DE2906970A1

DE2906970A1 - Vorrichtung zur bestimmung der vertikalrichtung eines systems

Info

Publication number: DE2906970A1
Application number: DE19792906970
Authority: DE
Inventors: Torbern Teiling
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB2015126B; FR2418445B1; GB2015126A; US4265111A; DE2906970C2; NL7900929A; CH635428A5; SE425618B; SE7802038L; IN155714B; ES478375A1; YU32979A; FR2418445A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Vertikalrichtung eines Systems, das auf einem beweglichen Träger oder Fahrzeug gelagert ist, beispielsweise einem Wasser-, Land- oder Luftfahrzeug od. dgl.

5 Die Erfindung kann vorteilhaft auf ein Waffensystem angewendet werden, das auf einem Fahrzeug stabilisiert werden soll, und sie wird daher im folgenden hinsichtlich dieser Anwendungsform beschrieben. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf ein derartiges Waffensystem beschränkt, sondern kann all-10 gemein dann angewendet werden, wenn die Vertikalrichtung bezüglich eines beweglichen Trägers bestimmt werden soll.

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Beim Bestimmen der Vertikalrichtung bezüglich eines beweglichen Trägers ist es allgemeine Praxis, einen sogenannten Vertikalkreisel zu verwenden, der einen Kreisel mit kardanischer Aufhängung aufweist, dessen Spinachse vertikal gerichtet ist. Wenn diese Vertikalrichtung einmal eingerichtet ist, so ist die kardanische Aufhängung des Kreisels frei von Reibung und wird die Vertikalrichtung der Spinachse aufrechterhalten, unabhängig von der Lage des Trägers. In der Regel wird die Lage des Trägers bezüglich der Vertikalrichtung durch das Messen von zwei Winkeln bestimmt, der sogenannten Roll- und Nickwinkel.

Herkömmliche Vertikalkreisel unterscheiden sich bezüglich des Verfahrens der Kompensation der unvermeidbaren Kreiseldrift, der statischen und dynamischen Genauigkeit usw. Ein gemeinsames Merkmal der Vertikalkreisel besteht darin, daß sie kardanisch aufgehängte Kreisel aufweisen, deren mechanische Konstruktion relativ kompliziert ist. Es bestand daher in anderen Fällen ein Bestreben dafür, an ihrer Stelle geschwindigkeitsmessende Kreiselsensoren zu verwenden, beispielsweise Differenzierkreisel bzw. Geschwindigkeitskreisel, die gegenüber den herkömmliehen Kreiseln mit zwei Achsen den wesentlichen Vorteil haben, daß die Herstellungskosten beträchtlich geringer sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Kreiselsensoren eine einfache mechanische Konstruktion aufweisen, wobei der Sensor lediglich auf einer Achse anspricht.

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Wenn eine Waffe, die in Höhen- und Seitenrichtung bewegt werden kann, stabilisiert werden soll, d.h. wenn das Zielen des Waffenlaufs unabhängig von den Bewegungen des Trägers gemacht werden soll, so ist eine Information bezüglich der Drehbewegungen um zwei Achsen erforderlich. Es ist bereits bekannt, die Drehbewegungen mit Kreiselsensoren zu messen, die die Drehgeschwindigkeit der Waffe in Höhen- und Seitenrichtung messen.

Wenn die Waffe in einem Waffensystem eingeschlossen ist, das ein Feuerleitgerät mit mindestens einem Zielteleskop und einem Rechner aufweist, so wird jedoch auch eine Information bezüglich des Drehwinkels der Erhöhungsachse um die Laufrichtung von der Vertikalebene und ebenso häufig der Winkel der Laufrichtung bezüglich der horizontalen Ebene benötigt. Die herkömmliche Bezeichnung für diese Winkel sind Rollwinkel und Nickwinkel, die auch im folgenden verwendet werden. Das bisher am meisten verwendete Verfahren zur Messung dieser Winkel wurde unter Zuhilfenahme der herkömmlichen Vertikalkreisel durchgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Vertikalrichtung zu schaffen, bei der die Verwendung der herkömmlichen Kreisel der oben beschriebenen Art nicht erforderlich ist.

