DE3722380A1

DE3722380A1 - SENSOR

Info

Publication number: DE3722380A1
Application number: DE19873722380
Authority: DE
Inventors: Guenter Wolf
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1987-07-07
Filing date: 1987-07-07
Publication date: 1989-01-26
Also published as: GB8815854D0; FR2618218A1; GB2207987B; DE3722380C2; IL87003A0; GB2207987A

Abstract

A millimetre-wave or infra-red sensor 11 for a seeker-fuze munition, designed for an easily performable and stably adustable deviation of its effective axis 16.2 from the system reference axis 16.1. For this a part of the sensor, is held by an adjustment mechanism 19 which has swivel parts which are mutually rotatable along a common inclined separating plane 20. By rotation of the one part 19.2 relative to the other part 19.1 the effective axis experiences a deflection relative to the reference axis and by rotation of the other part relative to the reference axis the effective axis is rotated as generatrix of a conical surface about the reference axis. In the desired relative position the swivel parts are fixed axially one with another and with the system. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1.The invention relates to a sensor according to the preamble of the An saying 1.

Derartige Sensoren sind etwa aus der DE-OS 33 23 519 oder aus der DE-OS 33 26 876 bekannt. Sie dienen der Akquisition definierter Zielobjekte durch Aufnahme von Reflexionen oder Eigenstrahlungen aus einem Zielgebiet und deren Auswertung zur Echtziel-Detektion. Wenn ein zu bekämpfendes Zielobjekt detektiert wird, wird eine Ziel ansteuerung und/oder eine Zündung ausgelöst. In diesem Zusammen hang betrifft die Erfindung insbesondere Sensoren vorbeschriebener Art für sogenannte Suchzünder-Munition, bei denen die Sensoren zur Zündsignalgewinnung starr in bezug auf die munitionstechnische Wirk richtung (etwa die Richtung der Abfeuerung einer projektilbildenden Ladung) angeordnet sind.Such sensors are from DE-OS 33 23 519 or from DE-OS 33 26 876 known. They serve the acquisition more defined Target objects by recording reflections or self-radiation from a target area and their evaluation for real target detection. When a target to be fought is detected, a target becomes control and / or an ignition triggered. In this together The invention relates in particular to sensors described above Type for so-called search fuse ammunition, in which the sensors for Ignition signal acquisition rigid with regard to the ammunition effect direction (such as the direction of firing a projectile Cargo) are arranged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herstellbare, leicht handhabbare und im Betrieb funktionssichere Möglichkeit zur Ausrichtung einer Sensor-Wirkachse in Bezug auf eine System- oder Referenzachse zu schaffen, bei der es sich um die Wirkachse eines anderen, im Zuge der Signalverarbeitung mit diesem Sensor zusammen wirkenden, Sensors oder um die munitionstechnische Wirkachse handeln kann. Denn es hat sich gezeigt, daß durch eine Feinjustage der Wirk achsen relativ zueinander die Trefferwahrscheinlichkeit von mit solchen Sensoren ausgestatteter Munition spürbar beeinflußt und dabei wesentlich über die theoretischen (sich aus der Signalverarbeitung und Informationsverknüpfung ergebenden) Resultate hinaus verbessern läßt. Dafür ist allerdings eine feinfühlige Variationsmöglichkeit der Sensor-Wirkachse und danach eine stabile Arretierung der Ein stellung auch in Hinblick auf die Beanspruchungen erforderlich, die etwa beim Abschuß einer mit solchem Sensor ausgestatteten Munition aus einer Rohrwaffe auftreten können.The invention has for its object a simple to manufacture easy to handle and functionally reliable option for Alignment of a sensor active axis in relation to a system or To create a reference axis, which is the effective axis of a other, together with this sensor in the course of signal processing acting, sensor or the ammunition-active axis can. Because it has been shown that through a fine adjustment of the effect axes relative to each other the hit probability of with such sensors equipped ammunition noticeably influenced and Thereby essential about the theoretical (derived from the signal processing and resultant information link) improve results leaves. However, there is a sensitive variation option the sensor active axis and then a stable locking of the on position also necessary with regard to the stresses, such as when firing ammunition equipped with such a sensor can occur from a barrel weapon.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der gattungsgemäße Sensor mit einer Schwenkeinrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgestattet ist.According to the invention, this object is essentially achieved by that the generic sensor with a swivel device according the labeling part of claim 1 is equipped.

