DE3330495A1

DE3330495A1 - Einrichtung zur lenkung eines flugkoerpers in ein ziel

Info

Publication number: DE3330495A1
Application number: DE19833330495
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Roth (FH), 8012 Riemerling; Arnold Dipl.-Ing. 8014 Neubiberg Stangl
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1983-08-24
Filing date: 1983-08-24
Publication date: 1985-03-21
Also published as: GB2146450B; FR2551194A1; DE3330495C2; GB8421213D0; GB2146450A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Einrichtungen zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel weisen im Lenkstand als Beobachtungsgerät z.B. ein richtbares Periskop auf, mit dem ein Schütze das Ziel anvisiert und durch Nachführen des Periskopes in der Visierlinie hält. Der Flugkörper trägt an seinem Heck einen im optischen und im Infrarot-Bereich strahlenden pyrotechnische Leuchtsatz oder dergleichen. Die Infrarotstrahlung des Leuchtsatzes wird von einem Goniometer im Lenkstand wahrgenommen, das aus der Ablage des Flugkörpers von der Visierlinie des Periskopes Lenksignale entwickelt. Diese Lenksignale werden zum Flugkörper übertragen, um diesen auf die Visierlinie des Periskopes zu lenken und auf dieser zu halten, bis das Ziel getroffen wird.

Um den Einsatz derartiger Einrichtungen auch bei Nacht zu gewährleisten, ist es bekannt, im Lenkstand zusätzliche Bildverstärker oder Wärmebildgeräte als Beobachtungsgerät zu verwenden. Ebenso wird angestrebt, automatische, im Infrarot-Bereich arbeitende Zielverfolgungsgeräte, sogenannte IR-Tracker einzusetzen. Die Lenksignale zur Steuerung des Flugkörpers können vom Lenkstand zum Flugkörper in vielfältiger Weise übertragen werden. Bekannt sind unter anderem Lasergeräte, die ein Lichtsignal abstrahlen, in dem das eigentliche Lenksignal kodiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Einrichtung mit zwei optischen Systemen eine einfache Konstruktion anzugeben.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kenn-•35 zeichnenden Teil des Patentanspruches 1' angegebenen Merk-^ male gelöst.

Gemäß diesen Merkmalen werden zwei optische Systeme ver-

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wendet, vorzugsweise ein Wärmebildgerät zur Zielbeobachtung und gegebenenfalls Zielverfolgung und ein Lasersender zur übertragung der Lenksignale zu dem Flugkörper, die beide nach dem Abtastprinzip arbeiten. Für beide optische Systeme ist ein gemeinsames optisches Abtast- und Abbildungssystem zum zellenförmigen Abtasten des gemeinsamen Sehfeldes in Höhe und Seite vorgesehen. Durch einen periodisch gesteuerten Strahlschalter, vorzugsweise ein rotierendes Polygonrad mit abwechselnd gegensinnig geneigten Dach- * schrägen längs des ümfanges, werden die beiden Geräte abwechselnd in das Abbildungssystem eingespiegelt. Bei dem erwähnten Fall eines Wärmebildgerätes als Beobachtungsgerät und eines Lasersenders als Lenkgerät wird somit zunächst eine Zeile des gemeinsamen Sehfeldes von dem Wärme- bildgerät abgetastet; anschließend wird der Lasersender in das gemeinsame Abtast- und Abbildungssystem eingespiegelt und überstreicht die gleiche Zeile des gemeinsamen Sehfeldes. Durch Umschalten des Abtastsystems, z.B. durch Verstellen eines Höhenabtastspiegels wird anschließend von beiden Geräten die nächste Zeile des gemeinsamen Sehfeldes abgetastet. Dieser Vorgang wiederholt sich sukzessive, bis das gesamte Sehfeld von beiden Geräten vollständig abgetastet ist. Dieser Vorgang verläuft dann zyklisch.

Der Aufwand für das optische System der Einrichtung ist gegenüber bekannten Einrichtungen wesentlich geringer, da für beide optischen Systeme ein gemeinsames Abtast-und Abbildungssystem verwendet wird. Hierdurch kann auch das Gewicht und die Größe des gesamten Lenkstandes verringert werden. Durch den periodisch gesteuerten Strahlschalter wird außerdem verhindert, daß sich die beiden optischen Systeme gegenseitig stören. Durch die abwechselnde zyklische Abtastung des gemeinsamen Sehfeldes ist es z.B. unmöglich, daß rückgestreutes Laserlicht von dem Wärmebildgerät empfangen wird, so daß eine überstrahlung des von dem Wärmebildgerät empfangenen Lichtes durch den Lasersender vermieden wird. Eine derartige Entkopplung von Wärmebildgerät und Lasersender ist deswegen besonders wichtig,

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da die Wellenlängenbereiche beider Geräte etwa gleich sind. Das Wärmebildgerät ist für Licht der Wellenlängen zwischen 8 bis 12 μΐη empfindlich, während das Laserlicht eine Wellenlänge von 10,06 μπι aufweist.