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Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten und zweiten Kreiselsensor zum Messen der Winkelgeschwindigkeiten des Systems bezüglich zweier, im rechten Winkel zueinander stehender Achsen, einen Kreiselsensor zum Messen der Rollwinkelgeschwindigkeit des Trägers und eine Einrichtung zum Berechnen des Roll- und Nickwinkels des Trägers in Abhängigkeit von den gemessenen Winkelgeschwindigkeiten aufweist.

Anstelle der herkömmlichen Kreisel werden erfindungsgemäß lediglich einachsige Kreiselsensoren zur Geschwindigkeitsmessung der Bewegungen des Trägers verwendet und das anfängliche Bestimmen der Vertikalrichtung und die Kompensation der Kreiseldrift kann durch einfaches Winkelmessen von Vertikalpendeln durchgeführt werden. Darüber hinaus weist die Erfindung den Vorteil auf, daß in der Regel die Kreiselsensoren als Signalübertrager für andere Funktionen im System eingeschlossen werden können, bei denen die Information bezüglich der Vertikalrichtung benötigt wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips, wie eine Waffe stabilisiert werden kann;

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Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips, wie die Vertikalrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt werden kann;

Fig. 3 die mit Einrichtungen vervollständigte Vorrichtung zum anfänglichen Bestimmen der Vertikalrichtung;

Fig. 4 den Aufbau der Recheneinrichtung und

Fig, 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die zwei Kreiselsensoren mit der Visiereinrichtung in Verbindung stehen, anstatt mit dem Waffenlauf.

Um eine Waffe auf ein Ziel zu richten, ist sie üblicherweise so gelagert, daß sie im Winkel zum Transportträger bzw. Fahrzeug bewegbar ist. Die Waffe ist dann so angeordnet, daß sie mit Hilfe von Servomotoren um zwei Achsen schwenkbar ist. Der Waffenlauf kann beispielsweise so gelagert sein, daß er in einem Panzerturm in Höhenrichtung schwenkbar ist, während der Panzerturm wiederum bezüglich eines Fahrgestells in Seitenbzw. Querrichtung schwenkbar ist.

Fig. 1 zeigt schematisch, wie ein derartiges herkömmliches System zur Steuerung einer Waffe in vertikaler und horizontaler Richtung aufgebaut werden kann. Das Schwenken der Waffe in horizontaler Richtung wird durch einen Servomotor 1 durchge-

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führt, der mit einem Zahnring od. dgl. auf dem Panzerturm in Eingriff kommt, während die Honenschwenkbewegung der Waffe mit Hilfe eines Servomotors 2 durchgeführt wird, der im Panzerturm angeordnet ist und der mit einem Zahnradbogen od. dgl. des Höhensystems in Eingriff kommt. Zur Messung der Drehbewegungen der Waffe sind darüber hinaus Kreiselsensoren 3 und 4, beispielsweise Geschwindigkeitskreisel angeordnet. Der Sensor 3 gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab, das proportional zur Drehgeschwindigkeit in Seitenrichtung bezüglich des Bodens ist, d.h. zur Drehgeschwindigkeit des Panzerturms um die Transversalachse, während der Sensor 4 ein Ausgangssignal abgibt, das proportional zur Drehgeschwindigkeit in Höhenrichtung ist, d.h. zur Drehgeschwindigkeit des Waffenlaufs um die Höhenachse, ebenfalls bezüglich des Bodens.

Die von den beiden Kreiselsensoren 3 und 4 abgegebenen Signale stellen die tatsächlichen Winkelgeschwindigkeiten des Systems dar und steuern die Servomotoren 1 und 2 so, daß die Drehgeschwindigkeit der Waffe sehr nahe bei Null liegt, d.h. die Waffe stabilisiert ist. Die beiden tatsächlichen Geschwindigkeiten werden dann Vergleichern 5 bzw. 6 zugeführt, in denen sie mit den Nenngeschwindigkeiten in Seiten- bzw. Höhenrichtung verglichen werden, die von einem äußeren Steuersystem erhalten werden. Die von den Vergleichern 5 und 6 abgegebenen Differenzsignale werden über Verstärker 7 bzw. 8 den Servomotoren 1 bzw. 2 zugeführt, die zusätzlich zur Signalverstär-

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kung In der Regel auch geeignete dynamische Filter, Integratoren usw_o aufweisen. Wenn die Nenngeschwindigkeiten vom Außensystem gleich Null sind, so kommen die Drehbewegungen der Waffe bezüglich des Bodens in die Nähe von Null, je nach der Qualität des Motorsystems.