Nach dieser Lösung kann beispielsweise die Wirkachse eines Sensors gegenüber der munitionstechnischen Wirk- oder Referenzachse dadurch verschwenkt werden, daß ein Teil des Sensors systemfest verbleibt, während ein weiterer Teil des Sensors mittels jener Einrichtung dem ersterwähnten Teil und damit der Systemachse gegenüber verschwenkt wird. Beim verschwenkbaren Teil kann es sich um die Strahlungs-Optik (oder einen Teil davon) eines Infrarot-Sensors handeln, dessen Detektor elemente systemfest angeordnet sind; oder um die Antenne (oder einen Teil der Antennenreflektoren) eines Millimeterwellen-Sensor, dessen Hohlleiter systemfest angeordnet ist. Wenn das Munitionssystem mit mehreren Sensoren ausgestattet ist, kann jedem Sensor eine Schwenk einrichtung zugeordnet sein, um nicht nur der Munitions-Wirkachse gegenüber eine Anstellung vorgeben, sondern auch zwischen den Sensoren geringfügig aber definiert unterschiedliche Wirkrichtungen einstellen zu können. Dadurch ist der Vorhalt gewährleistbar, der für die Ver arbeitung der mittels der unterschiedlichen Sensoren aus der Ziel umgebung gewonnenen Informationen sowie für die Auslösung und Ent fernungsüberbrückung des Gefechtskopf-Wirkteiles nach einer Echtziel- Detektion aufgrund der kinematischen Gegebenheiten des Munitionssystemes in bezug auf das zu akquirierende Zielobjekt erforderlich ist. According to this solution, the effective axis of a sensor can, for example compared to the ammunition active or reference axis be pivoted so that part of the sensor remains fixed in the system, while another part of the sensor by means of that device the first-mentioned part and thus pivoted towards the system axis becomes. The swiveling part can be the radiation optics (or part of it) an infrared sensor, its detector elements are system-fixed; or around the antenna (or a Part of the antenna reflectors) of a millimeter wave sensor, the Waveguide is system-fixed. If the ammunition system with is equipped with multiple sensors, each sensor can swivel device assigned to not only the ammunition effective axis specify an employment opposite, but also between the sensors set slightly different directions of action to be able to. This makes it possible to guarantee the lead that the Ver working of the target using the different sensors information obtained for the environment as well as for triggering and ent distance bridging of the warhead active part after a real target Detection based on the kinematic conditions of the ammunition system is required in relation to the target object to be acquired.

Gleichgültig, ob mittels der Schwenkeinrichtung wie beschrieben ein Sensorteil, oder der Sensor insgesamt, in bezug auf die Referenz achse verschwenkt wird, um den gewünschten gegenseitigen Wirkrichtungs- Versatz zu erzielen, braucht in jedem Falle nur durch Verdrehen der beiden Teile der Schwenkeinrichtung relativ zueinander die gewünschte Richtung eingestellt zu werden. Die Einstellung in zwei orthogonalen Achsen ist dann zwar nicht unabhängig voneinander durchführbar; was aber für die Belange der Praxis auch nicht erforderlich ist, da eine solche Einstellung nur einmal als Endjustierung durchzuführen ist. Andererseits ergibt sich mit solcher Schwenkeinrichtung ein außerordentlich platzsparender und mechanisch extrem beanspruchbarer Aufbau, weil die beiden Teile der Schwenkeinrichtung in Richtung der Systemachse (und damit in Richtung einer Beschleunigungsbean spruchung), in jeder Neigungsstellung ihrer Außenflächen, längs der schrägen Trennebene relativ großflächig aufeinanderliegen und in der endgültigen Winkelstellung axial gegeneinander verspannt werden können.No matter whether using the swivel device as described a sensor part, or the sensor as a whole, with respect to the reference axis is pivoted to the desired mutual direction of action To achieve offset, in any case, only by twisting the two parts of the swivel device relative to each other the desired Direction to be set. The setting in two orthogonal Axes cannot then be carried out independently of one another; which, however, is not necessary for practical purposes, because such an adjustment should only be carried out once as a final adjustment is. On the other hand, such a swivel device results extraordinarily space-saving and mechanically extremely durable Structure because the two parts of the swivel device towards the system axis (and thus in the direction of an acceleration bean stress), in any inclination of their outer surfaces, lengthways the oblique parting plane lie on one another over a relatively large area and axially braced against each other in the final angular position can be.

