DE3940512A1 - Gyro stabilised target seeker for guided missile - Google Patents
Gyro stabilised target seeker for guided missileInfo
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Abstract
Description
Das Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 39 25 942.0) betrifft einen kreiselstabilisierten Sucher, enthaltendThe main patent ... (patent application P 39 25 942.0) relates to a gyro-stabilized viewfinder containing
- a) einen Rotor, der um einen Mittelpunkt allseitig beweglich gelagert ist und um eine durch den Mittelpunkt gehende, rotorfeste Umlaufachse antreibbar ist,a) a rotor that is all around a center is movably mounted and one by the Center-going, rotor-fixed revolving axis is drivable,
- b) ein abbildendes optisches System auf dem Rotor, durch welches ein Gesichtsfeld in einer zu der Umlaufachse des Rotors senkrechten Ebene abbildbar ist,b) an imaging optical system on the rotor, by which is a visual field in one to the orbital axis vertical plane of the rotor can be mapped,
- c) Detektormittel, auf welche das Gesichtsfeld durch das optische System abbildbar ist zur Erzeugung von Ziel signalen,c) detector means on which the visual field through the Optical system can be mapped to generate target signals,
- d) Mittel zur Erzeugung von Ausrichtsignalen aus den Zielsignalen,d) means for generating alignment signals from the Target signals,
- e) einen strukturfesten wärmeisolierenden Mantel, in welchem die Detektormittel angeordnet sind,e) a structurally stable heat-insulating jacket, in which the detector means are arranged,
- f) Mittel zum Kühlen der Detektormittel und f) means for cooling the detector means and
- g) Ausrichtmittel, die von den Ausrichtsignalen beaufschlagt sind, zum Ausrichten der Umlaufachse des Rotors auf ein Ziel.g) Alignment means by the alignment signals are acted upon to align the revolving axis of the rotor to a target.
Der Erfindung des Hauptpatentes liegt die Aufgabe zugrunde, einen kreiselstabilisierten Sucher dieser Art mit einem in einem wärmeisolierenden Mantel, z. B. einem Dewar-Gefäß angeordneten, gekühlten Detektor zu schaffen, der eine lineare oder zweidimensionale Anordnung von Detektorelementen aufweist, wobei sichergestellt ist, daß auch bei Auftreten eines Schielwinkels, also einer Verschwenkung des Rotors mit dem abbildenden optischen System, das Gesichtsfeld scharf auf alle Detektorelemente abgebildet wird.The object of the invention is the main patent based on a gyro-stabilized viewfinder of this type with a in a heat insulating jacket, e.g. B. one Dewar vessel arranged to create cooled detector which is a linear or two-dimensional arrangement of Has detector elements, it being ensured that even if a squint angle occurs, i.e. one Pivoting of the rotor with the imaging optical System, the field of view is sharp on all detector elements is mapped.
Nach dem Grundgedanken des Hauptpatentes wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßThis is based on the basic idea of the main patent Problem solved in that
- h) die Detektormittel relativ zu dem strukturfesten Dewar-Gefäß allseitig um den Mittelpunkt schwenkbar angeordnet sind undh) the detector means relative to the structurally fixed Dewar vessel can be swiveled on all sides around the center are arranged and
- i) die Detektormittel durch Kopplungsmittel in ihrer Ebene stets senkrecht zu der Umlaufachse des Rotors ausrichtbar sind.i) the detector means by coupling means in their Plane always perpendicular to the axis of rotation of the rotor can be aligned.
Bei den Ausführungen nach dem Hauptpatent weist ein Dewar-Gefäß an seinem zylindrischen, doppelwandigen Mantelteil eine konkav-sphärische Lagerfläche auf. In dieser Lagerfläche des Mantelteils ist ein Hohlkörper mit einer konvex-sphärischen Lagerfläche gelagert. Die Detektormittel bilden einen Teil dieses Hohlkörpers. Bei dieser Anordnung ist der erreichbare Schielwinkel in einem für manche Anwendungen zu starken Maße beschränkt. In the case of the designs according to the main patent Dewar vessel on its cylindrical, double-walled Shell part on a concave-spherical bearing surface. In this bearing surface of the casing part is a hollow body stored with a convex-spherical bearing surface. The Detector means form part of this hollow body. At this arrangement is the achievable squint angle in one too limited for some applications.