Ein herkömmliches System weist üblicherweise auch ein Feuerleitsystem auf, das mindestens ein Zielteleskop und einen Rechner einschließt. Die Konstruktion des Feuerleitsystems und des Zielteleskops haben im Prinzip keine .Bedeutung für die Erfindung und werden daher nicht im Detail beschrieben,, Das Zielteleskop kann beispielsweise derart beschaffen sein, daß ein Kanonier fortwährend die Lage der optischen Linie der Visiereinrichtung für das Teleskop bezüglich eines mit dem Teleskop beobachteten Ziels beurteilt» Der Kanonier kann dann mit Hilfe eines Steuerhebels od. dgl. die beiden Servomotoren 1 und 2 durch Zuführung von Nennsignalen geeigneter Größe zu den Zielsystemen so beeinflussen, daß die Waffe in Höhen™ und Seitenrichtung geschwenkt werden kann. Damit kann der Kanonier mit Hilfe des Zielteleskops das Ziel verfolgen und von dem Feuerleitrechner können geeignete Vorhaltwinkel und Tangentialerhöhungswinkel berechnet werden, ungeachtet der Tatsache, daß der Träger, beispielsweise ein Fahrzeug, auf dem das Waffensystem gelagert ist, gleichzeitig Drehbewegungen ausgesetzt ist, die beispielsweise auf das Fahren zurückzuführen sind.

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Zusätzlich zu den oben erwähnten Drehbewegungen der Waffe, die von den Kreiselsensoren 3 und 4 gemessen werden, ist die Information über die Vertikalrichtung, d.h. den Rollwinkel und auch den Nickwinkel der Waffe für den Feuerleitrechner erforderlich. Erfindungsgemäß werden diese Winkel von einer Vorrichtung gemessen, die schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei stellen die in der Figur verwendeten Zeichnungen Winkelgeschwindigkeiten und Winkel dar, die wie folgt definiert werden:

jQ. η Drehgeschwindigkeit der Waffe um die Elevations-

oder Höhenrichtachse bezüglich des Bodens, d.h. die Drehgeschwindigkeit in Höhenrichtung;

Drehgeschwindigkeit der Waffe um die Seitenrichtachse, d.h. die Drehgeschwindigkeit in Seitenrichtung.

SXf Drehgeschwindigkeit der Waffe um die Laufachse, d.h. die Rollwinkelgeschwindigkeit;

ml Drehstellung der Elevations- oder Höhenrichtachse um die Laufachse bezüglich der horizontalen Ebene, d.h. die Rollwinkel, und

η Vertikalwinkel der Laufachse zur horizontalen Ebene, d.h. der Nickwinkel.

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Die Vorrichtung weist einen auf der Waffe angebrachten Kreiselsensor 9 auf, der die Rollwinkelgeschwindigkeit der Waffe mißt, d.h. die Dreh- bzw. Schwenkgeschwindigkeit der Waffe um die Laufachse, und der ein zu dieser Geschwindigkeit At'i proportionales Ausgangs signal ausgibt. Dieses Ausgangssignal wird einer Recheneinheit 10 zugeführt_} die anhand von Fig. 4 mehr im Detail beschrieben wird. Der Recheneinheit 10 xirerden auch von den Sensoren 3 und 4 im Stabilisierungssystem Signale zugeführt, die den Schwenkgeschwindigkeiten in Höhen- bzw. Seitenrichtung, Xlt| bzw, XX^, entsprechen., wobei der Kreiselsensor 4 im rechten Winkel zum Waffenlauf angeordnet ist. Von der Recheneinheit 10 werden Ausgangssignale abgegeben, die ral und ή entsprechen, die ein Maß für die Rollwinkelgeschwindigkeit bzw. die Nickwinkelgeschwindigkeit darstellen. Diese Signale werden dann Integratoren 11 bzw. 12 zugeführt, die die empfangenen Signale ml bzw« η integrieren,, Damit liegen am Ausgang der Integratoren die Signale ml und η an. Diese Signale werden zur Recheneinheit 10 rückgekoppelt.

