DE3506683C1 - Fuehrungs- und Stabilisierungseinrichtung fuer Torpedos - Google Patents
Fuehrungs- und Stabilisierungseinrichtung fuer TorpedosInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Führungs- und Stabilisierungseinrichtung
für Torpedos, enthaltend
- (a) Vorlenkmittel zur Führung des Torpedos bis in die Nähe des Zielobjektes und
- (b) auf das Zielobjekt ansprechende Endphasenlenkmittel zur Führung des Torpedos auf das Zielobjekt, die der Nähe des Zielobjektes aktiviert werden.
Eine solche Führungs- und Stabilisierungsvorrichtung ist
bekannt durch einen Aufsatz "Torpedo - Entwicklung in
Deutschland" von Ulrich Ramsauer in "Internationale
Wehrrevue" 1979, 96-100.
Die Vorlenkmittel enthalten dort einen Draht, über welchen
der Torpedo von dem abschließenden Schiff aus in der Nähe
des Ziels gelenkt wird. Über den Draht werden von einem
Log und einem Kurssensor Informationen an einen im
abschließenden Schiff sitzenden Rechner geliefert. Dieser
erhält außerdem von auf dem Schiff angeordneten Peilgerät,
z. B. einem Radargerät, Zieldaten und berechnet einen
Treffpunkt. Der Rechner gibt ebenfalls über den Draht
Lenkkommandos auf den Torpedo, durch welche der Torpedo zu
dem Treffpunkt gelenkt wird.
Bei diesem Verfahren ist die Reichweite durch die maximal
mögliche Länge des Drahtes begrenzt. Das den Torpedo
abschießende Schiff muß daher relativ nahe an das Ziel
heranfahren. Es muß während der Vorlenkphase in seiner
Position verharren. Dadurch ist es der Gefahr der
Entdeckung und Feindeinwirkung ausgesetzt. Die Lenkung
über einen Draht ist unsicher, da der Draht leicht
beschädigt werden kann.
Durch die DE-PS 9 77 464 ist ein Lenkverfahren, vornehmlich
für Flugkörper, bekannt, bestehend aus einer ungelenkten
oder gelenkten Vorphase, insbesondere einer Kommandolenkphase,
und mindestens einer Zielsuchlenkphase.
Die DE-PS 29 22 415 beschreibt ein Navigationsgerät
für Landfahrzeuge, bei welchem aus Winkelgeschwindigkeitssignalen,
die von fahrzeugfesten Trägheitssensormitteln
geliefert werden, Kurs- und Lagesignale
gewonnen werden. Ein Geschwindigkeitsgeber
liefert ein Geschwindigkeitssignal. Aus dem Kurssignal
und den Lagesignalen werden Signale gewonnen,
welche die Komponenten der Fahrzeuggeschwindigkeit
in einem erdfesten Koordinatensystem
wiedergeben. Ein Positionsrechner liefert durch
Integration der Geschwindigkeitskomponenten die
Position des Fahrzeugs.
Zur Stützung des Kurswinkels sind fahrzeugfeste
Magnetsensoren vorgesehen, welche auf Komponenten
des Erdmagnetfeldes in einem fahrzeugfesten Koordinatensystem
ansprechen. Eine Transformationsschaltung,
welcher Lageinformationen in Form von Komponenten
der Koordinatentransformationsmatrix zugeführt
werden, liefert aus den Signalen der Magnetsensoren
ein aus dem Erdmagnetfeld abgeleitetes
Kurswinkelsignal.
Dieses Kurswinkelsignal wird zusammen mit Winkelgeschwindigkeitssignalen
und Lageinformationen wieder
in Form von Komponenten der Koordinatentransformationsmatrix
einem Schätzer zugeführt, der optimale
Schätzwerte für die Kursdrift und die Winkelfunktionen
des Kurswinkels liefert. Diese dienen zur
Bildung der Komponenten der Fahrzeuggeschwindigkeit
in einem erdfesten Koordinatensystem für die Positionsberechnung.
Die Lageinformationen werden in einer Filterschaltung
aus den Winkelgeschwindigkeitssignalen von den
Trägheitssensoren sowie aus den Signalen zweier
fahrzeugfester, auf Längs- bzw. Querbeschleunigungen
ansprechender Beschleunigungsmesser und des
Geschwindigkeitsgebers gewonnen. Die Winkelgeschwindigkeiten
liefern in Linearkombination mit
Matrixelementen der Koordinatentransformationsmatrix
die Zeitableitungen solcher Matrixelemente.
Durch zeitliche Integration dieser Zeitableitungen
werden wiederum die für die Linearkombination erforderlichen
Matrixelemente erhalten. Die so gewonnene
Lageinformation wird gestützt durch einen
Vergleich der durch Integration der Längsbeschleunigung
gewonnenen "inertialen Geschwindigkeit" mit
der von dem Geschwindigkeitsgeber gelieferten Geschwindigkeit,
wobei die Längsbeschleunigung aus
dem Signal des auf Längsbeschleunigung ansprechenden
Beschleunigungsmessers korrigiert um einen aus
einem der Matrixelemente und der Erdbeschleunigung
gebildeten Betrag gewonnen wird. Dieser letztere
Betrag entspricht der in Längsrichtung wirksamen
Komponente der Erdbeschleunigung. Entsprechend wird
mit der Querachse des Fahrzeugs verfahren. Das
Filter liefert so Lageinformationen und ein
"inertiales" Geschwindigkeitssignal, das aus der
Integration der Längsbeschleunigung gewonnen wird.
Ein Filter, auf welche die "inertialen" Geschwindigkeitssignale
und das Geschwindigkeitssignal des
Geschwindigkeitsgebers aufgeschaltet sind, liefert
einen Schätzwert für den Fehler des Geschwindigkeitsgebers.
Das Signal des Geschwindigkeitsgebers
wird um diesen Schätzwert korrigiert.
Die Trägheitssensoren sind bei der DE-PS 29 22 415
ein zweiachsiger Wendekreisel, dessen Drallachse
bei der Betriebsweise als Kurs-Lage-Referenzgerät
parallel zur Fahrzeuglängsachse ist, sowie ein auf
Drehbeschleunigungen um die Fahrzeuglängsachse
ansprechender Drehbeschleunigungsmesser. Zur Initialisierung,
d. h. zur Bestimmung der Nordrichtung
vor Beginn der Mission, wird die Drallachse in
Richtung der Fahrzeughochachse verdreht, so daß der
Wendekreisel auf Komponenten der Erddrehgeschwindigkeit
anspricht.
Eine ähnliche Anordnung zeigt die DE-OS 29 22 414.
Die DE-OS 15 49 614 beschreibt einen Führungsrechner
für einen mit einem Trägheitsnavigationssystem
und einem Flugregler ausgerüsteten, auf vorsprogrammierter
Bahn gelenkten, unbemannten Flugkörper.
