossenen Schleife und das Ausgangssignal des Kreisels stellt die abgetastete Eingangsgeschwindigkeit dar. Die erste Integration verschafft die Winkelabweichung der Eingangsachsenrichtung aus ihrer Nullanfangslage.

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Die vorerwähnte vertikale Lage der Kreiselausgangsachse hat den Vorteil, daß sie im Betrieb nicht g-empfindlich ist, und vermeidet dadurch eine große g-empfindliehe Driftwinkelgeschwindigkeit, wie sie gewöhnlich durch eine Unwucht in der Einheit hervorgerufen werden kann. In dieser definierten Lage hat jedoch die Erddrehung eine sekundäre Wirkung, die den Anfangsostrichtungsfehler B der Eingangsachsenrichtung ändert. Der gemessene Wert der Ausgangsachsendrehung während -. einer 60-Sekunden-Periode schließt diese sekundäre Wirkung mit ein. Wenn zwei Perioden von je 60 Sekunden gemessen werden, bei welchen die Eingangsachsenrichtung der einen um 180 von der anderen differiert, haben diese sekundären Wirkungen entgegengesetzte Vorzeichen und heben sich bei Summierung gegenseitig auf.

Durch Berechnung kann man zeigen, daß die Kreiseleinheit eine hohe Empfindlichkeit besitzt. So ist z.B. für eine Erddrehung von 0,25 während 60 Sekunden die Komponente der Eingangsachsendrehung 0,02179 und die gemessene Ausgangsachsendrehung 0,545 , wenn der Anfangsostrichtungsfehler plus oder minus 5° und die Kreiselverstärkung 25 ist.

Einfachheitshalber wird angenommen, daß der Träger oder die Äbschußvorrichtung sich auf dem Äquator befindet. In jeder anderen geographischen Breite tastet die horizontale Eingangsachse des Kreisels eine Eingangsachsenwinkelgeschwindigkeit ab, die gleichzeitig eine Cosinusfunktion der geographischen Breite ist. Der sich nicht auf dem Äquator befindliche Kreisel gibt ein Ausgangssignal ab, das dann proportional zum Sinus des Ostrichtungsfehlers B und zum Cosinus der geographischen Breite ist.

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Die Bauart der Kreiselrichtvorrichtung

Bei der Erfindung enthält die Kreiseleinheit das äußere Gehäuse 5, wie in Fig. 3 dargestellt. Ein Lagerzapfenpaar 7 ist an gegenüberliegenden Seiten des äußeren Kreiselgehäuses 5 und diametral in Lagerplatten 8 montiert und bildet eine Kippachse des Kreiselgehäuses. Eine Montageplatte 9 kann eine beliebige Form haben, sollte sich jedoch zur Montage auf einem Träger, z.B. Kanone, Drohne oder Rakete, eignen. Ein Kugelgelenklager 10 verbindet eine Bodenplatte 11 und die Montageplatte 9 miteinander. Die Bodenplatte 11 hat die Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Der Drehpunkt hat 90°-Winkellage und zwei Stellschrauben 13, die durch die Bodenplatte 11 geschraubt sind, haben 45 -Winkellagen. Zwei Nivellier-Flüssigkeitslibellen 12 sind so angebracht, daß die eine Libelle parallel mit einer kurzen Seite des Dreiecks und die andere Libelle parallel mit der anderen kurzen Seite ist.

Eine Scheibe 14 ist drehbar mit der Bodenplatte verbunden, so daß eine Drehscheibe entsteht, die drehbar um eine vertikal-operative Achse ist. Eine kreisförmige Scheibe 14 ist mit einer Azimut-Winkelskala 15 versehen, welche möglichst eine 360 -Skalierung aufweist, die je nach Wunsch des Benutzers in Graden oder Strichen ausgeführt sein kann. Die Bodenplatte 11 ist mit einer Einstellmarke 16 versehen, die mit der Längenbezugsachse der anzuvisierenden Objekte ausgefluchtet ist.

