DE3125678A1 - Richtgeraet - Google Patents

Description

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Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST 1

BÖKENBUSCH41 · D 5620 VELBERT 11-LANGENBERG Postfadi 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung

Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, D-7770 Überlingen

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Richtgerät

Die Erfindung betrifft ein Richtgerät zum Richten einer auf einem Fahrzeug, insbesondere einem Kampfpanzer,

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montierten Waffe, enthaltend:

(a) ein Visier, dem die Waffe nachgeführt wird und das

(a..) gegenüber einem Träger um Nick- und Hochachse ο verdrehbar ist,

(a„) um Nick- und Hochachse gegen Bewegungen des Trägers stabilisiert ist,

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35

(a..) Bi Idaufnahmemittel zum Aufnehmen eines Gesichtsfeldbildes und zur Erzeugung von Gesichtfeldsignalen und

(a.) Bildwiedergabemittel enthält,

(a.-) denen die Gesichtsfeldsignale von den

Bildaufnahmemitteln zugeführt werden und

4? einen Bildschirm zur Wiedergabe des Gesichtsfeldbildes nach Maßgabe der Gesichtsfeldsignale aufweisen.

Es ist bekannt, bei einem Kampfpanzer ein Visier vorzusehen, das auf ein Ziel ausgerichtet wird,, während eine Kanone, ggf. unter Berücksichtigung eines Vorhalts, dem Visier nachgeführt wird. Das Visier ist dabei gegenüber den Bewegungen eines Trägers, hier des Turms des Kampfpanzers, um zwei Achsen, nähmlich Nick- und Hochachse, stabilisiert. Eine Nickbewegung des Kampfpanzers, eine Kurvenfahrt des Kampfpanzers oder eine Drehbewegung des Turms hat keinen Einfluß auf die Orientierung des Visiers im Raum. Dadurch bleibt die Achse des Visiers, d.h. der Mittelpunkt des Fadenkreuzes unabhängig von solchen Fahrzeugbewegungen in Ruhe. Die Aufgabe des Schützen ist es, den Mittelpunkt des Fadenkreuzes mit dem anvisierten Ziel zur Deckung zu bringen. Die Kanone wird dann mit dem Visier mitgeführt.

Es ist auch bekannt, an dem Visier Bildaufnahmemittel zur Aufnahme eines Gesichtsfelds und zur Erzeugung von Gesichtsfeldsignalen vorzusehen. Dabei wird bei dem bekannten Gerät ein Wärmebild erfaßt. Die Gesichtsfeldsignale werden Bildwiedergabemitteln zugeführt, welche auf einem Bildschirm ein Gesichtsfeldbild als Wärmebild liefern.

Zur Einstellung des Visiers auf das Ziel betätigt der Schütze einen Richtgriff in Abhängigkeit von der Zielablage, d.h. der Ablage des Ziels von dem Mittelpunkt des Fadenkreuzes. Das ist in der Praxis recht schwierig. Es ist durch die Stabilisierung des Visiers um Nick- und Hochachse zwar der Mittelpunkt des Fadenkreuzes

° von den Nick- und Gierbewegungen des Fahrzeugs entkoppelt. Ein außerhalb dieses Mittelpunktes liegendes

/Q.

Zielbild führt jedoch bei einer Rollbewegung des Kampfpanzers in dem vom Schützen beobachteten Gesichtsfeld kreisbogenförmige Bewegungen um den Mittelpunkt aus, so daß sich die Koordinaten des Zielbilds ständig ändern. Nach diesen Koordinaten soll aber die Einstellung des Visiers auf das Ziel erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Richtgerät der eingangs definierten Art den Einfluß von Rollbewegungen des Fahrzeugs auf den Richtvorgang zu eliminieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(b) ein Fühler vorgesehen ist, der auf den Rollwinkel · des von dem Visier erfaßten Gesichtsfelds anspricht und ein Rollwinkelsignal liefert,

(c) die Bildwiedergabemittel Transformationsmittel enthalten,

(C₁) auf welche die Gesichtsfeldsignale und das Rollwinkelsignal aufgeschaltet sind und

(c_?) welche daraus transformierte Gesichtfeldsignale erzeugen, die einen um den Rollwinkel verdrehten Gesichtfeldbild entsprechen,

(d) die Bildwiedergabemittel zur Erzeugung eines den transformierten Gesichtfeldsignalen entsprechenden Gesichtsfeldbilds auf dem Bildschirm eingerichtet sind und