Dem Zusatzpatent... (Patentanmeldung P 39 38 705.4) liegt die Aufgabe zugrunde, einen kreiselstabilisierten Sucher nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß größere Schielwinkel erreicht werden können.The additional patent ... (patent application P 39 38 705.4) based on the task of a gyro-stabilized viewfinder to continue training according to the main patent that larger squint angles can be achieved.
Nach der Lehre des Zusatzpatentes ...... (Patentanmeldung P 39 38 705.4) wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAfter teaching the additional patent ...... (patent application P 39 38 705.4) this problem is solved in that
- j) an dem wärmeisolierenden Mantel strukturfest eine konvex-sphärische Lagerfläche angebracht ist undj) a structurally fixed on the heat insulating jacket convex-spherical bearing surface is attached and
- k) die Detektormittel an einem beweglichen Träger sitzen, der auf der konvex-sphärischen Lagerfläche allseitig schwenkbar gelagert ist.k) the detector means are seated on a movable support, that on all sides on the convex-spherical bearing surface is pivotally mounted.
Bei einer solchen Anordnung ist es erforderlich, den Mittelpunkt der konvex-sphärischen Lagerfläche genau an den Mittelpunkt der Rotorlagerung anzupassen, also beispielsweise an den Schnittpunkt der Kardanachsen. Anderenfalls können störende Momente an dem Kreisel wirksam werden. Das erfordert sehr hohe Präzision. Bei starken Temperaturschwankungen treten Änderungen der Mittelpunkte auf, so daß auch hohe Präzision nichts nützt.With such an arrangement, it is necessary Center of the convex-spherical bearing surface adjust the center of the rotor bearing, so for example at the intersection of the cardan axes. Otherwise disturbing moments on the gyro be effective. That requires very high precision. At strong temperature fluctuations occur changes in the Center points so that even high precision is of no use.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anpassung der Detektormittel an die Lage der Rotorachse auch bei starken Temperaturschwankungen zu ermöglichen, ohne daß Störmomente an dem Rotor auftreten.The present invention is based on the object an adaptation of the detector means to the position of the Rotor axis even with strong temperature fluctuations allow without disturbing torques occurring on the rotor.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention, this object is achieved in that
- l) die konvex-shärische Lagerfläche über federnde, eine Ausrichtung des Mittelpunktes der Lagerfläche zu dem Mittelpunkt der Rotorlagerung gestattende Verbindungsmittel mit dem Mantel verbunden ist.l) the convex-spherical bearing surface over resilient, an alignment of the center of the bearing surface to the center of the rotor bearing Lanyard is connected to the jacket.
Auf diese Weise kann sich die konvex-sphärische Lager fläche an die konkav-sphärische Lagerfläche des Rotors anpassen, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Rotorlagerung zusammenfällt. Die konvex-sphärische Lager fläche wird federnd in diese konkav-sphärische Lagerfläche gedrückt.In this way, the convex-spherical bearing surface on the concave-spherical bearing surface of the rotor adjust whose center is centered on the Rotor bearing collapses. The convex-spherical bearing surface becomes springy in this concave-spherical bearing surface pressed.
Vorteilhafterweise ist an dem gesichtsfeldseitigen Ende des Mantels ein zylindrischer Führungsstutzen vorgesehen und die konvex-sphärische Lagerfläche an einem Lagerkörper gebildet, der mit einer Bohrung mit seitlichem Spiel auf dem Führungsstutzen geführt ist.It is advantageous at the end on the field of view a cylindrical guide socket is provided for the jacket and the convex-spherical bearing surface on a bearing body formed on with a bore with side play the guide socket is guided.
