DE3804445A1 - Hubvorrichtung mit richtantenne und strahlfuehrungsstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung mit Richtantenne und umschlossener Strahlführungsstrecke zur Verwendung an einer mit Lasererzeuger ausgerüsteten Basis, insbesondere einem Kampffahrzeug, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist bekannt vorgeschlagen worden, ein Kampffahrzeug, z. B. einen Kettenpanzer, mit einem Hochenergielaser auszurüsten, dessen Strahl von einem mittels Hubvorrichtung heb- und senk­ baren Parabolspiegel als Richtantenne auf feindliche Ziele gerichtet werden kann. Hierbei ist die Hubvorrichtung als Hubschere mit von Hohlprofilen gebildeten Scherenarmen aus­ gebildet. Der Laserstrahl muß auf seinem Weg vom Laserer­ zeuger zum Parabolspiegel gegen ihn schwächende Einflüsse wie Staub, Nebel od. dgl. geschützt werden und verläuft deshalb in einer umschlossenen Strahlführungsstrecke, die von einem mittels der Hubvorrichtung ausziehbaren Falten­ balg gebildet wird.

Diese Konstruktion ist empfindlich und störanfällig. Der Faltenbalg ist nicht sehr formstabil und kann z. B. durch Erschütterungen während der Fahrt, Windeinflüsse u. dgl. ver­ formt oder zum Schwingen gebracht werden, so daß er nicht mehr geradlinig verläuft und seine Seitenwand vom Laserstrahl getroffen und zerstört wird. Auch gegen äußere Einwirkungen, z. B. Splitterwirkung ist der Faltenbalg empfindlich. Bei ab­ gesenkter Hubvorrichtung nimmt der zusammengefaltete Faltenbalg relativ viel Platz in Anspruch, wodurch auch eine optimal gegen Schmutz und Beschädigung geschützte Unterbringung des abklappbaren Parabolspiegels des Sendeteleskops erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubvorrich­ tung der genannten Art so auszubilden, daß bei möglichst geringem Platzbedarf und vereinfachter Konstruktion ein verbesserter Schutz der Strahlenführungsstrecke geschaffen und damit auch eine verbesserte Unterbringung der Richtan­ tenne in ihrer Ruhestellung ermöglicht wird.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Durch die Strahlführung im Inneren der ohnehin vorhandenen Hohlkastenholme der Hubschere wird ein robuster und im Be­ trieb unempfindlicher Schutz der Strahlführungsstrecke gegen Schmutz, Splitter u. dgl. geschaffen, und es werden keine zusätzlichen Elemente wie ein Faltenbalg od. dgl. für das Umschließen der Strahlführungsstrecke benötigt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch schräg von vorne ein Kampffahr­ zeug mit der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung in ausgefahrener Position;

Fig. 2 das Fahrzeug nach Fig. 1 mit eingefahrener Hubvorrichtung;

Fig. 3 das Fahrzeug gemäß Fig. 1 perspektivisch schräg von hinten gesehen mit eingezeichneten Strahl­ verlauf;

Fig. 4 schematisch den Verlauf der Strahlführung durch die Hubvorrichtung.

Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kampffahrzeug hat ein auf dem Chassis eines üblichen Kampfpanzers montier­ tes Hochenergie-Laser-System. Das Chassis umfaßt ein gepanzertes Wannengehäuse 1 und ein aus Laufrollen 2 und Laufketten 3 bestehendes Fahrwerk.

Auf dem Fahrgestell ist im Heckbereich ein Hochenergie-Laser­ erzeuger 5 angeordnet, dessen Laserenergie z. B. durch Verbrennung eines Kraftstoffes erzeugt wird. Für die Ver­ brennung erforderliche Hilfsaggregate wie z. B. Einspritz­ pumpen 40, eine diese antreibende Gasturbine 41 mit Aus­ puff 43 und Auslaßgrating 44 sowie ein Auspuffdiffusor 7 für die Verbrennungsabgase sind vor bzw. hinter dem Laserer­ zeuger 5 angeordnet. Der Lasererzeuger mit seinen Hilfs­ aggregaten kann als auswechselbare Einheit in Führungs­ schienen 9 gehalten sein.