Ein solcher Führungsrechner ist insbesondere dazu
bestimmt, eine mit einer Luftbildkamera ausgerüstete
Bilddrohne längs einer aus Polygonzügen gebildeten
Flugbahn zu führen. Es ist dort ein Speicher
für die Koordinaten von Ausgangs- und Zielpunkt
eines geradlinigen Bahnabschnitts in einem erdfesten
Koordinatensystem vorgesehen. Ein Koordinatenwandler-
Vierpol (Resolver) ist durch einen von
dem Speicher steuerbaren Stellmotor um den Sollkurswinkel
verdrehbar. Diesem Resolver werden von
dem Trägheitsnavigationssystem die Istkoordinaten
des Flugkörpers in dem erdfesten Koordinatensystem
und von dem Speicher die Koordinaten des Zielpunktes
zugeführt. Die Ausgänge des Resolvers liefern
dann die seitliche Ablage von der Sollbahn und den
Abstand vom Zielpunkt. Das Ablagesignal von dem
Resolver beaufschlagt als Lenksignal den Flugregler.
Der Flugkörper wird so auf der Sollbahn gehalten.
Der Speicher enthält alle Eckpunktkoordinaten des
abzufliegenden Polygonzugs. Ausgangs- und Zielpunkt
jedes Bahnabschnittes bestimmen jeweils auch den
Sollkurswinkel dieses Bahnabschnittes. Dementsprechend
wird der Stellmotor durch Stellmotor-
Steuermittel jeweils von zwei Paaren aufeinanderfolgender
Eckpunktkoordinaten, welche Ausgangs-
und Zielpunkt eines Bahnabschnittes bestimmen,
angesteuert. Bei Erreichen des jeweiligen
Zielpunktes sind die Stellmotor-Steuermittel automatisch
auf die Koordinaten des Ausgangs- und Zielpunktes
des nächstfolgenden Bahnabschnitts umschaltbar.
Einen ähnlichen Führungsrechner zeigt die
DE-OS 17 74 129.
Es ist weiterhin bekannt, die Lage eines Zielobjekts,
z. B. eines Schiffs, akustisch zu orten. Es
werden zu diesem Zweck Schallimpulse ausgesandt,
die von dem Zielobjekt reflektiert werden. Aus der
Auswertung der reflektierten Schallwellen nach
Laufzeit und Richtung läßt sich die Entfernung und
Richtung des Zielobjekts ermitteln.
Bei der Verwendung üblicher Torpedos muß ein U-Boot
relativ nahe an ein anzugreifendes Zielobjekt
heranfahren. Das Zielobjekt wird dann durch das
Sehrohr beobachtet. Nach dieser Beobachtung wird
ein Vorhaltwinkel festgelegt, der die Geschwindigkeit
des Zielobjekts berücksichtigt. Bei diesem
Verfahren ist das U-Boot selbst in hohem Maße gefährdet.
Auch ist die Gefahr von Fehlschüssen
relativ hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Führungs- und Stabilisierungseinrichtung für Torpedos
zu schaffen, welche es gestattet, ein Torpedo
aus einer - verglichen mit dem Stand der Technik -
großen Entfernung abzuschießen, und welche die Gefahr
für den Torpedoträger, z. B. ein U-Boot, selbst
vermindert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
- (c) die Vorlenkmittel
- - Mittel zur Speicherung einer vorgegebenen Position in der Nähe eines Zielobjektes und
- - autonome Navigationsmittel enthalten, durch welche der Torpedo in die vorgegebene Position geführt wird.
Es wird dadurch möglich, den Torpedo aus großer
Entfernung von dem Zielobjekt abzuschießen. Der
Torpedo wird durch die Vorlenkmittel bis in die
Nähe des Zielobjekts geführt, ohne daß der
Torpedoträger selbst in gefährliche Nähe zum Zielobjekt
vorzudringen braucht. In der Nähe des Zielobjekts
übernehmen es dann die auf das Zielobjekt
ansprechenden, vorzugsweise mit Sonar ausgerüsteten
Endphasenlenkmittel, den Torpedo auf das Ziel zu
führen. Durch die Vorlenkmittel kann dabei auch
eines unter mehreren Zielobjekten, z. B. ein bestimmtes
Schiff in einem Geleitzug, ausgewählt
werden.
Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß die
Vorlenkmittel
- (a) einen Speicher enthalten, in welchem Wegpunkte speicherbar sind und
- (b) Führungsmittel zur Führung des Torpedos längs eines durch die gespeicherten Wegpunkte definierten Polygonzuges.
Der Torpedo kann dann längs einer Bahn geführt
werden, auf welcher er elektronische Abwehrmaßnahmen
(ECM) des Zielobjekts umgeht.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
weiteren Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des Gesamtsystems
einer Führungs- und Stabilisierungseinrichtung
für Torpedos.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Systemteils
"Navigation".
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Stabilisierungssystems.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der
Führungsmittel, durch welche der Torpedo
längs eines Polygonzuges geführt
wird.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung und
veranschaulicht die Geometrie der Führung
des Torpedos längs eines vorgegebenen
Bahnabschnitts durch die Führungsmittel.
Fig. 6 veranschaulicht Trägheitssensormittel
für die Navigation.
Fig. 7 veranschaulicht ein in dem Systemteil
"Navigation" benutztes Filter für einen
Lageparameter.
Fig. 8 zeigt ein in dem Systemteil "Navigation"
benutztes Filter zur Erzeugung
eines optimalen Schätzwertes für die
Längsgeschwindigkeit des Torpedos.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung und
veranschaulicht die Geometrie der
akustischen Ortung eines Zielobjekts
(Schiffes) durch die Endphasenlenkmittel
(Sonar).
Fig. 10 zeigt eine Anordnung zur Gewinnung von
Signalen zur Korrektur der Führung des
Torpedos während der Vorlenkphase durch
kurzzeitige akustische Ortung des Zielobjekts.
Der Torpedo enthält Trägheitssensormittel 10
(Fig. 1), die torpedofest angeordnet sind und
Signale p, q, r nach Maßgabe der Drehgeschwindigkeiten
um drei torpedofeste Achsen liefern. Ebenfalls
torpedofest angeordnet sind Magnetfeldsensoren
12, welche Signale nach Maßgabe der Komponenten
Gx, Gy, Gz des erdmagnetischen Feldes in
Richtung der besagten Achsen liefern. Schließlich
sind Beschleunigungsmessermittel 16 vorgesehen,
welche auf Beschleunigungen AF x in Richtung der
Torpedolängsachse xF bzw. AF y in Richtung der
Torpedoquerachse ansprechen. Die erwähnten Achsen
sind die Torpedolängsachse xF, die Torpedoquerachse
yF und die Torpedohochachse zF, die alle
zueinander senkrecht stehen. Ein Tiefensensor 18
liefert die Tiefe des Torpedos im Wasser. Ein Geschwindigkeitsgeber
20 liefert ein der Torpedogeschwindigkeit
vF x in Richtung der Längsachse des
Torpedos proportionales Geschwindigkeitssignal, das
aus der Propellerdrehzahl abgeleitet ist. Die von
diesen Sensoren gelieferten Signale sind auf einen
Navigationsrechner 22 geschaltet. Der Navigationsrechner
22 liefert folgende Ausgangssignale:
xR eine erste Positionskoordinate in einem erdfesten
Koordinatensystem,
yR eine zweite Positionskoordinate in dem erdfesten Koordinatensystem,
vR x die Komponente der Geschwindigkeit des Torpedos in Richtung der Koordinatenachse der ersten Positionskoordinate,
vR y die Komponente der Geschwindigkeit des Torpedos in Richtung der Koordinatenachse der ersten Positionskoordinate,
ψ den Kurswinkel des Torpedos und
H die Tiefe des Torpedos.
yR eine zweite Positionskoordinate in dem erdfesten Koordinatensystem,
vR x die Komponente der Geschwindigkeit des Torpedos in Richtung der Koordinatenachse der ersten Positionskoordinate,
vR y die Komponente der Geschwindigkeit des Torpedos in Richtung der Koordinatenachse der ersten Positionskoordinate,
ψ den Kurswinkel des Torpedos und
H die Tiefe des Torpedos.