(e) Rücktransformationsmittel vorgesehen sind, 35

(e₁) auf welche das Rollwinkelsignal von dem Fühler aufgeschaltet ist,

(e„) auf welche weiterhin Ablagekoordinationssignale aufschaltbar sind

(e,) und welche zur Rücktransformation von Ablagekoordinaten aus einem bildschirmfesten,, um den Rollwinkel verdrehten Koordinatensystem in ein unverdrehtes Koordinatensystem und zur Erzeugung von Stellsignalen nach Maßgabe der rücktransformierten Ablagekoordinaten eingerichtet sind*

Für den Schützen ergibt sich auf dem Bildschirm dann ein Bild des Gesichtfelds als wenn der Turm des Kampfpanzers mit dem Visier auch um die Rollachse stabilisiert wäre= Aus diesem von dem Bewegungen des Fahrzeugs entkoppelten Gesichtfeldbild können die Stellbewegungen abgeleitet werden, die notwendig sind, um das Visier auf das Ziel einzustellen. Es werden dazu zunächst Ablagesignale erzeugt, die der Ablage des Ziels in dem "entkoppelten" Gesichtsfeld entsprechen. Da dieses Gesichtsfeld stillsteht, bietet das keine Probleme. Die Stellbewegung muß aber in dem mit dem Fahrzeug bewegten System erfolgen. Dem wird durch die Rücktransformation automatisch Rechnung getragen.

Die Ablagesignale können in konventioneller Weise durch einen Richtgriff erzeugt werden.

Eine besondere vorteilhafte Lösung besteht jedoch darin, daß

¹ !

(a) der Bildschirm ein aktiver Bildschirm ist, der bei Berühren einer Stelle des Bildschirms mit einem dafür eingerichteten Markierungsglied, z.B. einem Lichtstift, Signale liefert, welche die Koordinaten dieser Stelle darsiel.Ten,

31zdd78

(b) diese Signale als Ablagekoordinatensignale auf die Rücktransformationsmittel aufgeschaltet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 A und B zeigen schematisch einen Kampfpanzer und das direkt im Visier beobachtete Gesichtsfeld bei einer Richtvor

richtung, und zwar einmal auf ebenem Terrain und einmal mit seitlicher Nei- -.-gung,

Fig. 2 ist eine schematisch-perspektivische

Darstellung eines Kampfpanzers mit Kanone, Visier und Bildschirm-Richtvorrichtung

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Richtvorrichtung.

Fig. 4 A und B ist eine Darstellung ähnlich Fig. 1 eines Kampfpanzers und des vom Schützen auf dem Bildschirm beobachteten.

nc .

^Zü Gesichtsfelds bei einer Richtvorrichtung

nach der Erfindung.

Tn Fig. 1 A ist ein Kampfpanzer 10 mit einem Turm 12 auf ebenem Terrain daigestellt. Mit 14 ist der Horizont

bezeichnet. Der Schütze beobachtet durch das Visier ein Gesichtsfeld 16 mit einem Ziel 18. Das Visier enthält ein Fadenkreuz mit einer horizontalen Linie 20 und einer vertikalen Linie 22, die sich in einem Mittelpunkt 24 schneiden. "Horizontal" und "vertikal" bezieht

sich dabei auf ein fahrzeugfestes Koordinatensystem, d.h. die horizontale Linie 20 ist parallel zur Querachse 26 und die vertikale Linie 22 ist parallel zur

Hochachse 28 des Kampfpanzers 10= Die Ablage des Ziels Ί 8 in dem durch Quer- und Hochachse gegebenen fEhrzeugfesten Koordinatensystem, in welchem auch die Steuerung des Visiers zur Ausrichtung des Mittelpunkts 24 auf das Ziel 18 erfolgt,, ist durch die Äblagekoordinaten Δ Χ und A. X gekennzeichnet=

