DE3623455C3 - Optisches Visier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung der Ju­ stierstellung einer Rohrwaffe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei mit einer Rohrwaffe bestückten Kampffahrzeugen ist es wich­ tig zu wissen, ob die Richtungstangente der Rohrmündung der Rohrwaffe Abweichungen gegenüber dem Grundjustagezustand erfah­ ren hat. Derartige Abweichungen können u. a. durch thermische Einwirkungen auf das Rohr und durch die Schock- und Schwin­ gungsbelastung beim Schuß verursacht werden. Diese Abweichungen haben zur Folge, daß die Trefferwahrscheinlichkeit erheblich reduziert wird. Es ist daher notwendig, Einrichtungen vorzuse­ hen, mit denen die momentane Justierungslage überprüft und ge­ gebenenfalls korrigiert werden kann.

Eine bekannte Einrichtung der im Oberbegriff definierten Art, besteht aus einem an der Rohrmündung der Rohrwaffe befestigten Kollimator, mit dem eine Kollimatormarke über eine Ablenkpris­ men- und Fokussiereinrichtung in den Strahlengang eines Vi­ siers, in der Regel des Richtschutzenvisiers, der Zieloptik einleitbar ist. Die im Visier sich abbildende Kollimatormarke wird im Falle einer korrekten Justierung zwischen Richtungstan­ gente der Rohrmündung und der Visierlinie in Deckung mit einer Kollimatorjustiermarke liegen und im Falle einer Dejustierung eine Ablage zur Kollimatorjustiermarke aufweisen, aus der die Richtungsabweichung der Rohrmündungstangente gegenüber dem Grundjustagezustand abgelesen werden kann und die die Meßgröße für die Korrekturmaßnahmen darstellt.

Der Nachteil des Kollimators besteht jedoch darin, daß ein Kol­ limator ein, einem Fernrohr entsprechendes optisches System be­ inhaltet, das eine verhältnismäßig große Masse besitzt und eine empfindliche Linsenanordnung aufweist. Bei den extrem hohen Be­ schleunigungen beim Abschuß der Rohrwaffe kann damit nicht aus­ geschlossen werden, daß sich die Befestigung des Kollimators aufgrund der hohen Massenkräfte lockert oder verschiebt, wobei auch die Gefahr gegeben ist, daß das Linsensystem beschädigt wird. Darüber hinaus läßt sich mit dem Kollimator nur die Deju­ stierung gegenüber einer einzelnen Visiereinrichtung, in der Regel des Richtschützenvisiers, überprüfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei geringem Bau­ aufwand eine verschiebungsfreie Befestigung und ein beschädi­ gungsfreier Betrieb der optischen Strahlungsquelle gewährlei­ stet ist und eine gleichzeitige Überprüfung der Justierstellung und der Gleichlaufverhältnisse der Rohrseelenachse zu den Vi­ sierlinien mehrerer Zielgeräte möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unter­ ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltun­ gen.

Aufgrund der geringen Masse, die eine Einrichtung zur Erzeugung einer quasi - punktförmigen Lichtquelle hat, treten an den Ver­ bindungsstellen an der Rohrmündung beim Abschuß der Rohrwaffe nur noch geringe Massenkräfte auf, so daß auch bei langem Trup­ pengebrauch eine sichere und verstellfreie Befestigung gewähr­ leistet bleibt. Die Einrichtungen zur Erzeugung einer quasi - punktförmigen Lichtquelle sind darüber hinaus besonders einfach im Aufbau und bleiben somit auch bei extremen Schock- und Schwingungsbelastungen sicher im Betrieb. Ein weiterer Vorteil ist darin gegeben, daß die erfindungsgemäße Justiereinrichtung auch bei Nacht und bei schlechten Sichtverhältnissen wie z. B. Nebel oder Rauch verwendbar ist.