Eine solche Konstruktion gestattet eine Ausgleichsbewegung des Lagerkörpers in radialer Richtung. Außerdem bildet der Spalt zwischen Führungsstutzen und Lagerkörper eine Wärme isolierung. Die Kühlleistung der Kühlmittel wird dadurch auf die Detektormittel konzentriert. Es fließt weniger Wärme von dem Rotor zu, so daß eine hinreichend schnelle Abkühlung der Detektormittel gewährleistet ist.Such a construction allows a compensatory movement of the bearing body in the radial direction. In addition, the Gap between the guide socket and the bearing body produces heat insulation. The cooling capacity of the coolant is thereby focused on the detector means. It flows less Heat from the rotor too, so that a sufficiently quick Cooling of the detector means is guaranteed.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Lagerkörper mit dem Mantel über einen eine Axialbewegung gestattenden Federbalg verbunden ist.It is also advantageous if the bearing body with the Sheath over an axial movement Bellows is connected.
Ein solcher Federbalg gestattet einmal eine Axialbewegung des Lagerkörpers. Das Innere des Federbalgs steht aber auch über den Spalt zwischen Führungsstutzen und Lagerkörper mit dem Raum zwischen Austrittsdüse z. B. eines Joule-Thomson-Kühlers, und Detektormitteln in Verbindung. In diesem Raum können hohe Drücke bis zu einigen bar auf treten. Das aus der Austrittsdüse austretende Gas soll durch die Bohrung des Führungsstutzens und das Innere des wärmeisolierenden Mantels über die Druckgaszufuhrleitung strömen und das zugeführte Druckgas vorkühlen. Die Lagerflächen sollten daher dicht aneinander anliegen. Über den Federbalg erfolgt eine druckabhängige Andrückung der konvex-sphärischen Lagerfläche des Lagerkörpers an die Konkav-sphärische Lagerfläche.Such a bellows allows axial movement of the bearing body. But the inside of the bellows is there also over the gap between the guide socket and Bearing body with the space between the outlet nozzle z. B. one Joule-Thomson cooler, and detector means in connection. In this room high pressures up to a few bar can be reached to step. The gas emerging from the outlet nozzle should through the bore of the guide socket and the inside of the heat-insulating jacket via the compressed gas supply line flow and pre-cool the supplied compressed gas. The Storage areas should therefore be close together. over the bellows is pressure-dependent convex-spherical bearing surface of the bearing body to the Concave spherical bearing surface.
Eine vorteilhafte Konstruktion besteht weiter darin, daß der Mantel an seiner Stirnfläche durch eine den Führungs stutzen tragende Ringscheibe abgeschlossen ist und der Federbalg die Ringscheibe mit dem Lagerkörper verbindet.An advantageous construction is further that the mantle on its face by a guide supporting ring washer is completed and the Bellows connects the washer to the bearing body.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher beschrieben.An embodiment of the invention is as follows with reference to the accompanying drawing described.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch die Detektor anordnung und den nicht umlaufenden Innenteil des Suchers, wobei der Sucher im übrigen ähnlich aufgebaut ist wie bei dem Zusatzpatent ... (Patentanmeldung P 39 38 705.4).The drawing shows a longitudinal section through the detector arrangement and the non-rotating inner part of the viewfinder, the viewfinder is otherwise similar to that of the additional patent ... (patent application P 39 38 705.4).