Auf der Scheibe 14 ist eine Halterung drehbar um eine vertikale Achse gelagert, die möglichst mit der vertikalen Achse der Drehscheibe 14 zusammenfallen soll. Diese Halterung besteht aus einem kreisförmigen Bodenstück 17, auf welchem zwei sich gegenüberliegende Gabelstücke 18 vertikal angeordnet sind. Die beiden Gabelstücke 18 sind länger als die axiale Länge des äußeren Gehäuses 5 und die Lagerzapfen 7 sind so in die Gabelstücke 18 eingesetzt, daß die dazwischen be-

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findliche Kreiseleinheit um 90° gekippt werden kann. Die Lagerzapfen 7 definieren somit eine Kippachse für die Kreiseleinheit, die sich in der Laufachse der letzteren verlängert. Das obere Ende jeder der beiden Gabeln 18 ist an der Stelle 19 gezahnt, um eine kreisförmige Lagerung für einen Magnetkompaß 20, der ein herkömmliches und gewöhnliches Modell sein kann, zu schaffen. Die Peripherie des Bodenstücks 17 ist mit einer Kennmarke 21 ausgestattet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ragt einer der beiden Lagerzapfen 7 nach außen aus dem zugehörigen Gabelstück heraus. Am herausragenden Stück ist ein Arm 22 befestigt, so daß die Kreiseleinheit um die Kippachse gedreht werden kann. Am Gabelstück ist ein Ansatz 23 befestigt. Das Gabelstück ist mit einem Loch 24, welches eine Arretierstellung definiert, versehen. Ein anderes Loch 25, welches eine andere Arretierstellung definiert, geht durch den Ansatz 23. Ein federgelagerter Arretierstift 26 ist zum wahlweisen Einrasten in eines der beiden Löcher 24 und 25 am Arm 22 montiert. Diese Löcher .24 und 25 und der Arm 22 befinden sich im Winkel relativ zu sich selbst und der Eingangsachse der Kreiseleinheit, wodurch die Eingangsachse entweder horizontal oder vertikal durch Kippen der Kreiseleinheit um ihre vorerwähnte Kippachse und mittels entsprechender Einführung des Stifts 26 in das entsprechende Loch wahlweise eingestellt werden kann.

(nicht näher dargestellt)
Ein Rastsystemjst zwischen der Bodenplatte 11 und der Drehscheibe 14 vorgesehen. Dieses Rastsystem kann ein gebräuchlicher Typ, beispielsweise mit feder gelagerter Kugel oder vom Plunger-Typ sein. Es besitzt eine große Anzahl von gleichmäßig um die Drehscheibenachse aufgeteilten Einraststellungen, damit die Drehscheibe im Azimut auf jede beliebige Raststellung eingestellt werden kann. Bei der Erfindung sind die Raststellungen zwischen der Drehscheibe und der Bodenplatte mit Winkelabständen von genau 2 festgelegt. Die Skalierung kann auch aus anderen, möglichst abgerundeten Wertziffern bestehen, z.B. aus 50 Strichzwischenräumen, sollte ein Strichsystem gewünscht werden.

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Außerdem verbindet mittels eines Bolzens 27 eine Arretiervorriehtung das Bodenstück 17 der Halterung mit der Drehseheibe 14. Der Bolzen kann durch das Bodenstück 17 hindurch wahlweise in eine von zwei sich in der Drehscheibe befindenden Bohrungen (nicht dargestellt) gebracht werden. Die Bohrungen liegen sich genau um 180 relativ zur Drehachse der Halterung gegenüber und definieren somit die beiden Arretierstellungen.

Es soll jedoch bemerkt werden, daß die genaue Art und Bauweise und Funktionsverwandtachaft der Bauteile Bodenplatte, Drehscheibe und Halterung verschiedenartig konzipiert werden können, ohne dadurch diese Erfindung im Prinzip zu beeinträchtigen] allerdings unter der Voraussetzung, daß das Rastsystem mit einer großen Anzahl von Raststellungen gleicher Zwischenräume und die Arretiervorrichtung mit zwei sich um 180 gegenüberliegenden Arretiereinstellungen ausgestattet sind.

Das Kreiselrieht- und Azimutkorrekturverfahren

Es wird auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen, welche die Abschußbasis oder Startstelle mit den zugehörigen Winkeln und Azimut-Richtungen in der Draufsicht skizziert darstellen.