Vorzugsweise wird die punktförmige Lichtquelle von der Licht­ austrittsfläche einer Lichtleitfaser gebildet, deren Lichtein­ trittsfläche von einer Strahlungsquelle hoher Lichtintensität beaufschlagt ist. Die Lichtleitfaser hat im Vergleich zu Kolli­ matoreinrichtungen und zu Reflektorspiegeln eine nahezu ver­ nachlässigbare Masse und ist somit gegen Schock- und Schwin­ gungsbelastungen weitestgehend unempfindlich. Desgleichen trifft auf die Strahlungsquellen hoher Lichtintensität zu, die in bevorzugten Ausführungsformen aus Leuchtdioden oder aus La­ serdioden bestehen können. In einer anderen vorteilhaften Aus­ gestaltung ist die Lichtleitfaser in einer an der Rohrmündung befestigten Halterung angeordnet, in der die Lichtaustrittsflä­ che der Zieloptik zugewandt ist und in der die Lichteintritts­ fläche im Strahlengang eines in der Blende der Rohrwaffe ange­ ordneten Lasers liegt. Damit bestehen die an der Rohrmündung befestigten Teile der Einrichtung zur Erzeugung einer quasi punktförmigen Lichtquelle im wesentlichen nur noch aus einem kurzen, u-förmig gebogenen Lichtleitfaserstück und einer Sam­ mellinse, womit im Vergleich zu einem Kollimator oder einem Re­ flektorspiegel eine extrem geringe Masse gegeben ist. In einer entsprechenden Halterung sind diese beiden Teile äußerst wider­ standsfähig gegen Schock- und Schwingungsbelastungen.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht auf den mit einer großkalibrigen Rohrwaffe bestückten Turm eines Kampffahrzeugs;

Fig. 2 den Strahlengang eines Periskops;

Fig. 3 ein Visierbild mit Zielmarke;

Fig. 4 ein weiteres Visierbild mit Zielmarke und Leiterskala;

Fig. 5 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Strahlungseinrichtung mit an der Rohrmündung angeordneter Strahlungsquelle;

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Strahlungseinrichtung mit in der Rohrblende angeordneter Strahlungsquelle und

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Strahlungseinrichtung mit in der Rohrblende angeordneter Strahlungsquelle.

Die Fig. 1 zeigt den Turm 1 eines Kampffahrzeugs, der mit einer großkalibrigen Rohrwaffe 2 bestückt ist, die turmseitig aus einer Blende 3 herausragt. Im Turm ist die Zieloptik angeord­ net, die sich aus drei voneinander unabhängigen Visiereinrich­ tungen zusammensetzt. Diese Visiereinrichtungen bestehen aus dem Kommandantenperiskop 4, dem Richtschützenperiskop 5 und dem Turmzielfernrohr 6. Die Visierlinie 7 des Kommandantenperiskops 4, die Visierlinie 8 des Richtschützenperiskops 5 und die Vi­ sierlinie 9 des Turmzielfernrohrs 6 sind auf die in 1500 Meter vom Richtschützenvisier 5 entfernte Zieltafel 10 gerichtet und sind zusammen mit der Rohrseelenachse 11 der Rohrwaffe 2 in Punktjustierung auf ein Zielkreuz 10′ ausgerichtet.

Die Visiereinrichtungen 4, 5 und 6 weisen jeweils eine Zusatz­ optik (Fig. 2) auf, mit der eine an der Rohrmündung befestigte optische Strahlungseinrichtung 12 über Justier-Visierlinien 7′, 8′ und 9′ anvisierbar ist.

In Fig. 2 ist der Strahlengang eines Periskops 4 dargestellt, mit einer auf die Zieltafel 10 (Fig. 1) gerichteten Visierlinie 7 und einer auf die optische Strahlungseinrichtung 12 (Fig. 1) gerichteten Justier-Visierlinie 7′. Die Visierlinie 7 gelangt über den primär stabilisierten Winkelspiegel 13 und einen Um­ lenkspiegel 14 in das Okular 15 und zum Beobachterauge 16.

Die Justier-Visierlinie 7′ gelangt über den Winkelspiegel 13 in die Zusatzoptik, die aus einer Fokussierlinseneinrichtung 17 besteht, mit der die an der Rohrmündung in ca. 5 Meter Entfer­ nung befestigte optische Strahlungsquelle 12 (Fig. 1) scharf abbildbar ist.

Im Strahlengang der Zusatzoptik sind zwei drehbar angeordnete optische Justier-Keilscheiben 18 angeordnet, mit der das über die Visierlinie 7′ eingeblendete Bild in Bezug auf das von der Visierlinie 7 eingeblendete Bild in Höhe und Seite verschiebbar ist.