Diese Signale sind auf einen Führungsrechner 24
aufgeschaltet. Der Führungsrechner 24 liefert
folgende Ausgangssignale:
ΔH die Tiefenabweichung von einer vorgegebenen
Solltiefe H₁ . . . Hn,
L die Seitenablage von einer vorgegebenen Sollbahn,
die Zeitableitung dieser Seitenablage und
ε die Kursabweichung.
L die Seitenablage von einer vorgegebenen Sollbahn,
die Zeitableitung dieser Seitenablage und
ε die Kursabweichung.
Der Führungsrechner 24 liefert weiterhin an einem
Ausgang 26 ein Signal, welches eine Umschaltung von
der autonomen Vorlenkphase auf die Endphase bewirkt.
Diese Signale sind auf das Stabilisierungssystem
28 des Torpedos aufgeschaltet. Dieses Stabilisierungssystem
28 erhält weiterhin unmittelbar
von dem Navigationsrechner 22 folgende Signale:
die Zeitableitung des Kurswinkels und
C₃₁, C₃₂ Lageparameter in Form von Matrixelementen der Transformationsmatrix für eine Koordinatentransformation aus einem torpedofesten Koordinatensystem in ein erdfestes Koordinatensystem und
₃₁, ₃₂ die Zeitableitungen dieser Lageparameter.
C₃₁, C₃₂ Lageparameter in Form von Matrixelementen der Transformationsmatrix für eine Koordinatentransformation aus einem torpedofesten Koordinatensystem in ein erdfestes Koordinatensystem und
₃₁, ₃₂ die Zeitableitungen dieser Lageparameter.
Schließlich erhält das Stabilisierungssystem 28
auch die Drehgeschwindigkeiten q und r von den
Trägheitssensormitteln. Das Stabilisierungssystem
28 liefert an Ausgängen 30 und 32 Stellsignale für
Steller 34 bzw. 36 für die Verstellung von Höhen-
bzw. Seitenrudern.
Fig. 2 zeigt den Aufbau des Navigationsrechners 22,
d. h. des Systemteils "Navigation".
Die Trägheitssensormittel 10 sind hier als drei
Sensoren 38, 40, 42 dargestellt. Es kann sich dabei
um drei Wendekreisel handeln, deren Eingangsachsen
zueinander orthogonal sind. Es kann sich aber auch
um eine Anordnung nach Art von Fig. 5 handeln, die
unten noch näher beschrieben ist. Die Beschleunigungsmessermittel
16 sind als zwei Beschleunigungsmesser
44, 46 dargestellt, deren Eingangsachsen in
Richtung der Torpedolängsachse xF bzw. der Torpedoquerachse
yF verlaufen.
Die Signale ωF x=p, ωF y=q und ωF z=r sind einmal
auf eine Schaltungsanordnung 48 geschaltet, welche
aus
₃₁=C₃₂ ωF z-C₃₃ ωF y (1)
₃₂=C₃₃ ωF x-C₃₁ ωF z (2)
₃₂=C₃₃ ωF x-C₃₁ ωF z (2)
Zeitableitungen der Lageparameter C₃₁ und C₃₂
bildet. Diese Zeitableitungen ₃₁ und ₃₂ sind auf
ein C₃₁-Filter 50 bzw. ein ebenso aufgebautes
C₃₂-Filter 52 aufgeschaltet. Das C₃₁-Filter 50
erhält weiterhin ein Beschleunigungssignal AF x von
dem Beschleunigungsmesser 44 sowie ein Geschwindigkeitssignal
VF x von dem Geschwindigkeitsgeber 20.
Das C₃₂-Filter erhält ein Beschleunigungssignal AF y
von dem Beschleunigungsmesser 46. Der Aufbau der
Filter 50 und 52 ist unten unter Bezugnahme auf
Fig. 6 näher beschrieben. Das Filter 50 liefert
einen optimalen Schätzwert ₃₁ für den Lageparameter
C₃₁ sowie ein "inertiales", d. h. aus der
Beschleunigungsmessung abgeleitetes Geschwindigkeitssignal
vF Ix. Das Filter 52 liefert entsprechend
einen optimalen Schätzwert ₃₂ für den
Lageparameter C₃₂ und ein "inertiales" Quergeschwindigkeitssignal
vF Iy. Die Schätzwerte ₃₁
und ₃₂ sowie ein daraus abgeleiteter Schätzwert ₃₃
sind in nicht dargestellter Weise auf die Schaltungsanordnung
48 geschaltet und mit den Drehgeschwindigkeiten
ωF x, ωF y, ωF z nach Gleichung (1)
und (2) linearkombiniert.
Die inertialen Geschwindigkeitssignale vF Ix und vF Iy
von den Filtern 50 bzw. 52 sind zusammen mit dem
Geschwindigkeitssignal vF x von dem Geschwindigkeitsgeber
20 auf ein vF x-Filter 54 geschaltet.
Das vF x-Filter 54 liefert einen optimalen Schätzwert
F x für die Torpedogeschwindigkeit in Torpedolängsrichtung.
Das vF x-Filter ist nach Art von
Fig. 7 aufgebaut und wird unten noch im einzelnen
beschrieben.
Die Drehgeschwindigkeitssignale ωF x=p und ωF y=q
sind zusammen mit den Schätzwerten ₃₁ und ₃₂ der
Lageparameter von den Filtern 50 bzw. 52 auf Rechnermittel 56
geschaltet, welche ein Signal
liefern, das die Zeitableitung des Kurswinkels darstellt.
Dieses Signal wird durch einen Integrator
58 integriert und liefert einen Schätzwert I
für den aus den Signalen der Trägheitssensormittel
10 bestimmten Kurswinkel.
Die Signale Gx, Gy, Gz von den Magnetsensoren 12
sind auf Rechnermittel 60 geschaltet. Die Rechnermittel
60 enthalten gespeichert die Einflüsse von
Weicheiseneffekten sowie systematische Sensorfehler,
die durch konstante additive Feldanteile in
Richtung der Torpedoachsen hervorgerufen werden.
Die Eingabe dieser Einflüsse ist durch die Eingänge
62 bzw. 64 angedeutet. Der Einfluß der Weicheiseneffekte
ist außerdem kurs- und lageabhängig. Es
werden den Rechnermitteln 60 daher über Eingänge 66
und 68 die Schätzwerte ₃₁ und ₃₂ der Lageparameter
zugeführt. Die Rechnermittel 60 liefern dann
ein Magnetkurssignal, das einen "Magnetkurs" ψM
darstellt.
