DE3743241C1 - Optoelectronic location device - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine opto-elektronische Ortungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche an sich durchaus brauchbare Ortungsvorrichtung ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 37 30 831.9. Sie berücksichtigt hinsichtlich ihrer Blende und deren Ansteuerung lediglich einen einzigen Sehfeldbereich.

Auch aus DE 31 41 524 C1 sind zur optischen Lenkung von Flugkörpern zwei die Störstrahlung ausblendende Blendenelemente bekannt. Dieselben weisen je einen Schlitz mit parallelen Längswänden auf, der an einem Ende offen und an dem gegenüberliegenden Ende mit einer halbkreisförmigen Rundung abschließt. Die beiden deckungsgleichen Schlitze stehen aufeinander senk­ recht, so daß sie in ihrem Mittenbereich eine Öffnung umschließen, in der ein kreisrundes Filter mit einer zentralen Bohrung gefaßt ist. Nach dem Start trifft die Strahlung zunächst über das Filter auf den Detektor. Nach Feststellung der Ablage und entsprechender Verstellung der Blenden­ elemente kann der zentrale Bereich an die Abbildungsstelle des Flug­ körpers gesteuert werden. Die Verstellung erfolgt um einen gemeinsamen ortsfesten Drehpunkt. Der Öffnungswinkel der Schlitze ist Null. Die runden Schlitzenden sind der geometrischen Form des Filters angepaßt, erfüllen aber selbst keine Funktion. außerdem ist nur ein Sehfeldbereich vorgesehen, innerhalb dessen sich die zentrale Bohrung eines Filters ver­ stellen läßt.

Außerdem ist aus DE 26 55 306 B2 die grundsätzliche Möglichkeit der Aus­ blendung von Störstrahlung bei der Flugkörperlenkung mit Hilfe einer Blende bekannt. Dieselbe deckt unmittelbar nach dem Start den Bereich der Bildebene soweit ab, daß möglichst nur der Flugkörper und seine unmittelbare Um­ gebung detektorseitig abgebildet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der eingangs genannten Vorrichtung unter möglichst wenig zusätzlichem Aufwand eine Unterteilung in zwei unterschied­ lich große Sehfelder zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Auf diese Weise läßt sich vergleichsweise einfach und mit wenigen Mitteln die Unter­ teilung in zwei Sehfelder erzielen. Von Vorteil ist hierbei, daß durch die Verschiebung des Grundkörpers die Blendenelemente nicht verdreht werden, demnach die eine Bewegung nicht in die andere eingeht. Dies und die kugelgelagerten Antriebselemente bewirken gegenüber vergleichbaren Aus­ führungsformen geringstmöglichen Abrieb.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei die in den einzelnen Figuren einander ent­ sprechenden Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

Fig. 1 eine Schemaskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 die auf ihren Minimalwert eingestellte Blenden­ öffnung des Nahbereichssehfeldes, d. h. keine Öffnung zwischen den Blendenblechen,

Fig. 3 die auf eine konzentrische Blendenöffnung um die Ab­ bildung des im Nahbereich aufgefaßten Flugkörpers positionierten Blendenbleche,

Fig. 4 die maximale Blendenöffnung des in das Fernbereichs­ sehfeld eingetretenen Flugkörpers und

Fig. 5 einige erfindungsgemäße Varianten der V-förmigen Aus­ schnitte an den Blendenblechen.

Bei ferngelenkten Flugkörpern, wird zur Erhöhung der Störfestigkeit das Sehfeld um den Flugkörper herum durch eine variable mechanische Blende, die in den Strahlengang des optischen Aufnahmesystems eingefügt wird, reduziert. Die Blende wird hierbei innerhalb des Sehfeldes der Flugkörperposition in der Höhe und nach der Seite hin nachgeführt, wo­ bei sich ihre Öffnung in Abhängigkeit von der Position im Sehfeld ein­ stellt. Dies sowie die IR-Optik, der Modulator, die Detektoren und die Verstärkungseinrichtungen sind handelsüblich.

Nach Fig. 1 setzt die Erfindung bei den Blendenelementen 1 und 2 ein, für die seitenverkehrt deckungsgleich ausgebildete und in ihren Endbe­ reichen mit V-förmigen Ausschnitten 3 bis 6 versehene Blendenbleche Ver­ wendung finden. Die Ausschnitte 4 und 6 sind für den Fern- und die Aus­ schnitte 3 und 5 für den Nahbereich vorgesehen. Der V-förmige Ausschnitt des einen Blendenblechs umschließt hierbei mit dem "auf dem Kopf" stehenden V-förmigen Ausschnitt des anderen Blechs die jeweilige Blendenöffnungen. Die Ausschnitte besitzen einen Öffnungswinkel von vorzugsweise 90° und an der V-Spitze eine Abrundung, so daß eine Blendenöffnung in Form eines Auges entsteht. Die Abrundung hat vorzugsweise den Radius der minimal gewünschten Blendenöffnung.