Im Strahlengang der Zusatzoptik ist zwischen der Fokussierein­ richtung 17 und den optischen Justier-Keilscheiben 18 ein Strahlenteiler 19 angeordnet, in dessen Ablenkstrahl 7′′ ein x-y-Positionsdetektor 20 angeordnet ist, mit dem Ausgangssigna­ le für die Koordinatenwerte eines im Strahlengang der Justier- Visierlinie 7′ bzw. des Ablenkstrahls 7′′ eingeblendeten Licht­ punktes erzeugbar sind, wobei in Verbindung mit einem Rechner (nicht dargestellt) auch die Bewegung des Lichtpunktes hin­ sichtlich Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung darstel­ lende Ausgangssignale erzeugbar sind.

Die Fig. 3 zeigt ein Visierbild mit einer Zielmarke 21 in deren Zentrum ein Laserkreis 22 markiert ist. Das Visierbild weist zwei Justier-Lichtpunkte 23 und 23′ auf, die die Abbildung der quasi - punktförmigen Lichtquelle der optischen Strahlungsein­ richtung 12 darstellen. Dabei repräsentiert die Position des Justier-Lichtpunktes 23 den Grundjustagezustand und den korrek­ ten Justagezustand. Die Position des Justier-Lichtpunktes 23′ repräsentiert den Zustand einer Dejustierung.

Die Fig. 4 zeigt ein Visierbild mit einer Zielmarke 21 gemäß Fig. 3 und einer Leiterskala 24 mit einer Aufsatzskala 25 und einer Vorhaltskala 26. Ein im Kreuzungspunkt von Aufsatzskala 25 und Vorhaltskala 26 gelegener Lichtpunkt 23′′ repräsentiert den Grundjustagezustand und ein mit 23′′′ bezeichneter Licht­ punkt repräsentiert einen Zustand für die Schußabgabe, bei der die notwendigen Korrekturwerte für Aufsatz und Vorhalt berück­ sichtigt sind.

In Fig. 5 ist eine erste Ausführungsform der optischen Strah­ lungseinrichtung 12 dargestellt, die aus einer an der Rohrmün­ dung befestigbaren Halterung 27 besteht, in der eine Lichtleit­ faser 28 angeordnet ist, deren Lichtaustrittsfläche 29 der Zieloptik im Turm 1 zugewandt ist und deren Lichteintrittsflä­ che 30 von einer Strahlungsquelle 31 hoher Lichtintensität be­ aufschlagt ist. Zwischen der Lichteintrittsfläche 30 und der Strahlungsquelle 31 ist eine Fokussiereinrichtung 32 in Form einer Sammellinse angeordnet. Die Strahlungsquelle 31 hoher Lichtintensität kann aus einer in der Halterung befestigten Leuchtdiode oder einer Laserdiode bestehen. Beim Betrieb dieser Arten von Strahlungsquellen 31 stellt die Lichtaustrittsfläche 29 die quasi - punktförmige Lichtquelle dar.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die Lichtleitfaser 28 mit ihrem die Lichtaustrittsfläche 29 tragenden Ende in der Halterung 27 und mit ihrem die Lichteintrittsfläche 30 tragen­ den Ende in der Blende 3 der Rohrwaffe 2 angeordnet, in der sich ebenfalls die Strahlungsquelle 31 hoher Lichtintensität und die Fokussiereinrichtung 32 befinden. Zwischen Blende 3 und Halterung 27 ist die Lichtleitfaser 28 unter Zwischenschaltung einer Lichtleitfaser-Steckerverbindung 33 entlang des Rohres der Rohrwaffe 2 geführt.

In der Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Lichtleitfaser 28 und die Fokussiereinrichtung 32 in der an der Rohrmündung befe­ stigten Halterung 27 angeordnet, wobei die Fokussiereinrichtung im Strahlengang 34 eines in der Blende 3 angeordneten Lasers 35 liegt.

Im Betrieb der Zieloptik werden zur Einstellung eines Grundju­ stagezustandes zunächst die Rohrseelenachse 11 und die Visier­ linien 7, 8 und 9 in Punktjustierung auf das Zielkreuz 10′ der in 1500 Meter entfernten Zieltafel 10 ausgerichtet, indem das Zielkreuz 10′ der Zieltafel in das Zentrum der Zielmarke 21 (Fig. 3 und 4) eingestellt wird und ein die Rohrseelenachse 11 repräsentierender Laserstrahl exakt auf das Zielkreuz 10′ ge­ richtet wird. Anschließend wird der von der optischen Strah­ lungseinrichtung 12 über die Justier-Visierlinie 7′, 8′ und 9′ sowie die Zusatzoptik in das Visierbild eingeblendete Justier- Lichtpunkt 23 mittels der optischen Justier-Keilscheiben 18 in das Zentrum des Laserkreises 22 der Zielmarke 21 in der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 3 oder in den Schnittpunkt von Aufsatzska­ la 25 und Vorhaltskala 26 der Leiterskala 24 der Zielmarke 21 in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 eingestellt. Mit Abschluß dieser Maßnahmen ist der Grundjustagezustand erreicht.