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 Zusammen fassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche angenähert maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:Additional alternatives and further training as well as further features and advantages of the invention result from the further claims, and, also taking into account the statements in the context version, from the description below one in the drawing below Restriction to the essentials outlined to scale preferred implementation example for the solution according to the invention. It shows:

Fig. 1 im Axial-Längsschnitt einen Millimeterwellen-Sensor in referenz-koaxialer Ausrichtung und Fig. 1 in axial longitudinal section a millimeter wave sensor in reference-coaxial alignment and

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung die Sensor-Schwenkeinrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows the sensor swivel device according to FIG. 1 in an enlarged representation compared to FIG. 1.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Sensor 11 handelt es sich um einen aktiven (Radar) oder passiven (Radiometer) Milli meterwellen-Sensor in der sogenannten Cassegrain-Bauform, also mit einem Hohlleiter 12, der auf einen konvexen Subreflektor 13.8 ausge richtet ist, welcher mittels einer Reflektorhalterung 14 etwa im resultierenden Brennpunkt eines konkaven Hauptreflektors 13.9 größerer Radialerstreckung positioniert ist. Eine hohlzylindrische Sensor halterung 15 definiert die Referenz-Achse 16.1 des Systems. Im vor liegenden Beispielsfalle ist der Hohlleiter 12 starr koaxial mit dieser Referenzachse 16.1 montiert; die hinter der Senorhalterung 15 gelegenen, an den Hohlleiter 12 angeschlossenen Hochfrequenz und Auswerteschaltungen, und gegebenenfalls ein Hohlladungs-Gefechts kopf, sind in der Zeichnung nicht weiter berücksichtigt.The illustrated embodiment for a sensor 11 is an active (radar) or passive (radiometer) millimeter-wave sensor in the so-called Cassegrain design, that is, with a waveguide 12 , which is aimed at a convex subreflector 13.8 , which means a reflector holder 14 is positioned approximately in the resulting focal point of a concave main reflector 13.9 with a larger radial extension. A hollow cylindrical sensor bracket 15 defines the reference axis 16.1 of the system. In the present example, the waveguide 12 is rigidly mounted coaxially with this reference axis 16.1 ; The high frequency located behind the sensor holder 15 , connected to the waveguide 12 and evaluation circuits, and possibly a shaped charge battle head, are not further considered in the drawing.

Der Sensor 11 ist in Wirkrichtung 17 voraus orientiert; d.h., er nimmt dieser Richtung 17 entgegen Strahlungsenergie auf, um bestimmte Informationen (wie über die vorausliegende Umgebung oder die momentane Erfassung eines gesuchten Zielobjektes) daraus ableiten und z.B. zum Generieren einer Zündinformation auswerten zu können.The sensor 11 is oriented ahead in the direction of action 17 ; that is, it absorbs radiation energy in this direction 17 in order to derive certain information from it (such as about the surrounding environment or the current detection of a sought-after target object) and to be able to evaluate it, for example, to generate ignition information.

Je nach dem Zusammenwirken mit weiteren koaxial oder achsparallel zur System-Referenzachse 16.1 ausgerichteten Einrichtungen (wie mit weiteren Sensoren bzw. mit einem richtungsorientierenden Gefechts kopf), sind bestimmte relativ kleine Wirkachsen-Aspektwinkel der Wirkrichtung 17, bzw. der Referenzachse 16.1, gegenüber einzustellen; damit beispielsweise achsparallel angeordnete Aggregate in der Wirk richtung 17 voraus nach Maßgabe der trigonometrischen Gegebenheiten den selben Punkt erfassen, bzw. damit genügend Funktions-Pufferzeiten (etwa für die Signalverarbeitung oder für die Abstandsüberbrückung durch ein abgefeuertes Projektil) zwischen aufeinanderfolgendem Erfassen desselben Punktes durch zunächst den Sensor 11 und danach andere Aggregate gewährleistet ist. Hierfür ist eine Einstellmöglich keit der jeweiligen Wirkachse 16.2 gegenüber der Referenzachse 16.1 erforderlich, also eine Verschwenkmöglichkeit der Wirkachse 16.2 um wenigstens zwei aufeinander orthogonale Querachsen. Wenn bei einem Aggregat entsprechend dem Sensor 11 gemäß Fig. 1 der Hohlleiter 12 starr in der Referenzachse 16.1 angeordnet ist, erfolgt die Ver schwenkung der Wirkachse 16.2 durch entsprechende Verschwenkung wenigstens eines der Reflektoren 13. Im dargestellten Beispielsfalle sind die Ränder 18 der kegelstumpfförmigen Subreflektor-Halterung 14 und des schalenförmigen Hauptreflektors 13.9 unmittelbar mit einander verbunden, so daß die Verschwenkung der Wirkachse 16.2 durch Verschwenkung der gesamten Reflektoranordnung 13 der Sensor halterung 15 gegenüber erfolgt.Depending on the interaction with other devices aligned coaxially or axially parallel to the system reference axis 16.1 (such as with further sensors or with a direction-oriented warhead), certain relatively small effective axis aspect angles of the effective direction 17 , or the reference axis 16.1 , have to be set opposite; Thus, for example, aggregates arranged axially parallel in the direction of action 17 detect the same point in advance in accordance with the trigonometric conditions, or so that there is sufficient functional buffer time (for signal processing or for bridging the distance by a fired projectile) between successive detection of the same point by first Sensor 11 and then other units is guaranteed. For this purpose, it is necessary to set the respective active axis 16.2 relative to the reference axis 16.1 , that is to say that the active axis 16.2 can be pivoted about at least two mutually orthogonal transverse axes. If the waveguide 12 is arranged rigidly in the reference axis 16.1 in an aggregate corresponding to the sensor 11 according to FIG. 1, the active axis 16.2 is pivoted by corresponding pivoting of at least one of the reflectors 13 . In the illustrated example, the edges 18 of the frustoconical sub-reflector bracket 14 and the bowl-shaped main reflector 13.9 are directly connected to each other, so that the pivoting of the active axis 16.2 by pivoting the entire reflector arrangement 13 of the sensor bracket 15 opposite.