Die Absehußplattform (Launcher) wird vorerst mit der auf ihr montierten Richtvorrichtung in die gewünschte oder geforderte Azimut-Richtung gedreht. Dazu wird der Magnetkompaß 20 verwendet, der zwischen den Gabeln IB eingesetzt werden kann. Da der Magnetkompaß von Natur aus ungenau ist, wird ein wahrscheinlicher Richtfehler A entstehen. Die Bodenplatte 11 wird dann nivelliert und das Kreiselgehäuse 5 eingesetzt und mit der Ausgangsachse in vertikaler Stellung gesichert. Dann wird die Drehscheibe 14 gedreht, um die Eingangsachse der Kreiseleinheit

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in die Ostrichtung zu richten. Hierzu wird die Drehscheibe mittels des Rastsystems in einer Stellung eingerastet, die so nahe wie möglich am geforderten Azimut-Winkel D zwischen der Ostrichtung und der geforderten Visierrichtung liegt. Da die individuellen Raststellungen des Rastsystems einen gewissen Winkelabstand voneinander haben, ergibt sich eine nur angenäherte Einstellung und somit ein entsprechender Rasteinstellfehler E. Letzterer darf nicht größer sein als die Hälfte des oben erwähnten Winkelabstandes, d.h. plus oder minus 1 bei 2°-Abständen. Die Eingangsächse des Kreisels bildet jetzt einen Winkel B oder A + E mit der Ostrichtung.

Der Aus gangs abtaster des Kreisels wird jetzt zum ersten Mal auf Null gebracht, und zwar mit Hilfe einer hochverstärkenden geschlossenen Schleife zwischen Abtaster und zugehörigem Drehmomentgeber. Danach darf der Kreisel die Integration der Erddrehungswinkelgeschwindigkeitskomponente als Resultat des Fehlers B von der Ostrichtung entweder intern im Modus der offenen Schleife oder extern im Modus der geschlossenen Schleife in Verbindung mit dem externen Integrator herstellen. Diese erste Integration darf 60 Sekunden dauern. Dies erbringt die erste Messung der Ausgangsachsendrehung, die dann gespeichert wird.

Danach wird die Kreiseleinheit mit 180° im Azimut gedreht und in dieser Stellung mit dem Bolzen 27 gesichert. Diese 180°-Drehung gibt dann eine zweite Messung. Durch die beiden Messungen erhält man eine Aufhebung der Nullabweichung und des Unwuchtfehlers des Kreisels.

Eine zweite Integration der vorerwähnten Erddrehungseingangswinkelgeschwindigkeit wird nun für einen gleichen Zeitraum von 60 Sekunden durchgeführt. Hierzu wird die gleiche Methode gewählt wie bei der ersten Integration. Das Resultat dieser zweiten Messung der Ausgangs achsendrehung wird gleichfalls gespeichert.

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Nun werden der Ostrichtungsfehler B der Eingangsachse und der Richtfehler A des Trägers oder Launchers elektronisch oder auf andere Weise errechnet, indem zuerst die ersten und zweiten gemessenen integrierten Werte einer vom anderen subtrahiert und dann die örtli- ' ehe geographische Breite und der bekannte Rasteinstellfehler korrigiert werden. Das Resultat dieser Berechnung ist der Wert des Richtfehlers A.

Vorteilhaft ist bei der Erfindung, daß eine Korrektur der Azimut-(Aus)-Richtung auf dem Träger, der Drohne oder ähnlichen ausgeführt Werden kann, ohne daß man die ungenügende Feldvermessungsmethode verwenden muß. Das wird dadurch erzielt, daß die tatsächliche Drehung des Trägers, die zur Korrektur des Richtfehlers erforderlich ist, mit ein und demselben Kreisel gemessen und von dem errechneten Richtfehler A subtrahiert wird. Folglich wird die Richtvorrichtung für beides benutzt, nämlich erstens um den Richtfehler zu messen und zweitens um die entsprechende Korrektur der Azimut-Richtung des Trägers zu beschaffen.

