DE2658683C2 - Nachführungseinrichtung für das Flugabwehrschießen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachführungseinrichtung für das Flugabwehrschießen, die Einrichtungen zum Abbilden des Vorhaltewinkels und der Vorhalterichtung in einer Visiereinrichtung einschließt, wobei ein Punkt der Abbildung der Richtung der Feuerlinie entspricht und wobei die Daten von Vorhaltewinkel und -richtung durch einen Rechner geliefert werden, der geschätzte Daten und durch das Nachführen beschaffte Daten aufnimmt, bei dem das Ziel mit dem anderen Ende des Vorhaltewinkels zusammenfallend gehalten wird.

Solche Einrichtungen sind zum Beispiel zur Benutzung auf schnellfeucrnden Maschinengewehren mit Kalibern im Bereich von 20 bis 30 mm ausgebildet und mit Nachführungsgliedern oder Servomotoren ausgerüstet, die zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung der Kanone sowohl in azimutaler Richtung als auch in Elevation ausgebildet sind. Mit diesen Einrichtungen säuert der das Geschütz Bedienende von seinem Sitz, der fest mit der Waffe verbunden ist, mittels eines Hebels mit zwei Freiheitsgraden (Steuerknüppel) die Geschwindigkeit und das Vorzeichen der Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie (der Achse des Geschützes). Dem Richtschützen steht dabei ein Visier und eine Sichtlinie zur Verfugung, die normalerweise parallel zur Feuerlinie ist

Mit einer vorbekannten Einrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 21 03 328) ist nun das rech"<ergestützte Schießen möglich, wobei automatisch die ungefähr richtigen Werte von Vorhaltewinkel und Vorhalterichtung angezeigt werden, wenn geschätzte Daten über Entfernung, Geschwindigkeit usw. des Ziels richtig eingestellt sind. Zu diesern Zweck zeigt das Zentrum des Visiers, das durch entsprechende Ellipsen und gerade Linien markiert ist, immer in Richtung der Feuerlinie, während die momentane Visierrichtung durch eine Markierung deutlich gemacht wird, die dauernd auf das Ziel gehalten werden muß. Die Darstellung ist dabei ziemlich unübersichtlich, so daß das Schießen erschwert wird. Außerdem ist eine Kathodenstrahlröhre erforderlich, die entsprechend empfindlich ist

Die Aulgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer besonders praktischen und zweckmäßigen Einrichtung der eingangs genannten Art

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Abbildungseinrichtun^en eine Reihe von ausgerichteten und Seite an Seite angeordneten Dioden enthalten, von denen verschiedene Anzahlen als Funktion der augenblicklichen Größe des Vorhaltewinkels von dessen Ursprung an gerechiiet erleuchtbar sind, wobei diese Dioden durch einen Halter getragen werden, der um den Ursprung in Abhängigkeit von der Orientierung der scheinbaren Flugbahn rotierbar ist wobei optische Mittel vorgesehen sind, um das Bild der so erhaltenen leuchtenden Linie mit Kollimation auf unendlich zu projizieren.

Der Vorteil dieser Einrichtung gegenüber der vorbekannten Einrichtung besteht einmal dsrin, daß zwischen dem Ziel und der momentanen Feuernciitung eine Linie abgebildet wird, so daß die Verhältnisse übersichtlicher sind. Es fällt in diesem Falle wesentlich leichter auf, wenn die Vorhalterichtung nicht mit der Flugrichtung zum Beispiel eines Flugzeuges übereinstimmt. Außerdem besteht die Möglichkeit, wenn die üblicherweise rot leuchtenden Dioden verwendet werden, auf besonders billige Weise die Abbildung zu erhalten, wobei diese Abbildung sehr deutlich ist da sich das rote Licht der Dioden deutlich vom I Iimmelshintergrund abhebt
Die optischen Mittel, durch die die Diodenlinie in das

so Visier abgebildet wird, können einen optischen Block vom Reflektionstyp mit einer geneigten halbrefiektierenden Oberfläche und einer sphärischen Kollimationsoberfläche enthalten, wobei die halbreflektierende Oberfläche vorzugsweise im Sichtfeld eines einzelnen Auges liegt.