Das Magnetkurssignal ϕM wird zusammen mit dem
"inertialen" Kurssignal I auf ein Kursfilter 70
geschaltet. Das Kursfilter 70 nutzt die Tatsache
aus, daß Magnetkurs und inertialer Kurs unterschiedliche
Arten von Fehlern haben: Der Magnetkurs
hat eine feste Mißweisung aber keine Drift. Der
inertiale Kurs hat keine Mißweisung aber eine
Drift. Aus den beiden Kurssignalen kann mittels des
Kursfilters ein Schätzwert z für die Drift des
inertialen Kurses gewonnen werden. Dieser Schätzwert
z der Drift wird in einem Summationspunkt 72
am Eingang des Integrators 58 dem -Signal überlagert.
Damit wird die zu integrierende Zeitableitung
des Kurswinkels hinsichtlich der Drift
korrigiert, so daß sich ein driftkorrigierter
Schätzwert I für den Kurswinkel ergibt.
Auf Transformationsmittel 74 werden folgende Signale
aufgeschaltet:
I der Schätzwert des "inertialen" Kurswinkels,
₃₁, ₃₂ die Schätzwerte der Lageparameter,
F x der Schätzwert der Geschwindigkeit in Richtung der Torpedolängsachse und
H das Tiefensignal von dem Tiefensensor 18.
₃₁, ₃₂ die Schätzwerte der Lageparameter,
F x der Schätzwert der Geschwindigkeit in Richtung der Torpedolängsachse und
H das Tiefensignal von dem Tiefensensor 18.
Die Transformationsmittel 74 liefern die erste und
die zweite Positionskoordinate xR und yR in dem
erdfesten Koordinatensystem, die Geschwindigkeitskomponenten
vR x und vR y, die Tiefe zR=H und
den Kurs ψ. Außerdem stehen natürlich p, q und r
von den Trägheitssensormitteln 10 sowie ₃₁ und ₃₂
von den Filtern 50 und 52 sowie ₃₁ und ₃₂ von der
Schaltungsanordnung 48 zur Verfügung. Das entspricht
den Ausgängen des Navigationsrechners 22
von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Stabilisierungssystems
28 von Fig. 1. Das Stabilisierungssystem 28
hält den Torpedo in einer vorgegebenen Lage. Außerdem
erhält es Lenkkommandos von den Führungsmitteln
24, durch welche der Torpedo auf einer vorgegebenen
Bahn gehalten wird.
Das Stabilisierungssystem 28 enthält Mittel 76 zur
Erzeugung von Stellsignalen nach vorgegebenen,
unten noch erläuterten Regelgesetzen. Die stellsignalerzeugenden
Mittel 76 erhalten folgende Signale:
die Zeitableitung des Kurswinkels,
q, r die Winkelgeschwindigkeiten um torpedofeste Achsen,
∫qdt und ∫rdt die Zeitintegrale dieser Winkelgeschwindigkeiten, die von integrierenden Mitteln 78 geliefert werden,
ϑ den Nickwinkel, der aus dem Schätzwert des Lageparameters ₃₁ über einen Arcussinus-Funktionsgenerator 80 erhalten wird,
die Zeitableitung des Nickwinkels ϑ, die durch Division der Zeitableitung des Lageparameters ₃₁ durch cos ϑ gewonnen wird, wobei diese Division durch den Block 82 dargestellt ist,
ϕ den Rollwinkel, der aus dem Schätzwert des Lageparameters ₃₂ durch Division durch cos ϑ, dargestellt durch Block 84 sowie über einen Arcussinus-Funktionsgenerator 86 erhalten wird,
die Zeitableitung des Rollwinkels, die aus den Zeitableitungen ₃₁ und ₃₂ der Lageparameter dadurch erhalten wird, daß ₃₁ mit tan ϑ multipliziert wird, dargestellt durch Block 88 und in einem Summierpunkt 90 dieses Produkt ₃₁ tan ϑ zu ₃₂ addiert wird und daß schließlich die Summe durch cos ϕ dividiert wird, was durch Block 92 dargestellt ist. (Wegen der Rollstabilisierung kann cos ϕ näherungsweise mit "1" angenommen werden.)
q, r die Winkelgeschwindigkeiten um torpedofeste Achsen,
∫qdt und ∫rdt die Zeitintegrale dieser Winkelgeschwindigkeiten, die von integrierenden Mitteln 78 geliefert werden,
ϑ den Nickwinkel, der aus dem Schätzwert des Lageparameters ₃₁ über einen Arcussinus-Funktionsgenerator 80 erhalten wird,
die Zeitableitung des Nickwinkels ϑ, die durch Division der Zeitableitung des Lageparameters ₃₁ durch cos ϑ gewonnen wird, wobei diese Division durch den Block 82 dargestellt ist,
ϕ den Rollwinkel, der aus dem Schätzwert des Lageparameters ₃₂ durch Division durch cos ϑ, dargestellt durch Block 84 sowie über einen Arcussinus-Funktionsgenerator 86 erhalten wird,
die Zeitableitung des Rollwinkels, die aus den Zeitableitungen ₃₁ und ₃₂ der Lageparameter dadurch erhalten wird, daß ₃₁ mit tan ϑ multipliziert wird, dargestellt durch Block 88 und in einem Summierpunkt 90 dieses Produkt ₃₁ tan ϑ zu ₃₂ addiert wird und daß schließlich die Summe durch cos ϕ dividiert wird, was durch Block 92 dargestellt ist. (Wegen der Rollstabilisierung kann cos ϕ näherungsweise mit "1" angenommen werden.)
Die stellsignalerzeugenden Mittel 76 erhalten
weiterhin vom Führungsrechner als Lenksignale die
Kursabweichung ε, die Seitenablage L, die Zeitableitung
der Seitenablage und die Tiefenabweichung
ΔH. An Eingängen 94 und 96 erhalten die stellsignalerzeugenden
Mittel 76 Lenkkommandos für Nick-
und Gierbewegung von den Endphasenlenkmitteln, die
von einer akustischen Ortungseinrichtung gebildet
sind. An einem Eingang 98 erhalten die stellsignalerzeugenden
Mittel 76 einen Umschaltbefehl von dem
Führungsrechner 24, durch welchen eine Umschaltung
von der Vorlenkphase auf die Endphase eingeleitet
wird.
An Ausgängen 100 und 102 der stellsignalerzeugenden
Mittel erscheinen Stellsignale für die Verstellung
von Höhen- bzw. Seitenruder (oder -flosse). Die
Stellsignale sind auf Servoverstärker 104 bzw. 106
geschaltet. Die Servoverstärker 104 und 106 speisen
je einen Steller 34 bzw. 36 (vgl. Fig. 1) für das
Höhen- bzw. Seitenruder des Torpedos. Über Leitungen
108 und 110 erfolgt in üblicher Weise eine
Stellungsrückführung von den Stellern 34 bzw. 36
auf die Eingänge der Servoverstärker 104 bzw. 106.
Fig. 4 zeigt schematisch die Funktionen des Führungsrechners
24. Der Führungsrechner 24 ist in
Fig. 4 mit analoger Signalverarbeitung dargestellt,
weil dies die Funktionen am besten erkennen läßt.
Die Signalverarbeitung kann jedoch auch in dem
Fachmann geläufiger Weise digital erfolgen.