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Das für beide optische Systeme gemeinsame Abtast- und Abbildungssystem bringt noch den Vorteil mit sich, daß die beiden optischen Systeme immer achsharmonisiert sind. Aufwendige Justierungen, die bei getrennten Systemen zu einer solchen Achsharmonisierung notwendig sind, entfallen damit.

Durch das gemeinsame Abtast- und Abbildungssystem ist ebenfalls nur eine gemeinsame Eingangsdptik notwendig, wodurch ebenfalls der Aufwand, das Gewichtund die Größe der gesamten Einrichtung verringert werden. Hier ist es möglich, als Eingaggsoptik ein in der Brennweite variables TeIeopj.ektiv zu verwenden, so daß das gemeinsame Sehfeld der beiden optischen Systeme an die Zielentfernung und die Entfernung des Flugkörpers vom Lenkstand angepaßt werden kann.

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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel gemäß der Erfindung mit einem Wärmebildgerät als Beobachtungs- und gegebenenfalls

Zielverfolgungsgerät und einem Lasersender zur übertragung von Lenksignalen an den Flugkörper;

Figuren

2a und 2b eine Ansicht bzw. ein Schnitt längs Hb-IIb

eines als Strahlschalter in der Einrichtung gemäß Figur 1 verwendeten Polygonrades.

In Figur 1 ist schematisch der optische Teil eines Lenkstandes 1 dargestellt. Der Lenkstand 1 weist ein Wärmebildgerät mit einem Wärmebildempfänger 2 sowie einen Lasersender 3 auf. Für den Wärmebildempfänger 2 und den Laser- sender 3 ist ein gemeinsames Abtast- und Abbildungssystem 4 mit einem Teleskop 5 variabler Brennweite als gemeinsame Eingangsoptik vorgesehen.

Das Abtast- und Abbildungssystem 4 weist im Anschluß an das Teleskop 5 einen Höhenabtastspiegel 6 auf, durch den der Strahlengang vom Teleskop in Richtung auf eine Zwischenoptik 7 umgelenkt wird ,. Diese Zwischenoptik 7 ist z.B. eine sogenannte Bouwers-Optik mit einem Parabolspiegel 8 und einem in dessen Brennpunkt angeordneten hyperbolischen Umlenkspiegel. Zwischen Parabolspiegel und Umlenkspiegel 9 kann noch eine Korrekturlinse 10 vorgesehen sein, wie dieses schematisch in Figur 1 angedeutet ist. Der Strahlengang des Abtast- und Abbildungssystems verläuft von dem Höhenabtastspiegel - 6 zu dem Parabolspiegel 8, wird von dort auf den Umlenkspiegel 9 reflektiert uid von diesem zurück auf den Parabolspiegel 8 geworfen. Der Strahlengang verläuft dann parallel zu dem Strahlengang zwischen Höhenabtastspiegel 6 und Parabolspiegel 8 in Richtung auf ein Polygonrad 11, das um eine zentrische Drehachse 12 rotiert.