Der Rechner ist vom an sich bekannten Typ und nimmt geschätzte und feste Daten, wie die lineare Geschwindigkeit und die Querentfernung des Ziels und sich ändernde Daten während der Verfolgung des Ziels auf, wie die Winkelgeschwindigkeit der Feuerlinic und deren Höhenwinkel. Darüber hinaus liefert dieser Rechner als Ergebnis die Größe des Vorhaltewinkels in digitaler Form als die Anzahl von aktivierten Leuchtdioden oder Punkten und die Richtung des Vorhaltewinkels als

t-5 die Winkcldrehimg einer kleinen Platte, die die Dioden trag;.

Die Zeichnungen zeigen erläuternd Schemata und Ausführungsformen der Erfindung, die die Erfindung

nicht einschränken sollen. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht des Sichtfeldes des Richtschützen;

F i g. 2 und 3 eine Ausführungsform eines optischen Blocks, der mit der Visiereinrichtung kombiniert ist, in perspektivischer Ansicht und im Querschnitt;

F i g. 4,5,6 und 7 eine Vorderansicht und einen Querschnitt entlang der linie V-V von Fig.4 einer Einheit, die das leuchtende Segment bilden soll, und einen drehbaren Träger in Vorderansicht und im Querschnitt entlang der linie VII-VH von F i g. 6;

Fig.8 die auf einer Waffe zusammengesetzte Einrichtung.

Der genannte Vorhaltewinkel kann als ein orientierter Vektor dargestellt werden (der durch seine Länge und seine Richtung gekennzeichnet ist), der die Sichtlinie mit der Feuerlinie (siehe Fig. 1) verbindet Dieser Vektor kann im Visierfeld des Richtschützen wie ein Segment TM mit veränderbarer Länge (Größe des Vorhaltewinkels) und einer Richtung dargestellt werden, die mit der augenblicklichen Bewegungsrichtung des Zieles zusammenfällt, d. h. dem Winkel der »scheinbare,! Flugbahn«, der gewöhnlich in bezug auf den Horizont gemessen wird, wie dies durch das Bezugszeichen δ in F i g. 1 angedeutet ist; das Segment wird sich daher um das Zentrum des Visierfeldes (Punkt 77 drehen, das wiederum mit der Feuerlinie des Geschützes zusammenfällt

Die erfindungsgemäße Einrichtung verkörpert im wesentlichen den genannten orientierten Vektor oder das Segment (in F i g. 1 durch TM angedeutet) in Form einer leuchtenden Linie, die im Visierfeld einer geeigneten Visiereinrichtung erscheint, deren optische Achse immer mit dem Geschützrohr ausgerichtet gehalten wird, wobei eines der Enden des Vektors festgehalten ist und mit dem Punkt 7"zusammenfällt, der die Feuerünie darstellt, während der Punkt M momentan das Ziel definiert, d. h. die Visierlinie. Demgemäß wird die Feuerünie T der Visierlinie M genau um den Vorhaltewinkel vorangehen, wenn der das Geschütz Bedienende die Verfolgung des Ziels auf eine solche Weise vornimmt, daß er es immer mit dem Ende M des Vektors (ά. h. der leuchtenden Linie) in Deckung hält.

Es ist klar, daß die Einrichtung einen Rechner einschließt, der ununterbrochen in Echtzeit die gegenwärtige Größe des Vorhaltewinkels TM verarbeitet und ihn durch Steuerung des Länge und Orientierung der Leuchtlinie darstellt. Der Rechner führt seine Berechnungen in Abhängigkeit von den augenblicklichen Nachführungsdaten aus, d. h. den Winkelgeschwindigkeiten des Geschützes und seines Höhenwinkels als auch den geschätzten Daten, die die Flugbahn des Ziels betreffen, die der Richtschütze eingegeben hat, bevor die Nachführung beeinnt Die Berechnung wird so ausgeführt, indem im wesentlichen angenommen wird, daß die Bewegung des Ziels gradlinig und gleichförmig ist.