Zwei Potentiometer 112 und 114 mit einer Mehrzahl
von Abgriffen dienen als Speicher für die Eckpunktkoordinaten
x₁ . . . xn bzw. y₁ . . . yn eines Polygonzugs
längs dessen der Torpedo geführt werden
soll. Ein drittes Potentiometer 116 mit einer entsprechenden
Anzahl von Abgriffen speichert Solltiefen
H₁ . . . Hn. Mit 118 ist ein Wählschalter mit
sechs Schalterebenen 118A, 118B, 118C, 118D, 118E
und 118F bezeichnet. Jede der Schalterebenen hat n
Kontakte entsprechend der Anzahl der Eckpunkte des
Polygonzuges. Der Wählschalter 118 ist durch ein
Relais 120 von den feststehenden Kontakten "1" bis
zu den feststehenden Kontakten "n" fortschaltbar.
Die Abgriffe des Potentiometers 112 sind mit je
einem feststehenden Kontakt "1" . . . "n" der Schalterebenen
118D und 118E verbunden. Die Abgriffe des
Potentiometers 114 sind mit je einem feststehenden
Kontakt "1" . . . "n", der Schalterebene 118B und 118C
verbunden. Die beweglichen Kontaktarme der Schalterebenen
118E und 118C laufen gegenüber den Kontaktarmen
der übrigen Schalterebenen um einen
Schritt nach. Die Abgriffe des Potentiometers 116
sind mit je einem feststehenden Kontakt "1" . . . "n"
der Schalterebene 118A verbunden. Die feststehenden
Kontakte "1" . . . "n" der Schalterebene sind mit je
einem Kontakt eines Kontaktpaares 122.1 . . . 122.n
verbunden. Die anderen Kontakte dieser Kontaktpaare
122.1 . . . 122.n sind gemeinsam mit einem Ausgang 124
verbunden. Die Schalterebene 118F hat einen weiteren,
auf den Kontakt "n" folgenden, feststehenden
Kontakt 126, der über einen Relaiskontakt 128 mit
einem Ausgang 130 verbunden ist. An dem beweglichen
Kontaktarm der Schalterebene 118F ist die Betriebsspannung
angelegt. Der Ausgang 130 ist mit dem Eingang
98 der stellsignalerzeugenden Mittel 76
(Fig. 3) verbunden. Wenn die Schaltkontakte "1" bis
"n" nacheinander abgetastet und demgemäß die Eckpunkte
des Polygonzugs angesteuert worden sind,
schaltet der Kontaktarm der Schalterebene 118F auf
den feststehenden Kontakt 126 und legt Spannung an
den Ausgang 130, so daß die Lenkung des Torpedos
von dem Führungsrechner 24 auf die Endphasenlenkmittel
umgeschaltet wird.
Es sind eine Mehrzahl von Resolvern 132, 134 und 136
sowie ein Synchro 138 vorgesehen, deren Anker
mechanisch miteinander verbunden und gemeinsam
durch einen Stellmotor 140 verdrehbar sind. Die
beweglichen Kontaktarme der Schalterebenen 118B und
118C liegen an je einem Eingang eines Differenzverstärkers
142. Der Ausgang des Differenzverstärkers
142 liegt an einem Eingang 144 des Resolvers 118D
und 118E liegen an je einem Eingang eines Differenzverstärkers
146. Der Ausgang des Differenzverstärkers
146 liegt an einem Eingang 148 des Resolvers
132. Der Motor 140 ist von einem Ausgang 150
des Resolvers 132 über einen Servoverstärker 152
ansteuerbar.
Auf die beiden Eingänge 144 und 148 des Resolvers
132 sind somit Signale entsprechend yi-yi-1
bzw. xi-xi-1 geschaltet, wobei xi, yi der
Zielpunkt und xi-1, yi-1 der Anfangspunkt des
jeweiligen Bahnabschnitts ist. Wenn mit γ′ der
Verdrehungswinkel des Ankers des Resolvers 132
bezeichnet wird, dann erscheint am Ausgang 150 des
Resolvers 132 ein Signal
(xi-xi-1) sin γ - (yi-yi-1) cos γ (4).
Dieses Signal steuert den Stellmotor 140 an. Dieser
verdreht den Anker des Resolvers 132 solange, bis
das Signal verschwindet. Es wird dann
Man erkennt, daß sich der Anker des Resolvers 132
auf einen Winkel γ einstellt, der dem Sollkurs auf
dem jeweiligen Bahnabschnitt entspricht. Auf den
gleichen Winkel werden auch die Anker der Resolver
134 und 136 und des Synchros 138 eingestellt.
An den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers
154 liegen die Spannung vom beweglichen Kontaktarm
der Schaltebene 118D und die Positionskoordinate xR
vom Navigationsrechner 22. Der Ausgang des Differenzverstärkers
154 , der somit (xi -xR) entspricht,
liegt an einem Eingang 156 des Resolvers
134. An den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers
158 liegen die Spannung vom beweglichen
Kontaktarm der Schalterebene 118B und die Positionskoordinate
yR von dem Navigationsrechner 22.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 158, der somit
(yi-yR) entspricht, liegt an einem Eingang 160
des Resolvers 134. An einem Ausgang 162 des Resolvers
134 erscheint ein Signal
D=(xi-xR) cos γ - (yi-y) sin γ (6).
Wie aus Fig. 5 verifiziert werden kann, entspricht
dieses Signal dem Abstand - in Richtung des Bahnabschnitts
gemessen - des Torpedos vom Zielpunkt (xi,
yi) des betreffenden Bahnabschnitts. Dieses Signal
D ist auf einen Nullindikator 164 geschaltet, der
bei Nulldurchgang des Signals D einen Schaltimpuls
auf das Relais 120 gibt. Dieses Relais 120 schaltet
den Wählschalter 118 um einen Schritt fort. Dadurch
wird die Führung des Torpedos längs des nächsten
gespeicherten Bahnabschnitts eingeleitet. Der
Schaltimpuls steuert auch ein Relais 166 an, welches
den Relaiskontakt 128 schließt.
An einem Ausgang 168 des Resolvers 134 erscheint
ein Signal
L = (xi-xR) sin γ - (yi-yR) cos γ (7).
Wie aus Fig. 5 verifiziert werden kann, entspricht
dieses Signal der Seitenablage des Torpedos von dem
vorgegebenen Bahnabschnitt. Es wird als Lenksignal
auf das Stabilisierungssystem 28 aufgeschaltet.
An einem Eingang 170 des Resolvers 136 liegt die
Geschwindigkeitskomponente vR x vom Navigationsrechner
22. An einem anderen Eingang 172 liegt die
Geschwindigkeitskomponente vR y. An den Ausgängen
174 und 176 des Resolvers 136 werden dann die Zeitableitung
der Seitenablage, nämlich die Quergeschwindigkeit,
bzw. die Zeitableitung des Abstands
vom Zielpunkt, nämlich die Geschwindigkeitskomponente
in Richtung des Bahnabschnitts erhalten.
Letzteres Signal kann zur Regelung der Geschwindigkeit
des Torpedos und/oder zur Steuerung des Überganges
von einem Bahnabschnitt zum nächsten benutzt
werden.
Der Synchro 138 erhält an seinem Stator einen dreiphasigen
Wechselstrom, dessen Phase den Azimutwinkel
ψ wiedergibt. Der Synchro 138 liefert dann
wegen des Eindrehens seines Ankers auf den Sollkurswinkel
γ die Kursabweichung ε.