Dieses Polygonrad ist näher in den Figuren 2a und 2b dargestellt. Das Polygonrad 11 weist längs seines Umfanges in regelmäßigen Abständen acht ebene Dachschrägen 13a und 13b auf. Die Dachschrägen 13a bzw. 13b sind gegen die Radiusrichtung 14 des Polygonrades abwechselnd gegensinnig unter einem Winkel oC angestellt. Ist die Drehlage des Polygonrades 11 in Figur 1 so, daß der Strahlengang über eine Dachschräge 13a umgelenkt wird, so verläuft der Strahlengang weiter in Richtung A zu dem Wärmebildempfänger 2. Ist die Drehlage des Polygonrades 11 so, daß der Strahlengang an einer Dachschräge 13b umgelenkt wird, so verläuft der Strahlengang längs B in Richtung auf den Lasersender 3. Die Funktion der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Zunächst ist der Höhenabtastspiegel 6 auf die "oberste" Zeile des abzutastenden Sehfeldes eingestellt. Die in den Lenkstand über das Teleskop 5 einfallende Infrarotstrahlung wird, wie oben beschrieben, durch das optische System geführt und über eine der Dachschrägen 13a in den Wärmebildempfänger 2 reflektiert. Durch die Drehung des Rotationsrades wird durch die Dachschräge 13a diese oberste Zeile in dem Wärmebildempfänger abgetastet.Das von dem Lasersender 3 ausgehende entsprechend den Lenksignalen für den Flugkörper modulierte Laserlicht fällt zwar auch auf diese Dachschräge 13a, wird jedoch durch deren Neigung an dem Wärmebildempfänger 2 vorbeigeleitet. Dreht das Polygonrad 11 weiter, so fällt das Laserlicht jetzt auf die nächstfolgende Dachschräge 13b und wird durch das Abtast- und Abbildungssystem 4 über den in gleicher Stellung verbleibenden Höhenabtastspiegel 6 durch das Teleskop geleitet. Durch die Rotation des Polygonrades wird hier ebenfalls die oberste Zeile des gemeinsamen Sehfeldes mit dem Laserstrahl bestrichen. Die gleichzeitig durch das Teleskop 5 einfallende und in dem Abtast- und Abbildungssystem 4 umgelenkte Infrarotstrahlung fällt ebenfalls auf die Dachschräge 13b , wird jedoch an dem Wärmebildempfänger 2 vorbeigeleitet. Anschließend wird der Höhenabtastspiegel 6 auf die nächstfolgende Zeile verstellt, die dann durch die darauffolgenden Dachschrägen 13a und 13b vom Wärmebildempfänger 2 und dem Lasersender 3 abgetastet wird. Dieses Verfahren wiederholt sich zyklisch, bis das gesamte Sehfeld abgetastet ist und beginnt anschließend von neuem. Selbstverständlich sind die Abtastbewegung des Höhenabtastspiegels 6 und die Drehbewegung des Polygonrades 11 aufeinander abgestimmt.

Anstatt das Polygonrad mit abwechselnd geneigten Dachschrägen auszurüsten und um eine feste Achse rotieren zu lassen, ist es möglich, die Dachschrägen sämtlich mit gleichsinniger Neigung zu versehen, wobei dann die abwechselnde Einspiegelung der optischen Systeme dadurch erfolgt, daß das Polygonrad um seinen Mittelpunkt periodisch

geschwenkt wird, wodurch wiederum der Strahlengang des

gemeinsamen Abtast- und Abbildungssystems einmal in Richtung A auf den Wärmebildempfänger und zum ^nderen in Richtung B auf den Lasersender verläuft. 5 Die von dem Lasersender ausgesandten Lenksignale können in üblicher Weise in dem Wärmebildempfänger ermittelt werden. Der Flugkörper kann hierzu an seinem Heck z.B. einen pyrotechnischen Leuchtsatz oder dergleichen tragen, dessen Ablage von der Visierlinie des Wärmebildgerätes gemessen und zu Lenksignalen moduliert wird.

Ebenso ist es möglich, das Wärmebildgerät als automatisches Zielverfolgungsgerät auszubilden. . ^:. ·

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Claims

Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH Ottobrunn, den· 22.Oi BT01 Mn/Cz - 9409 Einrichtung- zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel Patentansprüche

1. Einrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel jnit zwei optischen Systemen, vorzugsweise einem Beobachtungsgerät zur Zielbeobachtung und gegebenenfalls Zielverfol- , gung und einem Lenkgerät zur übertragung von LenkSignalen an den Flugkörper, wobei die beiden optischen Systeme in einem Lenkstand zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide optische Systeme (2, 3) ein gemeinsames optisches Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) zum zellenförmigen Abtasten des gemeinsamen Sehfeldes in Höhe und Seite aufweisen, und daß das Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) einen periodisch gesteuerten Strahlschalter (11) aufweist, der die beiden optischen Systeme (2, 3) zeilenmäßig abwechselnd in das Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) einspiegelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine optische System ein Wärmebildgerät (2) zur Zielbeobachtung und gegebenenfalls Zielverfolgung und das -CO"» andere optische System ein Lasersen der (3) zur übertragung

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von Lenksignalen an den Flugkörper ist.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch gesteuerte Strahlschalter ein rotierendes angetriebenes Polygonrad (11) ist, das längs seines Umfanges als Abtastelemente für eine Abtastrichtung gegen die Radiusrichtung (14) mit einem Anstellwinkel (oi) geneigte ebene Dachschrägen aufweist, und daß das Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) ein weiteres Abtastelement (Höhenabtastspiegel 6) für die andere Abtastrichtung aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Dachschrägen (13a, 13b) des Polygonrades (11) alle den gleichen Zentrumswinkel in bezug zu der Drehachse (12) des Polygonrades (11) , jedoch gegen die Radiusrichtung (14) jeweils entgegengesetzt gleiche Anstellwinkel (©<) aufweisen, und daß das Polygonrad (11) um eine feste, zur Radiusrichtung senkrechte Drehachse (12) angetrieben ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-

^; durch gekennzeichnet, daß das gemeinsame optische Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) ein Objektiv (5) variabler Brennweite aufweist.

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