DE3615374A1 - Einrichtung, insbesondere fuer einen warnsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt primär in einer rasch und in großem Raumwinkel­ bereich arbeitenden Ablenkeinrichtung für Laserstrahlen; insbesondere für eine Stör-Einrichtung zur Abgabe eines Stör- Strahles, wobei der Zeitpunkt und die räumliche Richtung sowie gegebenenfalls eine bestimmte (z.B. Modulations-) Eigenart des abgehenden Energie-Strahles aus einem Warnsensor gesteuert wird, dessen Detektoren den Einfall von Strahlungsenergie aus der entsprechenden Richtung aufgefaßt haben.

Warnsensoren der im Oberbegriff des Anspruches 1 fakultativ ange­ sprochenen Art sind aus der DE-PS 33 23 828 oder aus der DE-PS 34 00 837 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung zum Verschwenken von Laserstrahlen zu schaffen, die ins­ besondere auch zur Ansteuerung durch einen Warnsender, also zur Störung insbesondere eines Objektes, von dem ausgehende Strahlungs­ energie mittels des erwähnten Warnsensors erfaßt wurde, geeignet ist und funktionssicher und mit kleinem Volumen, bei möglichst geringer Einschränkung der Einsatzmöglichkeiten hinsichtlich rascher Richtungs- Änderungen im für den abgehenden Strahl vorgegebenen Raumwinkel­ bereich, realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 ausgestaltet ist.

Nach dieser Lösung wird in der Einrichtung erzeugte Strahlungsenergie über einen im interessierenden Raumwinkelbereich verschwenkbaren Umlenkspiegel abgestrahlt.

Vorzugsweise wird der Umlenkspiegel als mittels Stellmotoren in Elevation und Azimut verschwenkbare Plattform ausgebildet, die im Inneren eines hohlsphärischen Körpers aus strahlungsdurchlässigem Material angeordnet ist, um einerseits konstruktive Abschattungen des interessierenden Raumwinkelbereiches zu vermeiden und andererseits einen Schutz gegen Umwelteinflüsse zu erbringen. Wenn die Schwenk­ plattform-Bereiche geometrisch unterschiedliche Flächengeometrie aufweist, ist durch entsprechende Spiegel-Orientierung eine rasche Umschaltung zwischen unterschiedlicher Strahlengeometrie des abgehenden Strahles möglich. Eine weitere Umschaltmöglichkeit hinsichtlich der Strahlengeometrie wie auch hinsichtlich beispielsweise der Modulation des abgehenden Strahles ergibt sich, wenn zur Bestrahlung des Umlenk­ spiegels in der Stör-Einrichtung unterschiedliche Energiestrahlen gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden, zwischen denen in einer optischen Einrichtung, etwa über Schwenkspiegel, eine Auswahl oder Mischung getroffen wird.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche aber angenähert maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung unter Berücksichtigung ihrer Wirkungsweise.

Die erfindungsgemäße Einrichtung 11 dient der Störung der Funktions­ weise insbesondere eines aktiven, also Strahlung aussendenden und nach Reflektion wieder empfangenden, wie aber auch eines passiven (also von einem Fremdobjekt ausgehende Strahlung empfangenden) Ortungs­ gerätes durch gerichtete Abstrahlung von Strahlungsenergie in Richtung auf jenes Ortungsgerät, um dessen Funktion wenigstens vorübergehend durch Überstrahlung und/oder durch Bestrahlung mit einem bestimmten funktionskritischen Frequenzspektrum außer Funktion zu setzen oder sogar seine Funktionsfähigkeit ganz zu zerstören. Bei dem Ortungs­ gerät kann es sich insbesondere um einen Laser zur Zielsuche, zur Zielverfolgung und/oder zur Entfernungsmessung, etwa um den Laser eines Feuerleit-Visieres handeln. Wenn dessen Empfänger von der Stör-Einrichtung 11, je nach der Laser-Arbeitsweise, im Dauerstrich­ betrieb oder im Impulsbetrieb mit Laserstrahlung angepaßten Spektrums bestrahlt wird, ist seitens der Ortungseinrichtung ein Empfang und damit eine Entfernungs- und gegebenenfalls Richtungsauswertung der eigenen Laserenergie nicht mehr möglich. Hinreichend starke Bestrahlung führt sogar zur Übersteuerung des Laser-Empfängers und gegebenen­ falls zu seiner Zerstörung. Letzteres gilt auch für passive Ortungs­ einrichtungen, die beispielsweise im spektralen Grenzbereich zwischen dem sichtbaren Licht und der Wärmestrahlung arbeiten. Damit ist eine erfindungsgemäße Störeinrichtung 11 insbesondere dafür ausgelegt, im Gefechtsfeld als Ausstattung eines Kampffahrzeuges dieses gegen lasergeführten Beschuß zu schützen, indem die Laserführung wenigstens vorübergehend außer Funktion gesetzt wird, während das Kampffahrzeug in eine sicherere Position überführt wird.