Durch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung wird eine Be-Ziehung zwischen den gemessenen Winkelgeschwindigkeiten (den lL-Signalen) und dem Roll™ bzw. Kickwinkel (den ml- bzw. n-Signalen) erhalten. Damit diese Beziehung jedoch korrekt ist, ist es erforderlich, daß Integrationskonstanten für die beiden Integrationen hinzugefügt werden. Erfindungsgemäß kann dies durch fortlaufende Überwachung von zwei Außenvorrichtungen vor-

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genommen werden, die mindestens unter statischen Bedingungen

die fraglichen Winkel ml und η messen können. Beispielsweise

können derartige Vorrichtungen Pendel sein, die Winkelübertrager bzw. Winkelgetriebe aufweisen.

Fig. 3 zeigt in Form eines Blockschaltdiagrammes eine geeignete Ausführungsform der Erfindung, die auch Einrichtungen zum Bestimmen der Integrationskonstanten aufweist. In Fig. 3 wurden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 2. Ein Pendel 13 mißt den Win- kel ml, d.h. den Rollwinkel, und gibt ein Ausgangssignal ml als Maß für diesen Winkel ab. Das Signal ml wird einem der Eingänge eines Vergleichers 14 zugeführt. Der andere Eingang des Vergleichers 14 ist mit dem Ausgang des Integrators 11 verbunden. Im Vergleicher 14 wird ein Vergleich zwischen den Signalen ml und ml durchgeführt und die Differenz wird einem Schaltkreis 15 zugeführt, der die Differenz auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, wonach das Signal dem Eingang des Integrators 11 über einen Schaltkreis 16 zugeführt wird, in dem das Signal mit dem Signal ml von der Recheneinheit 10 aufsummiert wird. Über einen Umschalter 17 am Eingang des Schaltkreises 16 kann die Größe der Betätigung reguliert werden. In der Figur ist dies symbolisch mit den Wertend,, und T^, dargestellt, die gleichzeitig die Zeitkonstante darstellen, mit der der Ausgangswert zu ml hin einschwingt.

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Wenn das Waffensystem nicht stationär ist, d„h. wenn das Fahrzeugj, auf dem die Waffe angeordnet ist, sich in Bewegung befindets, so ist das Pendel auch anderen Beschleunigungen ausgesetzt als der Schwerkraft« Die Winkelinformation ist daher nur im Mittel während eines langen Zeitraums genau. Da die Überwachung durch die Begrenzerschaltung 15 begrenzt wird, so daß eine maximale, wählbare Änderungsgeschwindigkeit des Integrators erhalten wird_} wird es erreicht, daß die unerwünschte Drift des Integrators 11 kompensiert wird, während die großen und konstanten Pendelfehler nur langsam den Ausgangswert des Integrators ändern. Es ist auch die Möglichkeit vorgesehen, eine Beschleunigungskorrektur einzuführen, die gegebenenfalls aus Beschleunigungen besteht, von denen ein Außensystem berechnet«, daß das Pendel ihnen ausgesetzt sein wird. In der Figur ist dies mit einem dritten Eingangssignal Acc corr für den Vergleicher 14 dargestellt» Durch die Einführung der beiden % -Werte von verschiedener Größe, "T₁ und T₂' ^{kann der} kleinere Wert % ^ für ein schnelleres Einschwingen des Ausgangswerts des Integrators verwendet werden, bevor die Kreiselsensoren in Gang kommen bzw. in Gang gebracht wurden» Es ist auch zweckmäßig, den Schalter 17 mit dem kleineren X -Wert, nämlich Tj α zu verbinden, wenn das Fahrzeug stillsteht.