Die übereinander gelegten Blendenbleche 1 und 2 sind um den gemeinsamen am Grundkörper 21 vorgesehenen Drehpunkt 9 mit Hilfe je eines fest­ stehenden Motors 10 bzw. 11 und eines Viergelenks 13-19 bzw. 22-27 verstellbar. Zu diesem Zweck ist auf der Antriebswelle 10′ des Motors 10 das Zahnrad 13 des Viergelenks 13-19 angeordnet. Ihrer Stabi­ lisierung in der Bewegungsebene dienen die Verstrebungselemente 17-19 der miteinander kämmenden Zahnräder 13 und 14, 14 und 15 sowie 15 und 16. Das Zahnrad 16 des Gelenks ist hierbei an dem Arm 20 des Grundkörpers 21 angelenkt; zu dem Zahnrad 13 besitzt dieses Zahnrad 16 keine direkte Verbindung, um nämlich zusammen mit dem Grundkörper 21 eine Verschiebung nach den Seiten hin, auf die weiter unten noch eingegangen wird, zu er­ möglichen.

Von einem zweiten Viergelenk 22-27 sitzen die beiden Zahnräder 22 und 23 in Blickrichtung hinter den Zahnrädern 16 und 15, so daß sie in dieser Zeichnung nicht sichtbar sind. Für eine Stabilisierung in der Bewegungs­ ebene reicht es hier aus, wenn die Zahnräder 22 und 23 sowie 23 und 24 durch Verstrebungen 26 und 27 (als Verlängerung von 18) miteinander ver­ bunden sind - eine Verbindung zwischen 24 und 25 käme einer Überbe­ stimmung gleich und ist demnach ebenso unerwünscht wie eine Verbindung der Zahnräder 16 und 25. Bei diesem Viergelenk erfolgt der Antreb über das auf Welle 11′ des Motors 11 angeordnete Zahnrad 25.

Um nun die Blendenbleche 1 und 2 zu verstellen, besitzen dieselben in ihrem Mittelbereich je ein angeformtes Zahnkranzsegment 28 bzw. 29.

Das Zahnkranzsegment 28 steht hierbei in Eingriff mit Zahnrad 16 und das verdeckt hinter Zahnkranzsegment 28 liegende Zahnkranzsegment 29 mit dem verdeckten Zahnrad 22. Motor 10, der für das Blendenblech 2 vorgesehen ist, und entsprechend Motor 11 für Blendenblech 1, bewirken eine durch den runden Doppelpfeil symbolisierte "Schaukelbewegung" der Blendenbleche 1 und 2 um Drehpunkt 9. Diese Bewegung wird erforderlich, sobald die Ablagerung ein Ausweichen des Flugkörpers bzw. sein Nachführen in y-Richtung eines Koordinatensystems signalisiert.

Für eine Bewegung des Drehpunktes 9 in der gleichfalls durch einen Doppelpfeil angedeuteten X-Richtung, ist an dem Grundkörper 21 eine Zahnstange 30 vorgesehen, die mit einem weiteren feststehenden Motor 12 in Eingriff steht. Da die in Blickrichtung unteren Abstände der Vier­ gelenke 13-19 bzw. 22-27 nicht geschlossen sind, läßt sich auf diese Weise und mit Hilfe der Längslager 32 der gesamte Grundkörper 21 ver­ schieben.

Eines der Blendenbleche, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Blenden­ blech 2, ist in seinem Öffnungsbereich für die Nähe mit einem optischen Dämpfungsfilter 31 versehen. Am Anfang des Flugkörper-Flugs regelt eine an sich bekannte und daher zeichnerisch nicht aufgeführte Steuerelektronik die für den Nahbereich vorgesehene Blendenöffnung 3, 5 auf ihren Minimal­ wert, d. h. daß gemäß Fig. 2 keine Öffnung zwischen dem V-förmigen Aus­ schnitt 3 des Blendenbleches 1 und dem umgekehrt V-förmigen Ausschnitt 5 des Dämpfungsfilters auf dem Blendenblech 2 entsteht. Dabei sind die Blendenbleche 1 und 2 auf der linken Seite soweit nach unten verdreht, daß das Nahbereichssehfeld vollständig vom Dämpfungsfilter 31 überdeckt ist. Der Flugkörper kommt nach dem Abschuß in geringer Entfernung vom Visier in das Nahbereichssehfeld. Er kann mit seiner durch die geringe Distanz noch relativ hohen Energie durch das Dämpfungsfilter hindurch detektiert werden, während andere Leuchtquellen durch ihre große Ent­ fernung und durch das Dämpfungsfilter unterdrückt werden.