Um obenerwähnte Korrektur ausführen zu können, wird die Kreiseleinheit um genau 90 um die von den Lagerzapfen 7 definierte Kippachse gekippt. Die Eingangsachse wird damit vertikal und mißt die Drehung in einer horizontalen Ebene. Jetzt arbeitet der Kreisel in der geschlossenen Schleife, um eine überschüssige Drehung der Ausgangsachse zu vermeiden, die sonst aus der Kreiselverstärkung von 25 resultieren würde. Da die Eingangsachse jetzt vertikal ist und der Kreisel die Drehungsmessung in der horizontalen Ebene ausführt, mißt der Abtaster mit der Korrekturdrehung des Trägers oder Launchers in Azimut die Winkelkorrekturgeschwindigkeit, die nach der externen Integration dem Kreisel überlassen ist, wobei die gemessene Winkelkorrekturgeschwindigkeit mit der erforderlichen Korrektur verglichen wird, um

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den Azimut-Richtfehler A zu annulieren. Dieser Vergleich kann mit einem Millivoltmeter hergestellt werden, indem man seine Nadel auf Null zentrieren läßt.

Die vorerwähnten elektronischen Berechnungen können mittels auf diesem Fachgebiet eingeführtem Zusatzrechengerät, dessen Konstruktionseinzelheiten nicht näher zu erläutern sind, durchgeführt werden.

Die Technik des Vergleichs mit einem Millivoltmeter ist allgemein bekannt. Sie ist im wesentlichen ein Vergleich von zwei elektrischen Signalen in einem Voltmeter, wobei eine Korrektur erwirkt wird, bis das entsprechende Signal dem anderen Signal gleich ist, wodurch die notwendige Korrektur erzielt ist.

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Claims

Patentansprüche ~

ί. J Richtvorrichtung für ein Objekt, welche mit einer Bodenplatte unter Zwischenschaltung einer Nivelliereinrichtung auf einem Träger, welcher Bestandteil des auszurichtenden Objektes ist, montierbar ist, gekennzeichnet durch einen eine Winkelgeschwindigkeit integrierenden Kreisel, der in der Weise mittels einer Halterung (8, 17, 18) mit der Bodenplatte (11) verbunden ist, daß in einem Kreiselgehäuse (5) ein um eine Laufachse sich drehender Rotor (1) in einem Kardanrahmen (3) gelagert ist, der um eine senkrecht zur Laufachse des Rotors drehbare Ausgangsachse (4) im Kreiselgehäuse angeordnet ist und das Kreiselgehäuse unreine in Richtung der Laufachse des Rotors verlaufende Kippachse (7) und gegenüber der Bodenplatte um eine vertikale Achse drehbar ist.
2. Richtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die Halterung (8, 17, 18) mit der Bodenplatte (11) in wahlweise eine von zwei bezüglich der vertikalen Drehachse des Gehäuses einander diametral gegenüberliegende Arretierungen arretierbar ist.
3. Richtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (8, 17, 18) mit der Bodenplatte (11) in gleiche Winkelabstände voneinander aufweisendenArretierstellungen zur angenäherten Einstellung der Eingangsachse des Kreisels im Azimut arretierbar ist.
4. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bodenplatte (11) und der Halterung (8, 17, 18) eine Drehscheibe (14) drehbar in der Weise angeordnet ist, daß die Drehscheibe gegenüber der Bodenplatte oder der Halterung in zwei, bezüglich der vertikalen Achse diametral

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zueinander liegende Azimut-Rasteinstellungen, arretierbar ist und mit dem anderen der genannten Bauteile durch die um die Drehscheibenachse gleiche Winkelabstände aufweisenden Arretierstellungen zur angenäherten Einstellung der Eingangsachse des Kreisels im Azimut verbindbar ist.
5. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Rastvorrichtung (23 - 26) zur wahlweisen Stellung des Kreisels an der Halterung (8, 17, 18) in der Weise angeordnet ist, daß wahlweise die Lage der Kreiselausgangsachse vertikal oder horizontal durch Kippen des Kreisels um die Kippachse (7) einstellbar ist.
6. Richtvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse (7) von einem Zapfenlagerpaar, das sich nach außen von gegenüberliegenden Seiten des Kreiselgehäuses (5) erstreckt und drehbar in der Halterung (8, 17, 18) gelagert ist, gebildet ist.
7. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (14) um eine aufrechte Drehscheibenachse drehbar mit der Bodenplatte (11) verbunden ist und eine Azimut-Winkelskala an der Peripherie trägt und eine erste Einstellmarke (16) an der Bodenplatte in der Nähe der Azimut-Winkelskala vorgesehen ist.
8. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (8, 17, 18) drehbar mit der Achse der Drehscheibe (14) verbunden ist und ein Bodenstück (17) und zwei Gabelteile (18), die gegenüber der Drehscheibe axial verlaufen und gegenüber der Drehscheibenachse diametral zueinander angeordnet sind, aufweist.