An den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers
178 liegen die Spannung vom beweglichen Kontaktarm
der Schalterebene 118A und das Tiefensignal H von
dem Tiefensensor 18. Am Ausgang des Differenzverstärkers
178 erscheint dann die Tiefenabweichung
ΔH.
An dem Kontaktarm der Schalterebene 118F liegt, die
gesagt, die Betriebsspannung, die somit in jeder
Schalterstellung an einen Kontakt der Kontaktpaare
122.1 . . . 122.n anliegt. Durch Brücken 180 können
die Kontakte einzelner Kontaktpaare 122.1 . . . 122.n
miteinander verbunden werden. Es wird dann auf dem
betreffenden Bahnabschnitt ein Signal am Ausgang
124 erzeugt, welches eine kurzzeitige Einschaltung
der Endphasenlenkmittel bewirkt.
In Fig. 6 ist ein Beispiel für den Aufbau der Trägheitssensormittel
10 dargestellt. Die Trägheitssensormittel
10 enthalten einen zweiachsigen, elektrisch
gefesselten Wendekreisel 182, dessen Drallachse
in Richtung der Torpedolängsachse xF
verläuft und dessen beide Eingangsachsen parallel
zu der Querachse yF bzw. Hochachse zF des Torpedos
verlaufen. Dieser Wendekreisel 182 liefert die
Winkelgeschwindigkeiten ωF y und ωF z. Zur Messung
der Winkelgeschwindigkeit ωF x um die Torpedolängsachse
xF ist ein Drehbeschleunigungsmesser 184
mit nachgeschaltetem Integrator 186 vorgesehen.
Fig. 7 zeigt die Struktur des C₃₁-Filters 50 von
Fig. 2.
In einem Summierpunkt 118 werden das Beschleunigungssignal
AF x von dem Beschleunigungsmesser 44
sowie ein erstes und ein zweites Korrektursignal,
dargestellt durch die Pfeile 190 bzw. 192, überlagert.
Das so erhaltene Summensignal wird, wie
durch Block 194 dargestellt, integriert, wodurch
ein "inertiales" Geschwindigkeitssignal vF Ix
erhalten wird. Dieses inertiale Geschwindigkeitssignal
vF Ix wird ausgegeben, wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist. Das inertiale Geschwindigkeitssignal
vF Ix wird weiterhin in einem Summierpunkt 196 mit
dem Geschwindigkeitssignal vF x von dem Geschwindigkeitsgeber
20 verglichen. Die erhaltene Differenz
wird einmal mit einem zeitabhängigen Faktor Kv,
dargestellt durch Block 198, multipliziert und bildet
so das durch Pfeil 190 dargestellte erste
Korrektursignal am Summierpunkt 188. Zum anderen
wird die Differenz mit einem zeitabhängigen Faktor
Kc, dargestellt durch Block 200 multipliziert. In
einem Summierpunkt 202 wird die so multiplizierte
Differenz zu einem Signal ₃₁ addiert, das von der
Schaltungsanordnung 48 gemäß Gleichung (1) geliefert
wird. Das so am Summierpunkt 202 erhaltene
Signal wird zeitlich integriert, wie durch Block
204 dargestellt ist. Diese Integration liefert den
Schätzwert ₃₁ für den Lageparameter C₃₁. Dieser
geschätzte Lageparameter ₃₁ wird mit der Erdbeschleunigung
g multipliziert, wie durch Block 206
dargestellt ist. Das liefert das zweite Korrektursignal
am Summierpunkt 188, das durch den Pfeil 192
dargestellt ist.
Fig. 8 zeigt die Struktur des ΔvF x-Filters 54 in
Fig. 2.
In einem Summierpunkt 208 wird die Differenz des
inertialen Geschwindigkeitssignals vF Ix für die
Torpedolängsachse xF und des Geschwindigkeitssignals
vF x von dem Geschwindigkeitsgeber 20 gebildet.
Das inertiale Geschwindigkeitssignal vF Ix
wird von dem C₃₁-Filter 50 erhalten. Entsprechend
liefert das C₃₂-Filter 52 ein inertiales Geschwindigkeitssignal
vF Iy. Dieses kann in einem Summierpunkt
210 mit einem Quergeschwindigkeitssignal vF y
verglichen werden, das aber im vorliegenden Fall
als null angenommen wird. Die Signale von den
Summierpunkten 208 und 210 sind auf ein Filter 212
geschaltet, das einen Schätzwert für den Fehler ΔF x
des Geschwindigkeitssignals vF x liefert. In einem
Summierpunkt 214 wird der gemessene Geschwindigkeitswert
mit diesen optimal geschätzten Fehler
korrigiert.
Das vF x-Filter 212 kann etwa nach Art von Fig. 6
der DE-PS 29 22 415 aufgebaut sein.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung und veranschaulicht
die Geometrie der akustischen Ortung
eines Schiffes 216 mittels eines an dem Torpedo 218
vorgesehenen Sonars. Mit xF, yF und zF ist das
torpedofeste Koordinatensystem bezeichnet. Der Torpedo
218 befindet sich in einer Tiefe H unter der
Wasseroberfläche 220. Mit x′, y′ und z′ ist ein
Koordinatensystem bezeichnet, dessen Koordinatenursprung
O′ auf der Wasseroberfläche senkrecht über
dem Torpedo 218 liegt und dessen Koordinatenachsen
parallel zu denen des torpedofesten Koordinatensystem
verlaufen. Das Sonar "sieht" oder "hört" das
Schiff 216 unter einem Azimutwinkel A gegenüber der
yF-Achse und unter einem Elevationswinkel E zur xF
- yF-Ebene. Der Abstand des Schiffes 216 vom Torpedo
ist R. Mit 222 ist die Bahn des Schiffes 216
bezeichnet.
Aus den Azimut- und Elevationssignalen werden bei
der Endphasenlenkung Lenkkommandos erzeugt, die auf
die Eingänge 94 und 96 der stellsignalerzeugenden
Mittel aufgeschaltet sind.
Durch ein Signal am Ausgang 124 (Fig. 4) werden die
Ortungsmittel, d. h. das Sonar, während
der Wirksamkeit der Vorlenkmittel kurzzeitig eingeschaltet.
Die dann erhaltenen Azimut- und Elevationssignale
A und E sind, wie in Fig. 10 dargestellt
ist, auf Koordinatentransformationsmittel
224 aufgeschaltet. Die Koordinatentransformationsmittel
224 sind (in nicht dargestellter Weise) von
Positions- und Lagesignalen beaufschlagt und
liefern Positionssignale nach Maßgabe der Position
des Zielobjekts, d. h. des Schiffes 216 in einem
erdfesten Koordinatensystem. Die Positionssignale
sind auf ein Optimalfilter 226 aufgeschaltet. Es
handelt sich dabei um ein Optimalfilter 2. Ordnung
mit einem Modell der Kinematik der Schiffsbewegung.