Der Feststellung, daß das die Einrichtung 11 tragende Gerät (z.B. Kampffahrzeug) momentan von beispielsweise einer Laser-Strahlungs­ quelle erfaßt und demzufolge wahrscheinlich gleich angegriffen werden wird, dient ein Warnsensor 12 eingangs genannter Art (der als solcher nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist).

Beim Warnsensor 12 kann es sich um ein sphärisches Gebilde handeln, das in den funktionell interessierenden Azimutbereichen (bezüglich der Vertikalen) und Elevationsbereichen (bezüglich der Horizontalen) mit Strahlungs-Detektoren 13 bestückt ist, deren Anregung, von einer externen Strahlungsquelle (beispielsweise dem erwähnten Laser-Ortungs­ gerät), in einer internen Auswerteschaltung 14 in eine Richtungs­ information 15 an ein Schwenk-Steuergerät 16 umgesetzt wird.

Die Stör-Einrichtung 11 verfügt insbesondere über eine Schwenkein­ richtung 17 zur Abgabe eines (beispielsweise Laser-)Energiestrahles 18 in eine durch die Richtungsinformation 15 vorgegebene Elevations- und Azimut-Raumrichtung 19. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, unabhängig von der momentanen Strahlungs-Auffassung durch den Warn­ sensor 12 nach bestimmten individuellen oder vorprogrammierten Vorgaben das Schwenk-Steuergerät 16 anzusteuern, beispielsweise um bedarfsweise einen bestimmten Zielpunkt für den Angriff durch ein halbaktives zielsuchendes Projektil zu markieren.

Die Momentanorientierung der Schwenkeinrichtung 17 in einer bestimmten Raumrichtung 19 ist durch Elevations- und Azimut-Stellmotore 20.1, 20.2 veränderbar, die jeweils mit hoch-auflösenden Winkelgebern 21.1 bzw. 21.2 drehstarr gekoppelt sind. Ein Motor 20.1 wird von der Motorwelle 22.2 gehaltert, angeflanscht an einen Rahmen 23, in dessen Zentrum das Schenkelement 17 gehaltert ist; das somit nach Maßgabe der Drehung der Motorwellen 22 in jede Raumrichtung orientiert werden kann.

Im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel hängt der Rahmen 23 mit dem Elevations-Stellmotor 20.1 unter dem vertikal ortientierten Azimut-Stellmotor 20.2, der im oberen Bereich 24 einer Halterung 25 aufgehängt ist.

Diametral gegenüber steht die Halterung 25 auf einem Sockel 26, in dem insbesondere eine Strahlenquelle 27 und gegebenenfalls auch eine Energieversorgung für autarke Funktion der Stör-Einrichtung 11 untergebracht ist.

Die Strahlenquelle 27 liefert einen Strahl 28 an das Schwenkelement 17, das mit einem Umlenkspiegel 29 ausgestattet ist, um den einfallenden Strahl 28 in die aus dem Schwenk-Steuergerät 16 vorgegebene räumliche Orientierung als den räumlich verschwenkbaren Energiestrahl 18 weiter­ zuleiten.

Gemäß den Anforderungen der Praxis muß der Energiestrahl 18 in jede Azimutalrichtung verschwenkt werden können; während in der Elevations­ richtung nur ein beschränkter räumlicher Winkelbereich der Abstrahl­ richtung 19 gegenüber der Horizontalen 30 gefordert wird.