Da das Rohr der Rohrwaffe 2 infolge thermischer Einwirkungen und durch Schock- und Schwingungsbelastungen beim Schuß Abwei­ chungen vom Grundjustagezustand erfahren kann, ist dieser stän­ dig zu überprüfen und gegebenenfalls durch Nachstellung der Zielmarken 21 bzw. der Visierlinien 7, 8 und 9 in Bezug auf die geänderte Richtung der Rohrseelenachse 11 bzw. der Richtungs­ tangente zu korrigieren.

Die Abweichungen werden dadurch angezeigt, daß der Justier- Lichtpunkt aus der Grundjustageposition (Darstellung des Ju­ stier-Lichtpunktes 23 in Fig. 3 und des Justier-Lichtpunktes 23′′ in Fig. 4) auswandert und eine mögliche Position einnimmt, wie sie durch den Justier-Lichtpunkt 23′ in Fig. 3 dargestellt ist. Die Position des Lichtpunktes 23′′′ in Fig. 4 stellt die Situation bei der Schußabgabe unter Berücksichtigung von Auf­ satz und Vorhalt dar, bei der der Lichtpunkt in der Regel we­ sentlich weiter von der Grundjustagestellung auswandert als bei einer Dejustierung, wie sie in Fig. 3 durch den Lichtpunkt 23′ wiedergegeben ist.

Die Koordinaten der Abweichungen vom Grundjustagezustand geben eine exakte Aussage über die Ablage der Rohrwaffe in Azimut und Elevation, die durch Nachstellen der Justiereinrichtungen an den einzelnen Visieren korrigiert werden kann.

Die Korrektur der Ablage kann dabei manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen. Für die manuelle Einjustierung dient das menschliche Auge als Sensor, wobei die Einjustierung der Visierlinie der jeweiligen Visiereinrichtung auf die verän­ derte Lage der Rohrmündungstangente über von Hand zu betätigen­ de Stellglieder erfolgt.

Beim halbautomatischen Justierverfahren werden vom x-y-Posi­ tionsdetektor 20 die Abweichungen in Höhe und Seite repräsen­ tierende Ausgangssignale geliefert, nach denen die Stellglieder der jeweiligen Visiereinrichtung von Hand nachgeregelt werden können.

Beim vollautomatischen Justierverfahren werden die die Abwei­ chungen repräsentierenden Auswertesignale des x-y-Positionsde­ tektors 20 in einem Rechner mit den notwendigen Aufsatz- und Vorhaltewerten superpositioniert und davon abgeleitet die Stellgrößen für die Nachregelung der Justierung generiert. Da­ durch ist es möglich, den jeweiligen Justagezustand innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters zu halten und mittels einer Anzeigeeinrichtung darzustellen.

Bei entsprechender Berücksichtigung der unterschiedlichen Lage der Drehachsen der Rohrwaffe und der Visierlinien, kann die vorbeschriebene Einrichtung zur vollautomatischen Justierung zur Überprüfung des Gleichlaufes in Höhe und Seite zwischen Visierlinie und Rohrseelenachse verwendet werden.