Für diese Ausrichtung ist koaxial zwischen dem einstellbaren Sensorteil (hier also der Reflektoranordnung 13) und der Sensorhalterung 15 eine mehrteilige, in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilige Schwenk einrichtung 19 angeordnet. Sie besteht aus einem der Sensorhalterung 15 zugewandten Referenzteil 19.1 und einem in Wirkrichtung 17 davor angeordneten Wirkteil 19.2, die relativ zueinander längs einer gemein samen Trennebene 20 verdrehbar sind, welche sich etwa quer zu den Achsen 16 erstreckt, aber weder in bezug auf die Referenzachse 16.1, noch in bezug auf die Wirkachse 16.2 rechtwinkelig verläuft. In der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Positionierung erstreckt sich die an der Sensorhalterung 15 festlegbare Referenzfläche 21.1 parallel zur gegenüberliegenden, die Reflektorränder 18 tragenden Wirkfläche 21.2, so daß in dieser Stellung der Schwenkeinrichtung 19 die Wirkachse 16.2 mit der Referenzachse 16.1 zusammenfällt, die Wirkrichtung 17 also koaxial mit der Systemachse ausgerichtet ist. Wenn nun das eine Schwenkteil 19.2 relativ zum anderen Schwenkteil 19.1 längs der Trennebene 20 verdreht wird, ergibt sich aus dieser Geometrie ein seitliches Auslenken der Richtung der Wirkachse 16.2 zu einer Seite von der ursprünglichen gemeinsamen Achse 16 fort; und wenn auch das andere Schwenkteil (in diesem Falle also 19.1) um die Referenzachse 16.1 gedreht wird, beschreibt die Wirkachse 16.2 die Erzeugende einer Kegelmantelfläche mit Lage der Kegelspitze im Durchstoßpunkt 22 der Achsen 16 durch die schräge Trennebene 20. Der maximale Ausschwenk- bzw. Kegelwinkel und damit die Feinfühlig keit der Einstellmöglichkeit ist also durch die Neigung der Trennebene 20 gegenüber der Referenzachse 16.1 bestimmt. Wegen der geringen Neigung der Trennebene ist die Einstellung selbsthemmend.For this alignment, a multi-part, in this embodiment two-part swivel device 19 is arranged coaxially between the adjustable sensor part (here the reflector arrangement 13 ) and the sensor holder 15 . It consists of a reference part 19.1 facing the sensor holder 15 and an active part 19.2 arranged in front of it in the effective direction 17, which can be rotated relative to one another along a common parting plane 20 which extends approximately transversely to the axes 16 , but neither with respect to the reference axis 16.1 , is still rectangular with respect to the effective axis 16.2 . In the in Fig. 1 and Fig. 2 illustrated positioning the fixable to the sensor holder 15 reference surface 21.1 the reflector edges extending parallel to the opposite, 18 bearing effective area 21.2, so that the effective axis 16.2 coincide in this position, the pivoting device 19 with the reference axis 16.1, the direction of action 17 is thus coaxially aligned with the system axis. If one swivel part 19.2 is rotated relative to the other swivel part 19.1 along the parting plane 20 , this geometry results in a lateral deflection of the direction of the active axis 16.2 to one side away from the original common axis 16 ; and if the other swivel part (in this case 19.1 ) is also rotated about the reference axis 16.1 , the active axis 16.2 describes the generatrix of a conical surface with the position of the cone tip at the intersection point 22 of the axes 16 through the inclined parting plane 20 . The maximum swivel or taper angle and thus the sensitivity of the setting option is thus determined by the inclination of the parting plane 20 with respect to the reference axis 16.1 . The setting is self-locking due to the slight inclination of the parting plane.