Um konstruktive Abschattungen in diesem interessierenden Raumwinkel­ bereich zu vermeiden und zugleich einen mechanischen Schutz des Bereiches des Schwenkelementes 17 gegen Umgebungseinflüsse zu erzielen, ist die Halterung 25 als Hohlkörper 31 mit einer Wandung 32 aus strahlungsdurchlässigem Material erstellt. Das Material der Wandung 32 ist der Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung angepaßt. Wenn die Strahlen 28-18 z.B. im sichtbaren Bereich liegen, wie etwa im Falle eines Mikrometer-Lasers, kann die Wandung 32 aus optischem Glas bestehen. Vorzugsweise verlaufen die Mantelflächen der Wandung 32 konzentrisch zum kinematischen Mittelpunkt des Schwenkelementes 17, im dargestellten Falle also als Hohlkugel, deren oberer und unterer Pol-Bereich 24.3, 24.4 zur Aufnahme hohler Anschlußflansche 33 für die mechanische Befestigung des oberen Stellmotors 20.2 bzw. auf dem Sockel 26 durchbrochen sind.

Infolge der konzentrisch verlaufenden Wandungen 32 des Halterungs-Hohl­ körpers 31 sind unterschiedliche Brechungs-Gegebenheiten beim Strahlen­ durchtritt in unterschiedlichen Raumwinkeln vermieden; und die Strahlen­ geometrie des abgehenden Strahles 18 ist allein durch die Gegeben­ heiten der Strahlenquelle 27 und einer ihr eventuell nachgeschalteten Optik 34 bestimmt.

Um unterschiedliche Divergenzen des abgehenden Strahles 18 in ein­ facher Weise vorgeben zu können, wird das Schwenkelement 17 mit einem mehrflächigen Umlenkspiegel 29 ausgestattet, dessen verschiedene gegeneinander abgegrenzte und über die Stellmotore 20 gezielt wahl­ weise in den Einfallsbereich des einfallenden Strahles 28 verlager­ baren Flächen unterschiedliche Oberflächengeometrie, beispielsweise unterschiedliche Krümmungen aufweisen können. Diese unterschiedlichen Spiegelflächen können unterschiedliche Sektoren einer Scheibe bzw. unterschiedliche Mantelflächenbereiche eines Zylinders sein. Für die Belange der Praxis genügt es jedoch, zwischen einer ebenen und einer konvexen Wirkfläche des Spiegels 29 umschalten zu können, um einen parallel einfallenden Strahl 28 als parallelen oder als aufgeweiteten abgehenden Strahl 18 zu reflektieren. Diese beiden unterschiedlichen Spiegelflächen werden dann vorzugsweise auf einander gegenüberliegenden Flächen einer den Umlenkspiegel 29 darstellenden Platte ausgebildet; mit Auswahl der einen oder der anderen Flächen­ geometrie durch Verschwenken des momentanen Elevationswinkels um 180°.

In der Zeichnung ist ferner berücksichtigt, daß es zweckmäßig sein kann, zwischen unterschiedlichen Charakteristiken des abgehenden Strahles 18 auswählen zu können. Diese unterschiedlichen Charakteristiken können insbesondere in unterschiedlicher Modulation, also z.B. unter­ schiedlichem Tastverhältnis des abgehenden Laser-Strahles 18 liegen, um ihn einer bestimmten Arbeitsweise des funktionell zu störenden Gegenstandes anzupassen (also dort etwa eine modulationsgesteuerte Ausfilterung des Stör-Strahles 18 aus aufgefangener Nutzenergie zu erschweren). Um eine schnelle Umschaltung zwischen unterschied­ lichen Modulationsgegebenheiten im abgehenden Strahl 18 zu beschleunigen ist es zweckmäßig, wie in der Zeichnung berücksichtigt, aus der Strahlenquelle 27 Strahlen 28 i entsprechend unterschiedlicher Charakte­ ristika auszugeben und diese innerhalb der Optik 34 und/oder auf dem Spiegel 29 auszuwählen bzw. zu mischen. Für die Auswahl kann, wie in der Zeichnung symbolisch vereinfacht skizziert, eine mechanische Umschaltung von undurchlässigen oder teildurchlässigen Reflektoren 35, angesteuert mittels einer Auswahleinrichtung 36, vorgesehen sein; die ihrerseits gemäß den aufgenommenen energetischen Gegeben­ heiten aus der Auswerteschaltung 14 angesteuert sein kann.