In gleicher Weise wie oben beschrieben wurde, sind Einrichtungen für das Bestimmen der Integrationskonstante des Integrators 12 erforderlich. Die Vorrichtung weist daher ein Pendel

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auf, das den vorliegenden Nickwinkel mißt. Da die Schwenkachse auch des Pendels bezüglich der Waffe befestigt ist und parallel zur Höhenachse verläuft, mißt das Pendel jedoch nicht den Winkel n, sondern den Winkel nl, d.h. den Winkel in einer Ebene im rechten Winkel zur Höhenachse, zwischen der Laufachse und der horizontalen Ebene. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel, wie im Falle des Winkels n, klein, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Damit kann der gemessene Winkel nl mit ausreichender Genauigkeit durch Multiplikation mit cos ml in np übertragen werden. Das Ausgangssignal vom Pendel 18 wird daher einem Schaltkreis 19 zugeführt, dessen Ausgangssignal aus dem Signal nip · cos ml besteht. Dieses Signal wird danach, analog zum oben Gesagten, dem Eingang eines Vergleichers 20 zugeführt, um es mit dem η-Signal am Ausgang des Integrators 12 zu vergleichen. Die Differenz wird einem Schaltkreis 21 zugeführt, der die Differenz auf einen vorbestimmten Wert beschränkt, wonach das Signal dem Eingang des Integrators 12 über einen Schaltkreis 22 zugeführt wird, in dem das Signal auf das von der Recheneinheit. 10 erhaltene η-Signal aufsummiert wird. Durch einen Umschalter 23 am Eingang des Schaltkreises 22 kann das Maß der Betätigung geregelt werden. Die verwendeten Zeitkonstanten ¹Tt-? undT^ müssen nicht unbedingt gleich sein wie die beim ml-Integrator.

Anhand von Fig. 4 wird nun die Recheneinheit 10 näher beschrieben. Die-df - und-Ω. ^-Signale am Eingang der Rechenein-

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heit stellen die Schwenkgeschwindigkeit der Waffe in Seitenbzw. Höhenrichtung dar, die senkrecht zueinander verlaufen. Diese Signale werden mittels eines Funktionsgebers 24 in Komponenten in einem neuen zweiten Koordinatensystem übertragen, das bezüglich des ersten Koordinatensystems um den Winkel ml gedreht ist. Dies ist in der Figur durch die Signale sin ml und cos ml dargestellt, die dem Funktionsgeber 24 zugeführt werden* Die Komponenten im zweiten Koordinatensystem sind mit -**_z' und XjL gekennzeichnet. Die zuletzt genannte Komponente stellt dann direkt den Wert η dar. Die zuerst genannte Komponente wird mittels eines Multiplizierers 25 mit tan η multipliziert, wobei im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels tan η ^ η ist. Das Ausgangssignal des Multiplizierers wird danach in einem Schaltkreis 26 dem Eingangssignal XXf , der Rollgeschwindigkeit, aufaddiert, und es ergibt sich das Ausgangssignal ml.

Kurz zusammengefaßt wird das folgende Gleichungssystem durch die Recheneinheit 10 realisiert:

ml = XXf - (Xli^'· cos ml - XXio-sin ml) · tan η

ή = XX ¹P * sin ml + XX η · cos ml

Oben ist lediglich ein Beispiel des Gleichungssystems angegeben, das mit Hilfe der Recheneinheit 10 realisiert werden kann. In Abhängigkeit davon, ob die Integratoren 11 und 12 ml

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bzw. η oder m bzw. nl oder Kombinationen zwischen beiden integrieren, können vier Varianten des Gleichungssystems verwendet werden. Der Winkel m kennzeichnet dann die Neigung der Radachse bzw. Zapfenachse in einer senkrechten Ebene. Darüber hinaus können die Pendel 13 und 18 durch Beschleunigungsmesser ersetzt werden, die die Winkel in der senkrechten Ebene und nicht schräge Winkel messen. Diese Wahl beeinflußt auch die Wahl der bestimmten Form der Gleichungen. Im oben angegebenen Beispiel des Gleichungssystems wird jedoch nur die für die Pendelfunktionen am besten geeignete Form erläutert.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Auch in diesem Fall ist die Vorrichtung bezüglich eines stabilisierten Waffensystems beschrieben, das dem oben beschriebenen ähnlich ist. In diesem Fall wird jedoch die Visierlinie des in dem System eingeschlossenen Zielteleskops im wesentlichen derart stabilisiert, daß die die beiden Winkelgeschwindigkeiten messenden Kreiselsensoren mechanisch eng mit den optischen Einrichtungen, in der Regel ein Spiegel oder ein Prisma, zur Richtungsbestimmung in der Visiereinrichtung verbunden sind. Die Waffe wird dann durch die stabilisierte Visiereinrichtung in herkömmlicher Weise gesteuert. Auch in diesem Falle wird die Information bezüglich der Vertikalrichtung benötigt, d.h. der Roll- und Nickwinkel der Waffe, ml bzw. n. Daher ist erfindungsgemäß auch ein dritter Kreiselsensor vorgesehen, der die Rollwinkelgeschwindigkeit