Um den vom Lasererzeuger 5 erzeugten Hochenergie-Laserstahl auf ein Ziel zu richten und zu fokussieren, ist ein als Richtantenne bzw. Sendeteleskop dienender Parabolspiegel 11 vorgesehen, der höhen- und seitenrichtbar auf einer mit 13 bezeichneten Hubvorrichtung angeordnet ist. Mittels der Hubvorrichtung 13 kann die Richtantenne 11 aus einer auf dem Chassis aufliegenden Ruhestellung in eine angehobene Arbeitsstellung bewegt werden, die bei voll ausgefahrener Hubvorrichtung z. B. ca. 13 m über Boden liegen kann.

Die Hubvorrichtung 13 ist als Hubschere ausgebildet, deren unterer Scherenarm aus zwei parallelen unteren Holmen 15, 16 besteht, die an starken Konsolen 14 des Chassis 1 ange­ lenkt sind. Der obere Scherenarm ist von zwei parallelen Holmen 17, 18 gebildet, die unten durch ein Querrohr 26 und oben durch eine kastenförmige Traverse 22 mit einem Rahmen verbunden und an den unteren Holmen 15, 16 mittels Gelenkverbindungen 19 gelagert sind. Die Traverse 22 ist im oberen Bereich gabelförmig ausgebildet, und an ihr ist ein um eine horizontale Achse mittels Aufrichtantrieb 21 schwenkbarer Tragarm 20 gelagert. Dessen Schwenkbereich zum Abklappen bzw. Aufrichten der Richtantenne beträgt ca. 190°. Sein oberer Teil ist als drehbar gelagerter Lager­ kopf 24 ausgebildet, der mittels eines Seitenrichtantriebes 23 um n × 360° um die Längsachse des Tragarms 20 drehbar ist. Am Lagerkopf 20 ist um eine horizontale Achse mittels des Höhenrichtsantriebs 28 drehbar die Halterung 30 des Parabolspiegels 11 gelagert.

Die unteren Enden der oberen Holme 17, 18 sind über die Drehgelenke 19 hinaus verlängert und durch Zugstangen 25 am Chassis 1 verankert. An den unteren Holmen 15, 16 greifen hydraulische Hubzylinder 27 an, um die unteren Holme 15, 16 nach oben zu schwenken, wodurch aufgrund der Fesselung durch die Zugstangen 25 auch die oberen Holme 17, 18 scherenartig nach obe geschwenkt werden.

Der als Richtantenne dienende Teleskopspiegel 11 ist von einem teleskopartig zusammenschiebbaren Schutzring 29 um­ geben, der über drei Streben einen kleinen Reflektor­ spiegel 31 trägt, der den aus einer mittigen Öffnung des Teleskopspiegels 11 austretenden Laserstrahl auf diesen zurückreflektiert, so daß dieser ein breites, in Ziel­ richtung gebündeltes Laserbündel aussendet. Mit 33 sind seitlich an den oberen Holmen angebrachte Zielortungs­ sensoren bezeichnet.

Wenn die Richtantenne 11 nicht benötigt wird, kann sie bei zusammengeschobenem Schutzring 29 mittels des Seitenricht­ antriebs 23 in eine um 90° zur Fahrzeuglängsebene gedrehte Stellung geschwenkt und dann mittels des Schwenkantriebs 21 in eine zwischen den oberen Holme 17, 18 liegende Ruhe­ stellung abgesenkt werden. Zum Schutz der Richtantenne gegen Splitter od. dgl. äußere Einwirkungen kann eine zwischen den Holmen 17, 18 angeordnete Schutzwanne 35, ein in Fahrt­ richtung vorne liegendes Splitterschutzblech 37 sowie gegebenenfalls eine (nicht dargestellte) bewegliche obere Abdeckung vorgesehen sein.