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9. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Drehscheibe (14) bezüglich der Drehscheibe nachse bzw. der senkrechten Achse, um welche der Kreisel drehbar ist, ein diametral zueinander liegendes Lochpaar vorgesehen ist, in welches ein durch das Bodenstück (17) geführter Arretierbolzen (27) einsteckbar ist.
10. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

die Drehscheibe (14)
gekennzeichnet, daß^bezüglich der Bodenplatte (11) in mehreren, gleiche geringe Winkelabstände voneinander aufweisende Arretierstellungen um die Drehscheibenachse zur angenäherten E instellung der Eingangsachse im Azimut relativ zur Ostrichtung einstellbar ist.
11. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zapfenlager (7) drehfest ein Arm (22) verbunden ist, der mittels eines Arretierstiftes (26) in zwei, einen Winkelabstand von 90 voneinander aufweisenden Arretierstellungen (24, 25) arretierbar ist, so daß die Kreiseleingangsachse wahlweise horizontal und vertikal einstellbar ist.
12. Verfahren zum Richten eines Trägers, der Bestandteil einer Waffe oder dgl. ist, in einer gewünschten Azimut-Richtung mittels einer Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsachse des Kre isels in vertikale Richtung, die Eingangsachse des Kreisels im Azimut angenähert in Ostrichtung und der Kreiselabtastausgang auf Null eingestellt werden, daß die Eingangswinkelgeschwindigkeit des Kreisels über eine festgelegte Zeitspanne hin zur ersten Messung der Ausgangsachsendrehung während der festgelegten Zeitspanne integriert wird und anschließend der Kreisel um 180 um die aufrechte Ausgangsachse gedreht, der

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Kreiselabtastausgang auf Null eingestellt und eine zweite Integration der Eingangswinkelgeschwindigkeit des Kreisels in derselben festgelegten Zeitspanne für eine zweite Messung der Ausgangsachsendrehung während der zweiten festgelegten Zeitspanne durchgeführt wird und die beiden Meßwerte für die Ausgangsachsendrehung voneinander subtrahiert und die Abweichung von der örtlichen geographischen Breite und der Winkelunterschied zwischen der gewählten Arretierstellung und der erforderlichen Azimut-Einstellung für die Eingangsachse korrigiert wird, so daß eine Messung des Richtfehlers relativ zur gewünschten Azimut-Richtung erhalten wird, und daß der Kreisel um 90 um eine Kippachse, welche mit der Laufachse des Rotors des Kreisels zusam-

der Träger
menfällt, gekippt wird und,solange gedreht wird, bis der Abtastausgang eine dem Meßwert des Richtfehlers entsprechende Azimut-Korrektur des Trägers zeigt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Integration der Kreiseleingangs winkelgeschwindigkeit und die Nullstellungen des Kreiselabtastausganges bei offener Schleife des Kreisels durchgeführt werden, während bei der Drehung des Trägers bei um 90 gekipptem Kreisel der Kreisel in geschlossener Schleife arbeitet und die Integration extern durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Integration der Eingangswinkelgeschwindigkeit des Kreisels sowie die erste und die zweite Nulleinstellung des Kreiselabtastausganges und ferner die Drehbewegung des Trägers bei um 90° gekipptem Kreisel, bei in geschlossener Schleife arbeitendem Kreisel durchgeführt werden, wobei die Integrationen außerhalb der Kreiseleinheit erfolgen.

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15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das angenäherte Richten des Trägers vorzugsweise innerhalb von 5°-Abweichung von der gewünschten Bezugslinie, die angenäherte Arretierrasteinstellung innerhalb 2° der erforderlichen Azimut-Einstellung bezüglich der Ostrichtung durchgeführt und die festgelegte Zeitspanne bei der Integration auf weniger als 120 Sekunden bemessen wird.

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