Die beiden Teile der Schwenkeinrichtung 19 müssen nicht, wie darge stellt, hohlzylindrisch, also ringförmig ausgebildet sein. Jedenfalls bei dieser Ausgestaltung ist es aber zweckmäßig, wie in Fig. 2 berück sichtigt, in den Außenwandflächen 23 Stützelemente 24 (wie Einstiche) zum Ansetzen von Hakenschlüsseln (nicht zeichnerisch berücksichtigt) zum gegenseitigen Verdrehen der Schwenkteile 19.1 - 19.2 auszubilden. Eine Verdreh-Führung erfolgt zweckmäßigerweise mittels in der Sensor halterung 15 achsparallel gehalterter Bolzen 25, die konzentrisch-kreis bogenförmig verlaufende Führungsschlitze 26 in den Schwenkteilen 19.1, 19.2 durchgreifen. Die Bogenlänge dieser Schlitze 26 bestimmt dann also den möglichen Verdrehwinkel zwischen den Schwenkteilen 19.1/19.2 und damit die maximale Auslenkung der Wirkachse 16.2 gegenüber der Referenzachse 16.1.The two parts of the swivel device 19 need not, as Darge provides, be hollow cylindrical, that is, annular. In any case, in this embodiment, it is expedient, as shown in Figure 2 taken into into account, (punctures like) (not included in the drawing) in the outer wall surfaces 23 of supporting elements 24 for fitting of hook wrenches for the mutual rotation of the swivel parts 19.1 -. Form 19.2. A twisting guide is expediently carried out by means of bolts 25 held in the sensor holder 15, axially parallel, which extend through concentrically circular arc-shaped guide slots 26 in the swivel parts 19.1 , 19.2 . The arc length of these slots 26 thus determines the possible angle of rotation between the swivel parts 19.1 / 19.2 and thus the maximum deflection of the active axis 16.2 with respect to the reference axis 16.1 .

Wenn die Bolzen 25 Schraubbolzen von Kopfschrauben 27 sind, können sie, neben dieser Führungsfunktion, anschließend zur Festlegung der Relativlage der Schwenkteile 19.1/19.2 und damit der eingestellten Wirkachse 16.2 gegenüber der Referenzachse 16.1 dienen. Um bei dieser axialen Festlegung die Ränder 18 der Reflektoren 13 bzw. ihrer Halterung 14 nicht zu beschädigen oder zu verformen, wirken die Kopfschrauben 27 vorzugsweise, wie dargestellt, über einen untergelegten Stütz ring 28 angezogen.If the bolts 25 are bolts of cap screws 27 , they can, in addition to this guide function, subsequently serve to determine the relative position of the swivel parts 19.1 / 19.2 and thus the set active axis 16.2 with respect to the reference axis 16.1 . In order not to damage or deform the edges 18 of the reflectors 13 or their holder 14 during this axial fixing, the cap screws 27 preferably act, as shown, via an underlying support ring 28 .

Claims

1. Sensor ( 11 ) for target detection, in particular for search detonator ammunition, characterized in that between at least one sensor part (reflector arrangement 13 ) and the sensor holder ( 15 ) a pivot device ( 19 ) is provided, which along a common inclined parting plane ( 20 ) against each other has rotatable swivel parts ( 19.1 , 19.2 ).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that one of the swivel parts ( 19.1 ) has an axis concentric or parallel to the system reference axis ( 16.1 ).

3. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the pivoting device ( 19 ) is designed as at least one sensor part surrounding, along the oblique parting plane ( 20 ) divided ring.

4. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the pivoting parts ( 19.1 , 19.2 ) with concentric to their axes ( 16 ) arcuate slots ( 26 ) are equipped, engage in the system-fixed guide pin ( 25 ).

5. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wall surfaces ( 23 ) of the pivoting parts ( 19.1 , 19.2 ) are equipped with support elements ( 24 ) for the attack of adjusting tools.

6. Sensor according to claim 4, characterized in that the bolts ( 25 ) are designed as clamping cap screws ( 27 ).

7. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that it is equipped with a system-fixed millimeter-wave waveguide ( 12 ) and a reflector arrangement ( 13 ) which can be pivoted relative to it and is held by the pivoting device ( 19 ).

8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that it is equipped with system-fixed optronic or infrared detectors and a pivotable relative to this, from the Schwenkein direction ( 19 ) held radiation optics.