Kraftstofftanks 39 für den Lasererzeuger können unter und beiderseits der Hubvorrichtung 13 so angeordnet sein, daß sie den verfügbaren Raum bei abgesenkter Hubvorrichtung optimal ausnutzen.

Der vom Lasergenerator 5 erzeugte Laserstrahl wird auf einer allseits umschlossenen, gegen Staub, Nebel und andere atmosphärische Einflüsse sowie gegen Splitter ge­ schützten Strahlführung zur Richtantenne 11 geführt. Diese Strahlführung verläuft durch das Innere der Holme 15, 17 der Hubvorrichtung 13, sowie durch das Innere der höhen- und seitenrichtbaren Teile, also des Tragarms 20, des Lagerkopfes 24 und der Spiegelhalterung 30. An allen diese Teile verbindenden Drehgelenken erfolgt die Strahlführung über fest in den Teilen angeordnete Spiegel, die den Strahl koaxial zur Drehachse des jeweiligen Gelenks führen. Dies wird im einzelnen anhand von Fig. 3 und 4 erläutert.

Wie man insbesondere aus Fig. 4 erkennt, sind an den Gelenk- und Drehlagerstellen der gesamten Hubvorrichtung und der höhen- und seitenrichtbaren Teile, insbesondere zur Lagerung der unteren Holme 15, 16 an den Konsolen 14, zur Verbindung der unteren und oberen Holme 15, 16 und 17, 18, sowie an den Drehlagern, die die Traverse 22 mit dem Tragarm 20, diesen mit dem Lagerkopf 24 und diesen wiederum mit der Spiegelhalterung 30 verbinden, jeweils Drehringlager vorgesehen, die in Fig. 4 sämtlich mit dem Bezugszeichen 50 versehen sind. Jedes dieser Drehringlager 50, die von an sich bekannter Bauart sind, umschließt eine lichte Öffnung mit ausreichend großem Innendurchmesser, so daß das Laserstrahlbündel koaxial durch das Drehring­ lager hindurchgeführt werden kann.

Wie man aus Fig. 3 erkennt, wird das aus dem Lasergenerator 5 in Fahrzeugquerrichtung austretende Laserstrahlbündel (gestrichelt angedeutet) durch einen unter 45° fest mon­ tierten Spiegel 45 in ein Verbindungsrohr 10 und in diesem zum unteren Drehgelenk 14 des unteren Holms 15 geführt, wo es über einen fest montierten Spiegel 46 koaxial durch das Drehringlager 50 und dann über einen mit dem Holm 15 fest verbundenen Spiegel 47 in Längsrichtung des Holms 15 umgelenkt wird (vgl. auch Fig. 4). Im Bereich der die unteren Holme 15, 16 und die oberen Holme 17, 18 ver­ bindenden Drehgelenke 19 wird der Strahl durch ein ent­ sprechendes Spiegelpaar 48, 49 koaxial durch das Dreh­ ringlager 50 und dann in Richtung der Längsachse des oberen Holmes 17 umlenkt. Am oberen Ende des Holmes 17 lenkt ein weiterer Spiegel 51 den Strahl um 90° um, so daß er im Inneren der die Holme 17, 18 verbindenden Tra­ verse für die Strahlführung verläuft, bis er durch das Drehringlager 50 in den Tragarm 20 eintritt und von einem weiteren Spiegel 52 in dessen Längsrichtung umgelenkt wird. Im Lagerkopf 24 erfolgt eine rechtwinklige Umlenkung durch den Spiegel 53 koaxial zur Höhenrichtachse, und schließ­ lich wird der Strahl durch den im Inneren der Spiegel­ halterung 30 angeordneten Spiegel 55 koaxial zur Achse des Parabolspiegels 11 umgelenkt, so daß durch dessen Zentralöffnung 57 (Fig. 1) austreten und auf den Kolli­ matorspiegel 31 auftreffen kann.