Am Eingang des Optimalfilters werden von den aus
den Azimut- und Elevationssignalen gewonnenen Positionskoordinaten
xs, ys des Schiffes Schätzwerte
s bzw. s dieser Positionskoordinaten in
Summierpunkten 228, 230 subtrahiert. Das Optimalfilter
enthält ein Modell der Kinematik der
Schiffsbewgung. Es liefert außer den Schätzwerten
der Positionskoordinaten s, s auch deren Zeitableitungen
s und s. Die Schätzwerte s, s
s und s sind auf einen Rechner 232 aufgeschaltet
zur Berechnung des kürzesten, durch die Vorlenkmittel
erreichbaren Abstandes Rmin zwischen
Torpedo und Zielobjekt 216, der Zeit T* bis zum
Erreichen dieses Abstandes sowie des Kurses des
Zielobjekts 216. Die Vorlenkmittel sind durch
Ausgangssignale dieses Rechners 232 korrigierbar.
Die beschriebene Führungs- und Stabilisierungseinrichtung
für Torpedos arbeitet wie folgt:
Der Navigationsrechner 22 liefert aus den Signalen
der Sensoren 10, 12, 16, 18 und 20 Positions- und
Lagesignale des Torpedos. Während der Vorlenkphase
gibt der Führungsrechner 24 eine durch Eckpunkte
bestimmte polygonale Bahn vor und erzeugt aus den
Positionssignalen und den vorgegebenen Bahnkoordinaten
Lenksignale in Form der Seitenabweichung L
und ihrer Zeitableitung und der Kursabweichung ε.
Die stellsignalerzeugenden Mittel 76 erzeugen aus
den Lenksignalen Stellsignale, die während der Vorlenkphase
folgende Form haben:
Roll-Stellsignal: Ux = A₁ ϕ + A₂
Nick-Stellsignal: Uy = B₁ ΔH + B₂ ϑ + B₃
Gier-Stellsignal: Uz = C₁ ϕ · ε + C₂ · + C₃ L+ C₄
Nick-Stellsignal: Uy = B₁ ΔH + B₂ ϑ + B₃
Gier-Stellsignal: Uz = C₁ ϕ · ε + C₂ · + C₃ L+ C₄
Es erfolgt eine Stabilisierung um die Rollachse, so
daß die Querachse des Torpedos stets horizontal gehalten
wird. Wenn die Tiefenabweichung Δ H=0
ist, ist der Torpedeo auch um die Nickachse stabilisiert.
Seine Längsachse wird horizontal gehalten.
Eine Tiefenabweichung ΔH bewirkt eine Neigung des
Torpedos im Sinne einer Korrektur dieser Tiefenabweichung.
Die Lenksignale L, und ε gehen in das
Giersignal Uz ein und bewirken eine entsprechende
Kursänderung zur Korrektur der Seiten- bzw.
Kursabweichung.
Die Bahnabschnitte sind durch die gespeicherten
Eckpunkte vorgegeben. Wenn der Abstand D des Torpedos
von dem jeweiligen Zielpunkt null wird, wird
der Wählschalter 118 um einen Schritt weitergeschaltet
und damit der nächste Bahnabschnitt vorgegeben.
Am Ende der durch die Vorlenkmittel vorgegebenen
Bahn erfolgt über Ausgang 130 (Fig. 4) eine
Umschaltung auf die Endphasenlenkmittel, d. h. das
Sonar.
In der Endphase erzeugen die stellsignalerzeugenden
Mittel 76 zur Stabilisierung folgende Stellsignale:
Roll-Stellsignal: Ux = A₁ ϕ + A₂
Nick-Stellsignal: Uy = B₄ ∫qdt + B₅ · q
Gier-Stellsignal: Uz = C₅ ∫rdt + C₆ · r.
Nick-Stellsignal: Uy = B₄ ∫qdt + B₅ · q
Gier-Stellsignal: Uz = C₅ ∫rdt + C₆ · r.
Diese stabilisierenden Stellsignale werden durch
Lenkkommandos von den Endphasenlenkmitteln gestützt.
Das Roll-Stellsignal ist stabilisiert in
Abhängigkeit vom Rollwinkel ϕ. Das ist wichtig, da
eine eindeutige Roll-Lage des Torpedos für die Eindeutigkeit
der Azimut- und Elevationssignale des
Sonars erforderlich ist. Die Stabilisierung um die
Nick- und Gierachse erfolgt mit Hilfe der Winkelgeschwindigkeitssignale
q, r und ihrer Zeitintegrale.
Die Navigation erfolgt autonom nach der Methode der
Koppelnavigation unter Benutzung von Winkelgeschwindigkeitssensoren
10, Beschleunigungsmessern
16 und eines von der Propellerdrehzahl abhängigen
Geschwindigkeitsgebers 20. Die Signale sind dabei
in Optimalfiltern so miteinander verknüpft, daß sie
sich gegenseitig stützen. Lageinformationen ergeben
sich aus den Winkelgeschwindigkeiten gestützt durch
die Signale der Beschleunigungsmesser, die bei
nicht-horizontaler Anordnung von einer Komponente
der Erdbeschleunigung beaufschlagt sind. Eine
Unterscheidung zwischen Erdbeschleunigung und
Newtonscher Beschleunigung wird wiederum durch Vergleich
des durch Integration der Beschleunigung
gewonnenen "inertialen" Geschwindigkeitssignals mit
dem Signal des Geschwindigkeitsgeber ermöglicht.
Das Signal des Geschwindigkeitsgebers stützt damit
die Lagewinkel. Ein Vergleich des inertialen Geschwindigkeitssignals
mit dem Signal des Geschwindigkeitsgebers
gestattet es, einen Fehler des
letzteren Signals abzuschätzen und das Signal entsprechend
zu korrigieren. Der inertial gemessene
Kurs wird durch einen aus dem Erdmagnetfeld gewonnenen
Magnetkurs gestützt.