Die benutzte Visiereinrichtung kann vorteilhafterweise vom Reflextyp sein: In der Tat schließt sie eine halbreflektierende Oberfläche ein. auf die das Bild des Vorhaltewinkels, in Form einer leuchtenden Linie, reflektiert wird und durch die eine direkte Ansicht der äußeren Welt erhalten wird, ohne irgendwelche Vergrößerungen oder Einschränkungen im Feld. Wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist, schließt die Reflexionsvisiereinrichtung zwei Blöcke J und 5 aus optischem Glas ein, die passend geformt und miteinander entlang einer metallisierten Oberfläche 7 verkleot sind, die die halbreflektiercnde Ebene bildet: eine Fläche 5/4 des so erhaltenen Parallelepipeds ist dabei sphärisch und auf solche Weise metallisiert, daß sie einen sphärischen Spiegel innerhalb des Blocks bildet; die der sphärischen Fläche 5A gegenüberliegende Fläche 3A erstreckt sich entlang einer Kompensationskurve der Abbildungsfehler des sphärischen Spiegels; das Bild des Vorhaltewinkels tritt durch die Fläche ZA ein. Wie dies besonders in F i g. 3 gezeigt ist, wird das gemäß dem Pfeil /1 ankommende Bild der geradlinigen Leuchtquelie durch das rechte Auge Ddes

ίο Richtschützen zusammen mit dem äußeren Hintergrund gesehen, auf dem das mögliche Ziei erscheinen kann; das linke Auge S das nur auf den Hintergrund sieht ermöglicht es jedoch, ein totales Visiergebiet Vzu beobachten, das fast gleich ist zu demjenigen, das mit freiem

ν und direktem Sehen erhalten wird.

Der sphärische Spiegel 5 A wirkt wie ein Kollimator in bezug auf die Leuchtquelie, deren Strahlen daher durch das Auge so gesehen werden, als wenn sie aus unendlicher Entfernung kommen, und zwar genauso wie die Strahlen, die von den Zielen kommen, .¹Js im Visiergebiet erscheinen.

Der Visierblock 3,5 ist einschließlich der Glieder, die die gradlinige Quelle erzeugen, auf einem Träger 9 (siehe Fig.8) angebracht der einstellbar auf einem Arm 11/4 eines drehbaren Tragkastens 11 ruht, der genau den Elevationswinkel des Geschützes B mitmacht und außerdem den horizontalen Bewegungen des Geschützes folgt
Die leuchtende Linie, die den Vorhaltewinkel im Visierbereich der Visiereinrichtung verkörpert ist mit einer Halbleitereinrichtung aufgebaut die auf einer in Winkelrichtung bewegbaren Konstruktion angeordnet ist Sie schließt eine Mehrzahl von (ungefähr 60 oder über 60) lichtemittierende Gallium-Arsenid-Dioden (LED) ein, die bei 14 angedeutet sind und in einer geraden Linie in Seite-an-Seite-Beziehung so angeordnet sind, daß sie ein leuchtendes Segment bilden, das durch eine Reihe von leuchtenden Punkten gebildet wird; die leuchtenden Punkte können durch Leiter 15Xund 15 V auf solche Weise unabhängig voneinander aktiviert d. h. »beleuchtet« werden, daß die Simulation eines leuchtenden Segmentes ermöglicht wird, das eine veränderbare Länge hat, die von einem durch eine Diode 14.4 dargestellten Ursprungspunkt beginnt, wobei diese Diode 14,4 immer beleuchtet ist und die Feuerlinie, d. h. den Punkt Tvon F i g. 1, darstellt Die einzelnen Punkte haben Abstände von ungefähr 0,5 mm voneinander, und die gesamte Anordnung der Punkte hat eine Länge von ungefähr 30 mm; die emittierenden Dioden 14 sind von

so einem Typ großer Helligkeit und können rot sein, was einen guten farblichen Kontrast zum Himmelshintergrund sicherstellt. Die Dioden 14 sind diagonal unter einem fansparenten Sichtfenster bzw. einer Skala 16 angeordnet die durch einen Kasten 18 getragen wird.