Durch die beschriebene Strahlführung kann der Laserstrahl in jeder beliebigen Hubstellung der Hubvorrichtung 13 und in jeder beliebigen Schwenk- und Richtstellung des Para­ bolspiegels 11 auf einem vollständig gegen die Außen­ atmosphäre abgeschlossene Strahlführungsweg vom Laser­ erzeuger 5 durch das Rohr 10, die Holme 13, 17 sowie den Tragarm 20, Laserkopf 24 und Spiegelhalterung 30 bis zur Austrittsöffnung 56 des Parabolspiegels geführt werden. Alle hierfür vorgesehenen Umlenkspiegel sind fest mit den jeweiligen Teilen der Hubvorrichtung verbunden und brauchen nicht gesondert nachgeführt zu werden. Es ist nur bei der ersten Montage eine einmalige Justierung aller Spiegel er­ forderlich. Zum Zwecke der Strahlführung sind die Holme 15, 16, wie dargestellt, mit größerem Hohlprofilquerschnitt ausgeführt als die anderen Holme 16, 18. Dies ist jedoch kein wesentliches Merkmal der Erfindung. In den anderen Holmen 16, 18 können flexible Versorgungsleitungen z. B. für die Aufricht- Seitenricht- und Höhenrichtantriebe 21, 22, 23 und/oder für (nicht dargestellte) Kühlein­ richtungen der Richtantenne ebenfalls splittergeschützt geführt werden, wie in Fig. 4 schematisch durch die Lei­ tungen 57, 59 angedeutet. Auch an den Gelenkstellen dieser Holme 16, 18 sind die vorgenannten Drehringlager 50 vorge­ sehen, durch deren lichte Öffnung die Leitungen 57, 59 etwa koaxial hindurchgeführt werden.

Wie dargestellt, sind zumindest der Aufrichtantrieb 21 und der Seitenrichtantrieb 23 als Ringmotoren ausgebildet, die eine lichte Öffnung für die Strahldurchführung um­ schließen.

In der Traverse 22 und/oder dem Tragarm 20 und Lagerkopf 24 können zusätzliche (nicht dargestellte) Strahlformeinrich­ tungen untergebracht sein.

Durch die dargestellte Konstruktion werden zahlreiche Vor­ teile erzielt. Die als Spiegelteleskop ausgebildete Richt­ antenne 11 und ihre Höhen- und Seitenantriebe sind in der abgeklappten Ruhestellung durch die Holme 17, 18 der Hubeinrichtung, die Wanne 35 das Splitterblech 37 sowie die (nicht dargestellte) obere Abdeckung optimal gegen Schmutz und Splitter geschützt. Dieser Schutz kann auch in jeder Zwischenstellung der Hubvorrichtung 13 durch Abklappen der Richtantenne 11 in die Wanne 35 hergestellt werden. In der abgesenkten Stellung der Hubeinrichtung 13 sind auch die Hubantriebe, d. h. die Hydraulikzylinder 27, vollständig gegen äußere Einwirkungen geschützt. Der bei abgesenkter Hubvorrichtung noch verbleibende Stauraum auf dem Trägerfahrzeug wird, unter Einhaltung des Transit­ bahnverlademaßes, optimal durch die Anordnung der Kraft­ stofftanks 39 genutzt. Der Laserstrahl und gegebenenfalls die Versorgungsleitungen werden optimal geschützt durch das Innere der die Hubvorrichtung 13 bildenden Holme nach oben geführt, ohne daß zusätzliche Schutzkonstruk­ tionselemente hierfür erforderlich sind.