Bei einer stabilisierten Waffenanlage, bei der einem primär stabilisierten Umlenkspiegel eines Visiers die Rohrwaffe nach­ zuführen ist, kann die Einrichtung zur vollautomatischen Ju­ stierung auch zur Koinzidenzbildung verwendet werden. Danach erfolgt ein Schußfreigabesignal nur dann, wenn die Rohrwaffe unter Berücksichtigung der notwendigen Korrekturwerte für Auf­ satz und Vorhalt innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, dem Ko­ inzidenzfenster, mit der Position der Visierlinie überein­ stimmt, wobei neben der Koinzidenz der Lage auch die dynamische Koinzidenz berücksichtigt werden kann, nach der sichergestellt wird, daß bei zu großer Differenzgeschwindigkeit zwischen Rohr­ seelenachse und Visierlinie kein Geschoßaustritt aus der Rohr­ waffe außerhalb des Koinzidenzfensters erfolgt.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Überprüfung der Justierung zwischen einer Rohrwaffe und der Visierlinie einer Zieloptik, mit einer an der Rohrmündung der Rohrwaffe befestigten optischen Strah­ lungseinrichtung, mit der eine die Rohrmündung der Waffe repräsentierende Markierung in den Strahlengang der Zielop­ tik eingeblendet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die optische Strahlungseinrichtung von der punktförmig gestalteten Lichtaustrittsfläche (29) einer Lichtleitfaser (28) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche (30) der Lichtleitfaser (28) von einer Strahlungsquelle (31, 35) hoher Lichtintensität beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Lichteintrittsfläche und der Strahlungsquelle (31, 35) hoher Lichtintensität eine Fokussiereinrichtung (32) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle hoher Lichtintensität aus einer Leuchtdiode besteht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle hoher Lichtintensität aus einer Laserdiode besteht.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle hoher Lichtintensität und die Lichteintrittsfläche (30) der Lichtleitfaser (28) in der Blende (3) der Rohrwaffe (2) an­ geordnet sind und daß die Lichtaustrittsfläche (29) der zur Rohrmündung geführten Lichtleitfaser in einer an der Rohr­ mündung befestigten Halterung (27) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (28) in einer an der Rohrmündung befestigten Halterung (27) ange­ ordnet ist, in der die Lichtaustrittsfläche (29) der Licht­ leitfaser (28) der Zieloptik zugewandt ist und in der die Lichteintrittsfläche (30) der Lichtleitfaser (28) im Strah­ lengang (34) eines in der Blende (3) der Rohrwaffe (2) an­ geordneten Lasers (35) liegt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von der quasi - punkt­ förmigen Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl in den jeweili­ gen Visiergeräten (4, 5, 6) über eine Zusatzoptik im Vi­ sierbild abbildbar ist, wobei die Zusatzoptik eine Fokus­ sierlinseneinrichtung (17) aufweist, mit der die an der Rohrmündung angeordnete quasi - punktförmige Lichtquelle im auf Kampfentfernung eingestellten Visier scharf abbildbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Strahlengang der Zusatzoptik dreh­ bare optische Justierkeile (18) angeordnet sind, mit denen der im Visierbild (21, 24) abgebildete Lichtpunkt (23, 23′, 23′′, 23′′′) der quasi - punktförmigen Lichtquelle in Höhe und Seite zu Justagezwecken verschiebbar ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang (7′) der Zusatzoptik ein x-y-Positionsdetektor (20) zur lagemäßi­ gen Erfassung des Lichtpunkts (23, 23′, 23′′, 23′′′) und zur Erzeugung von die x- und y-Koordinaten des Lichtpunktes repräsentierenden Ausgangssignalen angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der x-y-Positionsdetektor (20) im ab­ gelenkten Strahl (7′′) eines Strahlenteilers (19) angeord­ net ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des x-y-Positionsdetektors in einen Rechner eingebbar sind, in dem nach Maßgabe der Ausgangssignale und der vorgegebenen Aufsatz- und Vorhaltwerte Stellgrößen zur automatischen An­ steuerung einer Korrektur-Stelleinrichtung zur Nachregelung der auf Kampfentfernung eingestellten Visierlinie (7, 8, 9) auf den Grundjustagezustand erzeugbar sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im statischen Überprü­ fungsfall die Ausgangssignale in einen Rechner eingebbar sind, in dem unter Berücksichtigung der unterschiedlich ge­ legenen Drehachse der Visierlinien und der Rohrwaffenachse der Gleichlauf zwischen Visierlinie und der Rohrwaffenachse im Elevationsbereich in Höhe und Seite überprüfbar ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall einer primär sta­ bilisierten Visierlinie und der der Visierlinie nachgeführ­ ten Rohrwaffe die Ausgangssignale des x-y-Positionsdetek­ tors in einen Rechner eingebbar sind, in dem ein Koinzi­ denzfenster definiert ist, wodurch unter Berücksichtigung der notwendigen Korrekturwerte für Aufsatz und Vorhalt ein Schußfreigabesignal erzeugt wird.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der punktförmigen Lichtquelle nicht größer als 50 µm ist.