Durch die hohlsphärische Halterung 25 aus im interessierenden Raum­ winkelbereich strahlungsdurchlässigem Material sind konstruktive Abschattungen einzelner Richtungen im interessierenden Raumwinkel­ bereich vermieden, so daß der abgehende Strahl 18 insbesondere jeden Azimutwinkel einnehmen kann, unabhängig von der momentanen Orientierung des die schwereren Funktionsteile aufnehmenden Sockels 26. Eine Leitungsführung zwischen der Auswerteschaltung 14 bzw. dem Steuergerät 16 und in den Sockel 26 eingebauten Geräten kann längs der Peripherie der Halterung 25 erfolgen, weil die daraus resultierende Abschattung vernachlässigbar klein ist. Es kann aber, um auch diese Abschattung noch zu vermeiden, vorgesehen sein, die Führung der erforderlichen Steuerleitungen 37 parallel zur Drehachse 38 ins Innere des Hohl­ körpers 31 und ins Zentrum des Rahmens 23 eintreten und dann durch den unteren Anschlußflansch 33 hindurch in den Sockel 26 verlaufen zu lassen. Damit keine mechanische Störung bei der Schwenkbewegung des Spiegels 29 auftritt, können die Steuerleitungen 37 durch eine an der quer dazu verlaufenden Motorwelle 22 verdrehbar gehalterten Distanzöse 39 geführt sein.

Das nur beschränkte Spiel der flexiblen Steuerleitungen 37 verbietet dann zwar eine beliebige Anzahl von aufeinanderfolgenden Azimut-Um­ drehungen, damit die Steuerleitungen 37 sich nicht um die Azimut- Motorwelle 22.2 herumwickeln; was für die Belange der Praxis aber keine spürbare Einschränkung darstellt, da das Steuergerät 16 dafür eingerichtet sein kann, nach einer Anzahl von Azimut-Umdrehungen in der einen Orientierung Drehbewegungen in der gegensinnigen Orien­ tierung durchzuführen.

Claims (9)

1. Einrichtung (11) zum Verschwenken von Laserstrahlen, insbesondere für einen Warnsensor (12) mit Detektoren (13) für die Richtung und gegebenenfalls für Strahlungsparameter einfallender Strahlungs­ energie, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seiner azimutalen Orientierung steuerbarer Umlenk- Spiegel (29) für von einer mit der Einrichtung (11) zusammen­ wirkenden Strahlenquelle (27) einfallende Strahlen (28) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (29) samt einem Stellmotor (20) von einem zweiten, quer dazu orientierten Stellmotor (20) im Innern eines Hohl­ körpers (31) mit Wandungen (32) aus strahlungsdurchlässigem Material gehaltert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der Wandungen (32) konzentrisch zum strahlen­ geometrischen Mittelpunkt der Schwenkbewegung des Spiegels (29) verlaufen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spiegel-Halterung (25) in Form einer Hohlkugel vorgesehen ist, deren einer Pol-Bereich (der Aufnahme des den Spiegel (29) tragenden Stellmotors (20) dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem tragenden Stellmotor (20) gegenüberliegende Pol- Bereich (24.4) von einem Sockel (26) zur Aufnahme von Einrichtungen für den in den Spiegel (29) einfallenden Strahl (28) gehaltert ist.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (29) gegeneinander versetzte Flächenbereiche mit unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang vor dem Spiegel (29) eine Auswahl-Optik (34) zum Ausblenden bzw. Überlagern von Strahlen (28 i) unter­ schiedlicher Charakteristika (wie spektraler Leistungsdichten und/oder Tastverhältnisse) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem Warnsensor (12) angesteuerte Auswahleinrichtung (36) mit verschwenkbaren Auswahl-Reflektoren (35) in Wirkver­ bindung steht.

9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerleitungen (37) einem Warnsensor (12) über ein Schwenk­ spiegel-Steuergerät (16) parallel zur Schwenk-Motorwelle (22) des tragenden Stellmotors (20) in der Nachbarschaft des Umlenk­ spiegels (29) an diesem vorbei zu Steuerungs-Einrichtungen (36) verlaufen.