Nach dem der Flugkörper im Nahbereich aufgefaßt ist, werden die Blenden­ bleche 1 und 2 gemäß Fig. 3 so positioniert, daß die V-förmigen Aus­ schnitte 3, 5 eine konzentrische Blendenöffnung um die Abbildung des Flugkörpers bilden. Diese Blendenöffnung wird nun gemäß der jeweiligen Flugbahn des Flugkörpers nachgeführt. Die hierfür benötigten Steuersignale werden aus den vom Goniometer gemessenen Ablagesignalen in der Steuer­ elektronik errechnet. Die Größe der Blendenöffnung kann dabei durch gegen­ läufiges Drehen der Blendenbleche 1 und 2 durch die Motoren 10 und 11 eingestellt werden. Dieser Vorgang kann entweder zeitabhängig oder über andere Funktionen beliebig gesteuert werden.

Nachdem der Flugkörper in das Fernbereichssehfeld eingetreten ist, werden die V-förmigen Ausschnitte 4, 6 sinngemäß der Abbildung des Flugkörpers nachgeführt. Auch hier kann die Größe der Blendenöffnung wunschgemäß ein­ gestellt werden. Die maximale Öffnung ist gemäß Fig. 4 so groß, daß das voll Sehfeld uneingeschränkt durch die Blendenbleche hindurchtreten kann.

Fig. 5 schließlich veranschaulicht, daß die V-förmigen Ausschnitte 3, 5 bzw. 4, 6 bei anderen Ausführungsbeispielen auch Kegelstumpf-, Facetten-, Kreisbogen- oder ähnliche Formen einschließen, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Außerdem wäre bei einem zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbei­ spiel denkbar, daß die beiden Viergelenke 13-19 und 22-27 in Zeichnungs­ ebene deckungsgleich hintereinander angeordnet sind. Hierbei wird der Steg 18 mitbenutzt für die Lagerung des Zahnrades 24, und auch 19 und 26 sind nur noch ein einziges Teil. Die beiden Motoren 10 und 11 sind in diesem Fall fluchtend hintereinander angeordnet.

Claims (8)

1. Opto-elektronische Ortungsvorrichtung, die sich entlang dem Strahlen­ durchtritt im wesentlichen aus einem Linsensystem, einem Modulator, einem Detektor für vorzugsweise IR-Strahlung und einer möglichst nahe vor oder hinter dem Modulator angeordneten Blende zusammensetzt, die auf die Visierlinie zentriert ist, aus zwei einander überlappen­ den und um einen gemeinsamen Drehpunkt mit Hilfe von Motoren dreh­ baren Teilen besteht sowie in den Überlappungsbereichen einander gegen­ überliegende und funktionell zusammenwirkende V-förmige Ausschnitte als Blendenöffnung aufweist, die in ihrer Größe und/oder Position dergestalt steuerbar ist, daß die Blende entsprechend der Position des abgebildeten Gegenstands nachgeführt wird und daß die Größe der Blenden­ öffnung in Abhängigkeit von programmgemäßen Funktionen variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) beide Blendenelemente (1; 2) in ihren einander gegenüberliegenden Endbereichen je eine mit vorzugsweise 90° Öffnungswinkel und Ab­ rundungen oder Abschrägungen in der V-Spitze versehene Blenden­ öffnung (3, 5 bzw. 4, 6) besitzen.
• b) beide Blendenelemente (1; 2) mit Hilfe eines ersten Motors (12) über einen gemeinsamen Grundkörper (21) in y-Richtung eines gedachten Koordinatensystems verschiebbar ausgebildet sind und
• c) jedes Blendenelement (1; 2) mit je einem weiteren Motor (10; 11) über ein Viergelenk (13-19 bzw. 22-27) um den gemeinsamen Dreh­ punkt (9) verschwenkbar ausgebildet ist.

2. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Viergelenke (13-19 bzw. 22-27) an einem vorkragenden Arm (20) des Grundkörpers (21) angelenkt sind.

3. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anlenkstelle am Grundkörper (21) und die drei Motoren (10-12) in einer Ebene sowie auf ein und derselben Horizontalachse angeordnet sind, entlang derer die Anlenkstelle samt Grundkörper zwischen den feststehend angeordneten Motoren (10; 11) verschieb­ bar ausgebildet ist.

4. Ortungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlenkstelle je ein Zahnrad (16 bzw. 22) der Viergelenke (13-19 bzw. 22-27) mit den in diesen Bereichen einen Zahnkranz (28; 29) aufweisenden Blendenelementen (1; 2) in Ein­ griff steht.

5. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Grundkörper (21) über eine an ihm vorgesehene Zahnstange (30) mit dem ersten Motor (12) in Eingriff steht.

6. Ortungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Blendenöffnung (3; 5) dem Nah- und die andere Blendenöffnung (4; 6) dem Fernbereichssehfeld zuge­ ordnet ist.

7. Ortungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der dem Nahbereichssehfeld zuge­ ordneten Blendenteile (2) mit einem Dämpfungsfilter (31) versehen ist, welches ebenfalls einen V-förmigen Ausschnitt besitzt.

8. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Viergelenke (13-19) und (22-27) deckungsgleich hintereinander angeordnet sind.