In Fig. 1 A ist die Querachse 26 des Kampfpanzers 10 parallel zum Horizont 14, und die Hochachse 28 ist vertikal» In Fig- 1 B fährt der Kampfpanzer 10 auf einer seitlich geneigten Fläche 30. Durch die noch zu beschreibende Stabilisierung des Visiers um Nick- und Hochachse ist die Lage des Mittelpunkts 24 zum Horizont 14 und zum Ziel 18 unverändert= Die Quer- und Hochachse 26 bzw. 28 und damit die Linien 20 und 22 sind dagegen gegenüber dem Horizont bzw. der Vertikalen um den Rollwinkel geneigt. Die Äblagekoordinaten des Ziels 18 in dem fahrzeugfesten, Koordinatensystem haben sich verändert zu Δ X und Ax · Bei ständigen Rollbewez y

gungen des Kampfpanzers 10 während der Fahrt verändern sich daher ständig die im fahrzeugfesten Koordinatensystem beobachteten Ablagekoordinaten, nach denen die Einstellung des Visiers erfolgt. Für den Schützen würde sich praktisch die Aufgabe stellen, den Mittelpunkt 24 des Fadenkreuzes 20,22 mit einem ständig sich bewegenden Ziel zur Deckung zu bringen.

Der Turm 12 des Kampfpanzers 10 ist gegenüber der Wanne 32 um die Hochachse 28 verdrehbar, wie durch den Doppelpfeil 34 in Fig= 2 angedeutet ist. In dem Turm 12 sitzt als Waffe eine Kanone 36, die um eine Achse 38 verschwenkbar ist, die man als Querachse des Turms 12 bezeichnen kann, während die dazu senkrechte Achse 40 die Längsachse des Turms 12 darstellt= Die Verschwenkung der Kanone 36 erfolgt durch einen Stellmotor 42, wie

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] durch den Pfeil 44 angedeutet ist.

Mit 4 6 ist ein Visier bezeichnet, das im Turm 12 kardanisch gelagert ist. Ein Rahmen 48 ist um eine zur c Hochachse 28 des Kampfpanzers 10 und des Turms 12 parallele Hochachse 50 (in Fig. 2 sind die beiden Achsen identisch) drehbar gelagert, wie durch den Pfeil 52 angedeutet ist. Die Verstellung des Rahmens 48 um die Hochachse 50 erfolgt durch einen Stellmotor 54. In dem

IQ Rahmen 48 ist das Visier 46 um eine Nickachse 56 drehbar gelagert, die senkrecht zu der Hochachse 50 verläuft. Das ist durch den Pfeil 58 angedeutet. Die Verdrehung des Visiers 4 6 um die Nickachse 56 erfolgt mittels eines Stellmotors 60. Die Stellmotore 54 und 60 sind ( in

]5 bekannter und daher nicht dargestellter Weise) durch Kreisel so gesteuert, daß das Visier 46 von den rotatorischen Bewegungen des Kampfpanzers 10 entkoppelt ist. Die von dem Visier 46 durch den Mittelpunkt 24 seines Fadenkreuzes 20,22 bestimmte Sichtlinie 62 bleibt raumfest, auch wenn der Kampfpanzer 10 oder der Turm 12 seine Lage im Raum ändert.

Durch ( nicht dargestellte) Abgriffe wird die jeweilige Lage des Visiers 46 gegenüber dem Kampfpanzer 10 abgegriffen. Durch Verdrehen des Turms 12 um die Hochachse und Verschwenken der Kanone 36 um die Achse 38 wird die Kanone 36 nach dem Visier 46 ausgerichtet und diesem nachgeführt.

Die Achse 38 ist dann parallel zu der Achse 56 und entspricht der "Querachse" 26 in Fig. 1 A und B. Die Achse 40 bildet die "Rollachse", und die Achse 50 entspricht der "Hochachse" 28 von Fig. 1 A und B.

Ein Lotkreisel 66, der an der Kanone 36 sitzt, mißt einmal den ( hier nicht interessierenden ) Elevationswinkel der Kanone 36 und zum anderen den Rollwinkel.

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Das von dem Visier 46 beobachtete Gesichtsfeld, das etwa dem Gesichtsfeld 16 von Fig„ 1 A oder B entspricht-ΐ/ird von Bildaufnahmemitteln 68 in Form einer Fernsehkamera aufgenommen, die Gesichtsfeldsignale liefert. Die Gesichtsfeldsignale werden, wie durch den Pfeil 70 angedeutet ist, Bildaufnahmemittein 72 zugeführt. Die Bildaufnahmemittel 72 erhalten, wie durch Pfeil 74 angedeutet ist, das Rollwinkelsignal von dem Lotkreisel 66. Der Lotkreisel 66 wirkt wegen der Ausrichtung der Kanone 36 parallel zum Visier 46 zugleich als Fühler, der auf den Rollwinkel (um Achse 37) des von dem Visier 46 erfaßten Gesichtsfelds 16 anspricht. Die Bildwiedergabemittel 72 weisen einen Bildschirm 76 auf= Dieser Bildschirm 76 gibt ein Gesichtsfeldbild nach Maßgabe der Gesichtsfeldsignale wieder, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig« 3 und 4 erläutert wird. Der Bildschirm 76 ist ein sog. "aktiver Bildschirm", der bei Berühren einer Stelle des Bildschirms 76 mit einem dafür eingerichteten Markierungsglied, z.B. einem Lichtstift, Signale liefert, welche die Koordinaten dieser Stelle darstellen.