Die Einheit 16, 18 ist iuf einer scheibenähnlichen Konstruktion 20 befestigt, die winkelmäßig gemäß der scheinbaren Bahn des Ziels orientiert werden kann. Die Skala ist auf solche Weise angeordnet, daß die Diode 14/4 immer der Feutrlinie entspricht; die Zahl von Diöden 14, die gleichzeitig aktiviert sind, ist so, daß die Länge des Segmentes der Größe des Vorhaltewinkels entspricht; die Diode 14ß, die augenblickiic'i das Ende des Segmentes von leuchtenden Dioden darstellt, das der Diode 14Λ gegenüberliegt, stellt den Punkt dar, der mit dem Ziel in Deckung gebracht werden muß, d. h., sie stellt die Visierlinie M dar. Die Brennweite des sphärischen Spiegels 5/4, der ein Teil der Visiereinrichtung ist, ist auf solche Weise berechnet, daß sie die leuchtende

Linie dem Richtschützen unter einem scheinbaren Winkel von ungefähr 16° darbietet. Tatsächlich entspricht diese Amplitude dem größten Vorhaltewinkel, der bei fliegenden Zielen mit Geschwindigkeiten von bis zu 350 m/sec. entlang Luftangriffs-Flugbahnen wirklich auftritt. Der lineare »Vorhang« von leuchtenden Dioden, der in dem abgeschlossenen Kasten 16, 18 mit einer durchsichtigen Öffnung 16 eingeschlossen ist, ist auf der kreisförmigen Platte 20 angebracht, die als gedruckter Schaltkreis ausgebildet ist und durch einen rechnenden Servomechanismus gedreht wird, der dazu ausgebildet ist, den scheinbaren Winkel der Flugbahn des Ziels,d. h.den Winkel όvon Fig. 1,in eine mechanische Größe umzusetzen.

Auf diese Weise erhält man eine leuchtende Linie, die in Längsrichtung durch fortschreitende Zündung der Leuchtdioden gesteuert wird, um die Größe des Vorhaltewinkels darzustellen; diese Linie ist auch richtig orientiert gemäß dem Winkel der scheinbaren Flugbahn, der um den Ursprungspunkl T, d. h. die Diode i4A herum schwenkt, und zwar gemäß der scheinbaren Richtung der Flugbahn des Ziels, die mit der richtigen Orientierung des Vorhaltewinkls zusammenfällt. Der das Geschütz Bedienende muß daher lediglich das Ende M des auf der Skala gebildeten leuchtenden Vorhaltewinkels, d. h. den durch die Diode HB gebildeten Punkt, auf das Ziel halten.

Der Rechner erhält als Eingang einige Werte oder Größen, die in Form von Spannungen eingeführt werden, die für die Bewegung des Ziels charakteristisch sind, und zwar insbesondere: die lineare Geschwindigkeit des Ziels, die nodale Entfernung oder Querentfernung, die augenblicklichen Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie, und den Höhenwinkel der Feuerlinie.

Die lineare Geschwindigkeit des Ziels wird durch den Richtschützen geschätzt und bei Beginn der Nachführung eingegeben. Gewöhnlich wählt der Richtschütze zwischen 5 oder 6 Geschwindigkeiten, die zwischen 150 und 350 m/sec. liegen.