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der Waffe mißt. Die Kreiselsensoren auf der Visiereinrichtung können natürlich auch etwas anders angeordnet werden, aber es ist kennzeichnend, daß sie die Winkelgeschwindigkeit der Visierlinie messen. Darüber hinaus ist es für das System kennzeichnend, daß die Visierlinie des Zielteleskops und der Waffenlauf in der Regel nicht parallel verlaufen, sondern durch zwei Winkel voneinander getrennt sind, die sogenannten Vorhaltewinkel, von denen der eine in Seitenrichtung und der andere in Höhenrichtung in der Figur mit cL-_f bzw. A^ gekennzeichnet ist.

Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, weist die Erfindung einen Kreiselsensor 2b zum Messen der Winkelgeschwindigkeit Xl<f der Visierlinie in seitlicher und einen Kreiselsensor 27 zum Messen der Winkelgeschwindigkeit XX η der Visierlinie in senkrechter Richtung auf. Eine angenommene Drehgeschwindigkeit XL^ in Richtung der Visierlinie liegt am Ausgang eines Verstärkers 28 an. Die von dem Kreiselsensor 26 und dem Verstärker 28 ausgegebenen Signale werden einem Funktionsgeber 29 zugeführt, in dem die Signale in ein neues Koordinatensystem überführt werden, das gegenüber dem Koordinatensystem des Waffenlaufs um den Winkel A₀L gedreht ist. In einem ersten Differentiationsschaltkreis 30 wird die Ableitung von Xpt gebildet, die in einem Schaltkreis 31 mit dem von dem Kreiselsensor 27 ausgegebenen Geschwindigkeitssignal Xl η¹ aufsummiert wird. Das so erhaltene Signal wird einem der Eingänge eines weiteren Funktionsgebers 32 zugeführt. Dem anderen Eingang des

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Funktionsgebers 32 wird das Ht - Signal vom Funktionsgeber 29 zugeführt. Im Funktionsgeber 32 werden die Signale in ein weiteres Koordinatensystem überführt, das gegenüber dem Koordinatensystem des Waffenlaufs um den Winkel 0C₀[^ gedreht ist. Das am Ausgang des Funktionsgebers 32 auftretende XXf- Signal muß nun der Rollwinkelgeschwindigkeit Xl f entsprechen, die von dem Kreiselsensor 33 gemessen wurde, der auf der Waffe angeordnet ist und die Winkelgeschwindigkeit in Rollrichtung mißt. In einem Schaltkreis 34 wird die Differenz zwischen diesen beiden Signalen gebildet, wonach das Differenzsignal dem Eingang des Verstärkers 28 zugeführt wird. Der Verstärker 28 ist so gestaltet, daß er mindestens eine Integration ausführt, und er weist eine Verstärkung auf, die einen bestimmten Wert überschreitet, bei dem das über den geschlossenen Schaltkreis dem Verstärker zugeführte Eingangssignal klein und die Differenz zwischen dem berechneten und dem gemessenen Wert der Rollwinkelgeschwindigkeit XLf vernachlässigbar ist. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine zweite Differentiationsschaltung 35 auf, die die Ableitung des Winkels oCjp des Funk- tionsgebers bildet. Die so erhaltene Ableitung oC₀(£, wird in einem Schaltkreis 36 dem von dem Funktionsgeber 29 erhaltenen XLf Signal aufsummiert, wonach das Ausgangssignal der Recheneinheit 10 zugeführt wird, analog zur Ausfuhrungsform nach Fig. 3. Die so erhaltenen Drehgeschwindigkeitssignale X/.^¹, X* ^

und Xl¹I- sind identisch zu den entsprechenden Signalen in Fig. 3> d.h. den Signalen, die erhalten worden wären, wenn die auf der