Die Signalaufnahme und -verarbeitung ist als Blockdiagramm in Fig» 3 dargestellt.

Das, wie gesagt, um Nick- und Hochachse stabilisierte und von den Bex^egungen des Kampf panzers 1O entkoppelte Visier 46 trägt die Fernsehkamera 68, die ein Bild des Gesichtsfelds 16 etwa nach Art von Fig. 1 A oder B aufnimmt. Der Fühler (Lotkreisel) 66 liefert ein den Rollwinkel um die Achse 37 darstellendes Rollwinkelsignal. Wie durch die Pfeile 78 und 80 angedeutet ist, werden die Gesichtsfeldsignale der Fernsehkamera 68, d.h. die von der Fernsehkamera aus dem Gesichtsfeld 16 aufge-

nommenen Bildinformation, und das Rollwinkelsignal Transformationsmitteln 82 zugeführt. Die Transformationsmittel 82 erzeugen daraus transformierte

Gesichtsfeldsignale, die einem um den Rollwinkel verdrehten Gesichtsfeld 84 (Fig. 4) entsprechen. Das Gesichtsfeld 84 wird auf dem Bildschirm 76 dargestellt, wie durch Pfeil 86 angedeutet ist. Dieses Gesichtsfeld 84 ist auch bei seitlich geneigtem Kampfpanzer IO für den Schützen "aufrecht" (Fig. 4 B). Der Schütze sieht den Horizont parallel zur Querachse 38 und die Vertikale parallel zur Hochachse 28. Der Schütze, der sich mit dem Kampfpanzer bewegt, sieht das Gesichtsfeld 84 weitgehend unabhängig

^O von Rollbewegungen des Kampfpanzers 10. Er kann sich in dem Kampfpanzer abstützen und mittels eines Leuchtstifts die Stelle, wo das Ziel 18 abgebildet ist, markieren. Der aktive Bildschirm 76 liefert dann, wie durch Block 88 in Fig. 3 dargestellt, die Koordinaten dieser Stelle, d.h.■

'5 die Ablagekoordinaten des Ziels 18 in Bezug auf den Mittelpunkt 24 des Fadenkreuzes 20,22. Diese Koordinaten ändern sich wegen der Eliminierung der Rollbewegung nur relativ langsam, nämlich nach Maßgabe der gegenseitigen

Bewegung von Kampfpanzer 10 und Ziel 18. 20

Die Stellbewegung des Visiers 46, durch welche die Visierlinie 62 auf das Ziel 18 ausgerichtet und so der Mittelpunkt 24 des Fadenkreuzes 20,22, mit dem Ziel 18 zur Deckung gebracht werden soll, erfolgt

^x jedoch relativ zu dem Turm 12. Die Signale für die Stellmotore zum Einstellen des Visiers 46 müssen daher die Zielablage in einem turmfesten Koordinatensystem wiedergeben. Es werden daher die von dem aktiven Bildschirm 76 gelieferten Ablagekoordinatensignale, die

in Fig. 3 durch die Pfeile 90, 92 symbolisiert sind, auf Rücktransformationsmittel 94 aufgeschaltet. Auf die Rücktransformationsmittel 94 ist weiterhin das Rollwinkelsignal von dem Fühler 66 aufgeschaltet, wie durch

Pfeil 96 angedeutet ist. Die Rücktransformationsmittel 35

94 sind zur Rücktransformation der Ablagekoordinaten

Δ X ',Δ X ' (Fig. 4) aus einem bildschirmfesten, um ζ y

den Rollwinkel verdrehten Koordinatensystem und zur

- - ■"·■" " ■ ■ ^; 5

Erzeugung von Stellsignalen, - symbolisiert durch ciie Pfeile 98 und 100, nach Maßgabe der rücktransformiertsn Ablagekoordinaten Ax" , 4x ** eingerichtet. Durch

2 y

diese Stellsignale wird das Visier 46 mit der Visierlinie 62 auf das Ziel 18 ausgerichtet. Die Kanone 36 wird wiederum der Visierlinie 62 nachgeführt.