Innerhalb eines (nicht dargestellten) strukturfesten, rohrförmigen Teils und gleichachsig dazu sitzt ein wärme isolierender, rohrförmiger Mantel 120. Am rotorseitigen Endes des Mantels 120 sitzt ein ringförmiger Lagerkörper 122. Der ringförmige Lagerkörper 122 weist eine konvex- sphärische Lagerfläche 124 auf. Zentral durch den ring förmigen Lagerkörper 122 verläuft eine Bohrung 126. Ein Träger 128 trägt Detektormittel 130. Die Detektormittel 130 sind von einer linearen oder zweidimensionalen Anordnung von Detektorelementen gebildet. Der Träger 128 besteht aus einer Trägerpatte 132, welche die Detektor mittel 130 trägt und welche mit einem eingezogenen Rand 134 mit einer konkav-sphärischen Lagerfläche 140 auf der konvex-sphärischen Lagerfläche 124 des ringförmigen Lager körpers 122 gelagert ist. Der Träger 128 ist in dem Rotorträger 106 gehaltert und mit diesem um den Mittelpunkt 118 verschwenkbar.A heat-insulating tubular jacket 120 is seated within a tubular part (not shown) that is structurally stable and coaxial with it. An annular bearing body 122 sits at the rotor-side end of the casing 120 . The ring-shaped bearing body 122 has a convex-spherical bearing surface 124 . A bore 126 runs centrally through the ring-shaped bearing body 122 . A carrier 128 carries detector means 130 . The detector means 130 are formed by a linear or two-dimensional arrangement of detector elements. The carrier 128 consists of a carrier plate 132 which carries the detector means 130 and which is mounted with a retracted edge 134 with a concave-spherical bearing surface 140 on the convex-spherical bearing surface 124 of the annular bearing body 122 . The carrier 128 is held in the rotor carrier 106 and can be pivoted therewith about the center 118 .
Innerhalb des Mantels 120 sitzt eine Rohrschlange 141 eines Joule-Thomson-Kühlers, die in einer Entspannungsdüse 142 endet. Die Entspannungsdüse 142 ragt zentral durch die Bohrung 126 und ist gegen die Detektor mittel 130 gerichtet. Über die Rohrschlange 141 wird Druckgas zugeführt. Das Druckgas entspannt sich in der Entspannungsdüse 142 und kühlt sich dabei ab. Das abge kühlte Druckgas strömt über die Rohrschlange 141 und bewirkt dabei eine Vorkühlung des zuströmenden Druckgases. Es lassen sich auf diese Weise sehr tiefe Temperaturen erreichen. Mit diesen tiefen Temperaturen des ausströmenden und sich entspannenden Druckgases werden die Detektormittel 130 gekühlt.A tube coil 141 of a Joule-Thomson cooler sits inside the jacket 120 and ends in a relaxation nozzle 142 . The expansion nozzle 142 protrudes centrally through the bore 126 and is directed against the detector means 130 . Compressed gas is supplied via the pipe coil 141 . The compressed gas relaxes in the expansion nozzle 142 and cools down in the process. The compressed gas cooled down flows over the pipe coil 141 and thereby pre-cools the inflowing compressed gas. In this way, very low temperatures can be reached. The detector means 130 are cooled with these low temperatures of the outflowing and relaxing compressed gas.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung ist der ringförmige Lagerkörper 122 eine Kugel mit einer Bohrung 126. Der Lagerkörper 122 mit der Bohrung 126 sitzt mit Spiel auf einem Führungsstutzen 150. Dadurch ist zwischen dem Führungsstutzen 150 und der Innenwandung der Bohrung 126 ein Spalt 152 von einigen Zehntelmillimeter Dicke gebildet.In the embodiment shown in the drawing, the annular bearing body 122 is a ball with a bore 126 . The bearing body 122 with the bore 126 sits on a guide socket 150 with play. As a result, a gap 152 of a few tenths of a millimeter thickness is formed between the guide stub 150 and the inner wall of the bore 126 .