Claims (9)
1. Führungs- und Stabilisierungseinrichtung für Torpedos,
enthaltend
- (a) Vorlenkmittel zur Führung des Torpedos bis in die Nähe des Zielobjektes und
- (b) auf das Zielobjekt ansprechende Endphasenlenkmittel zur Führung des Torpedos auf das Zielobjekt, die der Nähe des Zielobjektes aktiviert werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (c) die Vorlenkmittel
- - Mittel (112, 114) zur Speicherung einer vorgegebenen Position in der Nähe eines Zielobjektes (216) und
- - autonome Navigationsmittel (22, 24, 28) enthalten, durch welche der Torpedo in die vorgegebene Position geführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorlenkmittel
- (a) einen Speicher (112, 114) enthalten, in welchem Wegpunkte speicherbar sind und
- (b) Führungsmittel (28) zur Führung des Torpedos längs eines durch die gespeicherten Wegpunkte definierten Polygonzuges.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsmittel
- (a) Trägheitssensormittel (10) zur Bestimmung von Kurs und Lage des Torpedos,
- (b) Geschwindigkeitssensormittel (20) zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Torpedos und
- (c) Positionsrechnermittel (74) enthalten, auf welche die Signale der Trägheitssensormittel (10) und die Signale der Geschwindigkeitssensormittel (20) aufgeschaltet sind und welche daraus Positionssignale nach der Methode der Koppelnavigation erzeugen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägheitssensormittel (10) in
Strapdown-Konfiguration angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägheitssensormittel (10)
durch Magnetsensoren (12), die auf das Erdmagnetfeld
ansprechen, gestützt sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Geschwindigkeitssensormittel
- (a) Mittel (20) zur Erzeugung eines der Drehzahl des Antriebspropellers proportionalen Signals, das ein erstes Geschwindigkeitssignal darstellt,
- (b) einen auf die Längsbeschleunigung des Torpedos ansprechenden Beschleunigungsmesser (16) zur Erzeugung eines Längsbeschleunigungssignals,
- (c) Integratormittel zur Integration des Längsbeschleunigungssignals zur Erzeugung eines inertialen Geschwindigkeitssignals und
- (d) ein Kalmanfilter (54) enthalten, auf welches das drehzahlabhängige Geschwindigkeitssignal aufgeschaltet sind und welches einen unter Berücksichtigung des drehzahlabhängigen Geschwindigkeitssignals und des inertialen Geschwindigkeitssignals optimalen Schätzwert für die Geschwindigkeit liefert, der auf die Positionsrechnermittel (74) aufgeschaltet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf das Zielobjekt (216)
ansprechenden Endphasenlenkmittel eine akustische
Ortungseinrichtung (z. B. ein Sonar) aufweisen,
welche in einem torpedofesten Koordinatensystem
Azimut und Elevation des Zielobjekts
in Form von Azimut- bzw. Elevationssignalen
liefert.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) die akustische Ortungseinrichtung während der Wirksamkeit der Vorlenkmittel kurzzeitig einschaltbar ist,
- (b) die dann erhaltenen Azimut- und Elevationssignale auf Koordinatentransformationsmittel (224) aufgeschaltet sind, die von Positions- und Lagesignalen beaufschlagt sind und Positionssignale nach Maßgabe der Position des Zielobjekts (216) in einem erdfesten Koordinatensystem liefern.
- (c) die Positionssignale auf ein Optimalfilter (226) aufgeschaltet sind, welche als Modell der Kinematik der Zielobjektbewegung ausgebildet ist und welches Schätzwerte für die Positionskoordinaten und deren Zeitableitungen in dem erdfesten Koordinatensystem liefert,
- (d) die besagten Schätzwerte auf einen Rechner (232) aufgeschaltet sind zur Berechnung des kürzesten, durch die Vorlenkmittel erreichbaren Abstands zwischen Torpedo und Zielobjekt und/oder der Zeit bis zum Erreichen dieses Abstands und/oder des Kurses des Zielobjekts und
- (e) die Vorlenkmittel durch Ausgangssignale dieses Rechners (232) im Sinne einer Verbesserung der Annäherung an das Zielobjekt (216) korrigierbar sind.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3506683A DE3506683C1 (de) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | Fuehrungs- und Stabilisierungseinrichtung fuer Torpedos |
GB8603971A GB2250719B (en) | 1985-02-26 | 1986-02-18 | Guidance and stabilising device for torpedos |
NL8600435A NL8600435A (nl) | 1985-02-26 | 1986-02-20 | Besturings- en stabiliseringsinrichting voor torpedo's. |
NO86860707A NO860707L (no) | 1985-02-26 | 1986-02-25 | Foerings- og stabiliseringsinnretning for torpedoer |
FR8602638A FR2673460B1 (fr) | 1985-02-26 | 1986-02-26 | Dispositif de guidage et de stabilisation pour des torpilles. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3506683A DE3506683C1 (de) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | Fuehrungs- und Stabilisierungseinrichtung fuer Torpedos |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3506683C1 true DE3506683C1 (de) | 1992-05-21 |
Family
ID=6263559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3506683A Expired - Fee Related DE3506683C1 (de) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | Fuehrungs- und Stabilisierungseinrichtung fuer Torpedos |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3506683C1 (de) |
FR (1) | FR2673460B1 (de) |
GB (1) | GB2250719B (de) |
NL (1) | NL8600435A (de) |
NO (1) | NO860707L (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2670300A1 (fr) * | 1990-12-10 | 1992-06-12 | Westinghouse Electric Corp | Systeme magnetique de mesure de position relative. |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE977464C (de) * | 1962-02-21 | 1966-07-14 | Boelkow Gmbh | Lenkverfahren fuer sich selbsttaetig bewegende Koerper mit mindestens einer Zielsuchlenkphase |
DE1549614A1 (de) * | 1967-05-27 | 1971-10-14 | Bodenseewerk Geraetetech | Fuehrungsrechner fuer einen mit einem Traegheitsnavigationssystem und einem Flugregler ausgeruesteten,auf vorprogrammierter Bahn gelenkten unbemannten Flugkoerper |
DE1774129A1 (de) * | 1968-04-13 | 1972-03-23 | Bodenseewerk Geraetetech | Fuehrungsrechner fuer unbemannte Flugkoerper |
DE2922415C2 (de) * | 1979-06-01 | 1988-08-18 | Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen | Navigationsgerät für Landfahrzeuge |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3882808A (en) * | 1962-10-30 | 1975-05-13 | Us Navy | Torpedo control |
GB1347462A (en) * | 1963-01-04 | 1974-02-27 | Plessey Co Uk Ltd | Homing torpedoes |
US3738270A (en) * | 1966-03-24 | 1973-06-12 | Us Navy | Homing depth bomb for searching for an underwater target |
GB1605007A (en) * | 1969-01-08 | 1981-12-16 | Krupp Atlas Elektronik Gmbh | Method and apparatus for steering a submarine torpedo or other steerable body |
US3896751A (en) * | 1971-09-20 | 1975-07-29 | Licentia Gmbh | Navigation method |
-
1985
- 1985-02-26 DE DE3506683A patent/DE3506683C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-02-18 GB GB8603971A patent/GB2250719B/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-20 NL NL8600435A patent/NL8600435A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-02-25 NO NO86860707A patent/NO860707L/no unknown
- 1986-02-26 FR FR8602638A patent/FR2673460B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE977464C (de) * | 1962-02-21 | 1966-07-14 | Boelkow Gmbh | Lenkverfahren fuer sich selbsttaetig bewegende Koerper mit mindestens einer Zielsuchlenkphase |
DE1549614A1 (de) * | 1967-05-27 | 1971-10-14 | Bodenseewerk Geraetetech | Fuehrungsrechner fuer einen mit einem Traegheitsnavigationssystem und einem Flugregler ausgeruesteten,auf vorprogrammierter Bahn gelenkten unbemannten Flugkoerper |
DE1774129A1 (de) * | 1968-04-13 | 1972-03-23 | Bodenseewerk Geraetetech | Fuehrungsrechner fuer unbemannte Flugkoerper |
DE2922415C2 (de) * | 1979-06-01 | 1988-08-18 | Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen | Navigationsgerät für Landfahrzeuge |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE.Z: Internationale Wehrrevue 1979, S.96-100, "Torpedo-Entwicklung in Deutschland" * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2670300A1 (fr) * | 1990-12-10 | 1992-06-12 | Westinghouse Electric Corp | Systeme magnetique de mesure de position relative. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2673460B1 (fr) | 1993-12-17 |
NO860707L (no) | 1992-03-03 |
FR2673460A1 (fr) | 1992-09-04 |
GB2250719B (en) | 1992-10-28 |
GB2250719A (en) | 1992-06-17 |
NL8600435A (nl) | 1992-06-01 |
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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