Bezugszeichenliste

1 Wannengehäuse
2 Laufrollen
3 Laufketten
5 Lasererzeuger
7 Auspuffdiffusor
9 Führungsschienen
11 Parabolspiegel
13 Hubvorrichtung
14 Konsolen
15 unterer Holm
16 unterer Holm
17 oberer Holm
18 oberer Holm
19 Drehgelenk
20 Tragarm
21 Aufrichtantrieb
22 Traverse
23 Seitenrichtantrieb
24 Lagerkopf
25 Zugstangen
26 Querrohr
27 Hubzylinder
28 Höhenrichtantrieb
29 Schutzring
30 Spiegelhalterung
31 Reflektorspiegel
33 Sensoren
35 Schutzwanne
37 Splitterschutz
39 Kraftstofftanks
40 Einspritzpumpen
41 Gasturbine
43 Auspuff
44 Auslaßgrating
45 Spiegel
47 Spiegel
48 Spiegel
49 Spiegel
50 Drehringlager
51 Spiegel
52 Spiegel
53 Spiegel
55 Spiegel
56 Austrittsöffnung
57 Leitung
59 Leitung

Claims (9)

1. Hubvorrichtung mit Richtantenne und umschlossener Strahlführungsstrecke zur Verwendung an einer mit Laserer­ zeuger ausgerüsteten Basis, insbesondere einem Kampffahr­ zeug, wobei die Hubvorrichtung als Hubschere ausgebildet ist, deren einer Scherenarm an der Basis angelenkt ist und deren anderer Scherenarm die Richtantenne und ihre Richtantriebe trägt, und die Scherenarme von Hohlprofilen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlfüh­ rungsstrecke durch das Innere der Hohlprofile (15, 16, 17, 18) der Scherenarme und durch die die Scherenarme miteinander und mit der Basis bzw. der Richtantenne verbindenden Drehgelenke (14, 19) verläuft.

2. Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Versorgungsleitungen (57, 59) für die Richtantriebe und/oder für Kühleinrichtungen der Richt­ antenne ebenfalls durch das Innere der Hohlprofile der Scherenarme und deren Drehgelenke geführt sind.

3. Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Scherenarm als ein Rahmen mit zwei parallelen, als Hohlkastenprofile ausge­ bildeten Holmen (15, 16; 17, 18) ausgebildet ist und die Strahlführungsstrecke durch den einen Holm (15, 17) und die Versorgungsleitungen (57, 58) durch den anderen Holm (16, 18) jedes Rahmens geführt sind.

4. Hubvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Richtantenne (11) in eine Ruhestellung abklappbar ist, in der sie im wesentlichen zwischen den Holmen des oberen Scherenarms liegt.

5. Hubvorrichtung nach Anspruch 4, mit als Parabolspie­ gel ausgebildeter Richtantenne, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Parabolspiegel (11) in der Ruhe­ stellung etwa hochkant zur gemeinsamen Ebene des Holme (17, 18) liegt.

6. Hubvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den Holmen eine Schutzabdeckung (35) für die Richtantenne vorgesehen ist.

7. Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehgelenke der Scheren­ arme als Drehringlager (50) ausgebildet sind und in den Holmen Umlenkspiegel (45, 47, 48, 49, 51, 52, 53) derart angeordnet sind, daß sie den in Längsrichtung der Holme verlaufenden Strahl koaxial durch das jeweilige Drehringlager umlenken.

8. Hubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehgelenke der Scherenarme als Drehringslager (50) ausgeführt sind und die Versorgungs­ leitungen etwa koaxial durch die lichte Öffnung der Dreh­ ringlager verlaufen.

9. Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Richtantenne (11) an der Hubvor­ richtung (13) höhen- und seitenrichtbar gelagert ist, wo­ bei die Drehverbindungen der höhen- und seitenrichtbaren Teile (20, 24, 30) miteinander bzw. mit der Hubvorrichtung (13) als Drehringlager (50) ausge­ bildet sind, wobei der Laserstrahl auch durch das Innere dieser höhen- und seitenrichtbaren Teile (20, 24, 30) mittels des Strahls koaxial durch die Drehringlager um­ lenkende Umlenkspiegel (51-55) auf einer geschlossenen Strahlführungsstrecke bis zum Austritt aus der Richtan­ tenne (11) geführt ist.