In einer vereinfachten Ausführung könnte auf einen aktiven Bildschirm 76 verzichtet und stattdessen ein einfacher Bildschirm vorgesehen werden. Nach dem auf diesem Bildschirm beobachteten Bild kann der Schütze das Visier 46 von Hand mittels eines Richtgriffs steuern» Die von dem Richtgriff gelieferten Stellsignale, die etwa den durch die Pfeile 90 und 92 in Fig.

dargestellten Signalen entsprechen, werden durch die Rücktransformationsinittel 94 in ein turmfestes Koordinatensystem rücktransformiert. Eine solche Ausführung bietet ebenfalls den Vorteil, daß der Schütze das Visier nach einem von der Rollbewegung des Kampfpanzers unab-

hängigen Gesichtsfeldbild steuern kann. Es entfällt natürlich der.Vorteil einer automatischen Eingabe der Ablagekoordinaten, der durch den aktiven Bildschirm geboten wird.

Die Transformationsmittel 82, der aktive Bildschirm und die Rucktransformationsmittel 94 sind an sich bekannte elektronische Bauteile oder Schaltungen und daher hier nicht im einzelnen beschrieben.

Λ.

Leerseite

Claims (2)

y{ ... ,υ/3 Patentansprüche

1. Richtgerät zum Richten einer auf einem Fahrzeug, '^ insbesondere einem Kampfpanzer, montierten Waffe, enthaltend:

(a) ein Visier (46) , dem die Waffe (36) nachgeführt \tfird und das
15

(a₁) gegenüber einem Träger (12) um Nick- und Hochachse verdrehbar ist,

(a„) um Nick- und Hochachse (56,50) gegen

Bewegungen des Trägers (12) stabilisiert

ist,

(a.,) Bildaufnahmemittel (68) zum Aufnehmen

eines Gesichtsfeldbildes (16) zur Erzeu-

gung von Gesichtsfeldsignalen (78) und

(a.) Bildwiedergabemittel enthält,

denen die Gesichtsfeldsignale von den Bildaufηahmen
führt werden und

30' -

den Bildaufnahmemitteln (62) züge-

(a₄„) die einen Bildschirm (76) zur

Wiedergabe des Gesichtsfeldbildes nach Maßgabe der Gesichtsfeldsignale aufweisen,

] dadurch gekennzeichnet, daß

(b) ein Fühler (66) vorgesehen ist, der auf den Rollwinkel des von dem Visier (46) erfaßten ' Gesichtsfelds (16) anspricht und ein Rollwinkelsignal liefert,

(c) die Bildwiedergabemittel Transformationsmittel (82) enthalten,

(C₁) auf welche die Gesichtsfeldsignale und

das Rollwinkelsignal aufgeschaltet sind und

(c„) welche daraus transformierte Gesichts

feldsignale erzeugen, die einen um den Rollwinkel verdrehten Gesichtsfeldbild (84) entsprechen,

(d) die Bildwiedergabemittel zur Erzeugung eines

den transformierten Gesichtsfeldsignalen entsprechenden Gesichtsfeldbilds (84) auf dem Bildschirm (76) eingerichtet sind und

(e) Rücktransformationsmittel (94) vorgesehen sind,

(e-) auf welche das Rollwinkelsignal von dem Fühler (66) aufgeschaltet ist,

(e„) auf welche weiterhin Ablagekoordinaten

signale (90,92) aufschaltbar sind

(e..) und welche zur Rücktransformation von

Ablagekoordinaten (ZiX ',Ax ') aus einem bildschirmfesten, um den Rollwinkel ver

drehten Koordinatensystem in ein unverdrehtes Koordinatensystem und zur Erzeugung von Stellsignalen nach Maßgabe der

J? 3.

I rücktransformierten Ablagekoordinaten

(Ax * ,ΔΧ * ) eingerichtet sind« ζ y

2. Richtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 5 daß

(a) der Bildschirm (76) ein aktiver Bildschirm ist, der bei Berühren einer Stelle des Bildschirms mit einem dafür eingerichteten Mar-

10 kierungsglied, z.B. einem Lichtstift, Signale

liefert, welche die Koordinaten dieser Stelle darstellen,

(b) diese Signale als Ablagekoordinatensignale 15 auf die Rücktransformationsmittel (94) aufgeschaltet sind.