Die nodale Entfernung oder Querentfernung ist die geringste Entfernung, die während des Fluges, der als gradlinig und gleichförmig angenommen wird, zwischen dem Ziel und der Nachführstation angenommen wird. Auch für diese Größe trifft der Richtschütze gewöhnlich zwischen 5 oder 6 Werten eine Auswahl, die zwischen 300 und 800 m liegen. Es sollte bemerkt werden, daß diese Schätzungen durch die Tatsache erleichtert werden, daß das Geschütz normalerweise zur Verteidigung eines bestimmten Zieles aufgestellt ist und daß das Flugzeug gewissen Angriffsbahnen folgen muß.

Die beiden vorgenannten Größen werden in den Rechner in Form von Gleichspannungsniveaus eingegeben, die mit einfachen Schaltern ausgewählt werden.

Außer den zwei geschützten Größen erhält der Rechner, wieder in Form von Gleichspannungen, die Daten, die mit den beiden Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie im Zusammenhang stehen; die den Elevationswinkel der Feuerlinie betreffenden Daten werden dagegen in mechanischer Form eingeführt, d. h. als Drehwinkei einer Achse

Mit diesen Eingangsdaten, zwei festen und drei variablen während des Nachführens, berechnet der elektronische Rechner des analog-digiialen Typs fortdauernd und in Echtzeit zwei Ausgangsgrößen: Den Modul oder den Betrag des Vorhajrewinfcels und seine Richtung. Die erste wird als numerische elektrische Daten ausgegeben, d. h. als eine Zahl von zu beleuchtenden Dioden, beginnend bei der Ursprungsdiode; die Richtung des Vorhaitewinkeis ist dagegen ein mechanischer Ausgang, d. h. eine Winkelrotation (Winkel ό) einer Achse, deren Bewegung die Platte 20 mitmacht, auf der das Gitter von Leuchtdioden angebracht ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Nachführungseinrichtung für das Flugabwehrschießen, die Einrichtungen zum Abbilden des Vorhaltewinkels und der Vorhalterichtung in einer Visiereinrichtung einschließt, wobei ein Punkt der Abbildung der Richtung der Feuerlinie entspricht und wobei die Daten von Vorhaltewinkel und -richtung durch einen Rechner geliefert werden, der geschätzte Daten und durch das Nachführen beschaffte Daten aufnimmt, bei dem das Ziel mit dem anderen Ende des Vorhaltewinkels zusammenfallend gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daßdie Einrichtungen eine Reihe von ausgerichteten und Seite an Seite angeordneten Dioden (14) enthalten, von denen verschiedene Anzahlen als Funktion der augenblicklichen Größe des Vorhaltewinkels von dessen Ursprung (i4A) an gerechnet erleuchtbar sind, wobei csese Dioden durch einen Halter (20) getragen werden, der um den Ursprung in Abhängigkeit von der Orientierung der scheinbaren Flugbahn rotierbar ist, wobei optische Mittel (3,5) vorgesehen sind, um das Bild der so erhaltenen leuchtenden Linie mit Kollimation auf unendlich zu projizieren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel (3, 5) einen optischen Block vom reflektierenden Typ mit einer geneigten halbreflektierenden Oberfläche (7) und einer sphärischen Kollimationsoberfläche (5A) enthalten, wobei die halbreflektierende Oberfläche (7) im Visierfeld eines einzelnen Auges (Obliegt

3. Einrichtung nach Anspruch " oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner geschätzte und feste Daten wie die lineare Geschwindigkeit des Ziels und die Querentfernung als auch veränderliche Daten, wie die Winkelgeschwindigkeit der Feuerlinie und den Elevationswinkel derselben während der Zielverfolgung aufnimmt und daß der Rechner als Ausgang die Größe des Vorhaltewinkels in digitaler Form als auch die Anzahl von aktivierten Dioden und die Richtung des Vorhaltewinkels als Winkelrotation einer Platte (20), die die Dioden (14) trägt, abgibt.