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Visiereinrichtung angeordneten Kreiselsensoren auf der Waffe angeordnet wären. Die Signale können damit der Recheneinheit zugeführt werden, und die folgende Vorrichtung zum Berechnen der gewünschten Winkel ml und n, d.h. des Roll- und Nickwinkels der Waffe, sind identisch mit der Vorrichtung nach Fig. 3.

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Claims

Patentansprüche

' 1J Vorrichtung zur Bestimmung der Vertikalrichtung eines Systems, insbesondere eines Waffensystems, das auf einem beweglichen Träger oder Fahrzeug gelagert ist, beispielsweise einem Wasser-, Land- oder Luftfahrzeug od„ dgl», g e 5 kennzeichnet durch einen ersten und zweiten

Kreiselsensor (3, 4) zum Messen der Winkelgeschwindigkeiten (ΙΊ^¹ undXle?) des Systems bezüglich zweier, insbesondere im rechten Winkel zueinander stehender Achsen«, einen Kreiselsensor (9) zum Messen der Rollwinkelgeschwindigkeit 10 (-Ω-"ς ) des Trägers sowie eine Einrichtung (10 - 12) zum Berechnen von Roll- und Wickwinkel (ml und n) des Trägers in

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Abhängigkeit von den gemessenen Winkelgeschwindigkeiten
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Vorrichtung (13, 18) zum an- fänglichen Bestimmen der Vertikalrichtung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (10 - 12) zum Berechnen von Roll- und Nickwinkel (ml und n) des Trägers eine Recheneinheit (10), die in Abhängigkeit von den gemessenen Winkelgeschwindigkeiten (Xl^ ,Γίη ,ilf) die Ableitung des Roll- und Nickwinkels (ml und n) des Trägers berechnet, und auch Integratoren (11, 12) aufweist, die die von der Recheneinheit (10) abgegebenen differenzierten Signale (ml und n) integrieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Recheneinheit (10) einen Funktionsgeber (24) aufweist, der die von den Kreiselsensoren (3, 4) gemessenen Winkelgeschwindigkeiten (Ii^ ,Ώ.η) einem Koordinatensystem überträgt, das bezüglich des Koordinatensystems, in dem die Winkelgeschwindigkeiten (ilf ,fin) gemessen wurden, um einen Winkel entsprechend dem Rollwinkel (ml) des Trägers gedreht wird.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das vom Funktionsgeber (24) abgegebene Signal (-Ω-7), das der Winkelgeschwindigkeit in Seitenrichtung (-Cl^) im ursprünglichen Koordinatensystem entspricht, in einem Multiplizierer (25) mit tan η multipliziert wird, wobei η der Nickwinkel ist, wonach das so gebildete Signal der Rollwinkel™ geschwindigkeit (Ω-f ) in einem Schaltkreis (26) hinzuaddiert wird«
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k"e η η zeichnet, daß die Vorrichtung zum anfänglichen Bestimmen der Vertikalrichtung aus einem ersten und zweiten Pendel (13, 18) zum Messen des Rollwinkels (ml) bzw« des Nickwinkels (n) besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch g e kennzeichnet, daß sie Vergleicher (14, 20), die die von den Pendeln (13, 18} ausgegebenen Signale mit den Werten des von der Recheneinheit (10 - 12) berechneten RoIl- und Nickwinkels (ml, n) vergleichen, und Einrichtungen (15 - 17 und 21 - 23) aufweist, die eine Einflußnahme der von den Vergleichern (14, 20) abgegebenen Differenzsignale auf die Eingangssignale (ml, n) für die Integratoren (11, 12) ermöglichen.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß der vom Pendel (18) gemessene Wert des Nickwinkels (nl ) in einem Schaltkreis (19) mit cos ml multipliziert wird, wobei ml den Rollwinkel kennzeichnet, wonach der so erhaltene Wert dem Vergleicher (20) zugeführt wird.

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