Der Mantel 120 ist an seiner Stirnseite von einer Ringscheibe 154 abgeschlossen. Die Ringscheibe 154 trägt den Führungsstutzen 150, der an die Ringscheibe 154 ange formt ist. Die Bohrung 126 erstreckt sich durch die Ringscheibe 154 hindurch. Der Lagerkörper 122 ist mit der Ringscheibe 154 über einen Federbalg 156 verbunden. Bei der dargestellten Ausführung besteht der Federbalg aus zwei ringförmigen Tellerfedern 158 und 160, die längs ihrer inneren Ränder mit dem Lagerkörper 122 bzw. mit der Ringscheibe 160 und längs ihrer äußeren Ränder miteinander verbunden sind. Auf diese Weise steht der Raum innerhalb des Trägers 128, in welchem hohe Drücke auftreten können, über den Spalt 152 mit dem Inneren des Federbalgs 156 in Verbindung. Der Lagerkörper 122 wird dadurch mit einer druckproportionalen Kraft gegen die Lagerfläche 140 des Trägers 134 gedrückt. Es wird so eine sichere Abdichtung zwischen den Lagerflächen 124 und 135 gewährleistet. Das aus der Entspannungsdüse austretende Gas muß daher durch das Innere des Führungsstutzens 150 und des Mantels 120 über die Rohrschlange 141 strömen. Die Rohrschlange 141 wird dadurch vorgekühlt.The jacket 120 is closed on its end face by an annular disk 154 . The washer 154 carries the guide piece 150 which is formed on the washer 154 . The bore 126 extends through the washer 154 . The bearing body 122 is connected to the washer 154 via a bellows 156 . In the embodiment shown, the bellows consists of two annular disk springs 158 and 160 , which are connected along their inner edges to the bearing body 122 or to the annular disk 160 and along their outer edges. In this way, the space within the carrier 128 , in which high pressures can occur, communicates with the interior of the bellows 156 via the gap 152 . The bearing body 122 is thereby pressed with a pressure-proportional force against the bearing surface 140 of the carrier 134 . This ensures a secure seal between the bearing surfaces 124 and 135 . The gas emerging from the expansion nozzle must therefore flow through the interior of the guide socket 150 and the jacket 120 via the pipe coil 141 . The pipe coil 141 is thereby pre-cooled.
Der Spalt 152 und der Federbalg 156 gestatten eine radiale und axiale Ausgleichsbewegung des Lagerkörpers 122, so daß sich der Mittelpunkt der Lagerfläche 124 zum Mittelpunkt 118 der Rotorlagerung, nämlich dem Schnittpunkt der Kardanachsen ausrichten kann.The gap 152 and the bellows 156 allow a radial and axial compensating movement of the bearing body 122 , so that the center of the bearing surface 124 can align with the center 118 of the rotor bearing, namely the intersection of the gimbal axes.
Schließlich bewirkt der Spalt 152 eine Wärmeisolierung zwischen dem Träger 106 und dem Lagerkörper einerseits und dem Führungsstutzen und der Entspannungsdüse andererseits. Es fließt weniger Wärme von dem Lagerkörper zu dem in dem Führungsstutzen 150 zu den Detektormitteln geführten, entspannten und abgekühlten Gas. Dadurch wird eine schnellere Abkühlung der Detektormittel 130 erreicht.Finally, the gap 152 provides thermal insulation between the carrier 106 and the bearing body on the one hand and the guide socket and the expansion nozzle on the other. Less heat flows from the bearing body to the expanded and cooled gas which is conducted in the guide stub 150 to the detector means. A faster cooling of the detector means 130 is thereby achieved.
Claims (4)
- a) einen Rotor, der um einen Mittelpunkt allseitig beweglich gelagert ist und um eine durch den Mittelpunkt gehende, rotorfeste Umlaufachse antreibbar ist,
- b) ein abbildendes optisches System auf dem Rotor, durch welches ein Gesichtsfeld in einer zu der Umlaufachse des Rotors senkrechten Ebene abbildbar ist,
- c) Detektormittel, auf welche das Gesichtsfeld durch das optische System abbildbar ist zur Erzeugung von Zielsignalen,
- d) Mittel zur Erzeugung von Ausrichtsignalen aus den Zielsignalen,
- e) ein strukturfester, wärmeisolierender Mantel, in welchem die Detektormittel angeordnet sind,
- f) Mittel zum Kühlen der Detektormittel und
- g) Ausrichtmittel, die von den Ausrichtsignalen beaufschlagt sind, zum Ausrichten der Umlaufachse des Rotors auf ein Ziel, bei welchem
- h) die Detektormittel relativ zu dem strukturfesten Mantel allseitig um den Mittelpunkt schwenkbar angeordnet sind und
- i) die Detektormittel durch Kopplungsmittel in ihrer Ebene stets senkrecht zu der Umlaufachse des Rotors ausrichtbar sind,
- j) an dem Mantel strukturfest eine konvex-sphärische Lagerfläche angebracht ist und
- k) die Detektormittel an einem beweglichen Träger sitzen, der auf der konvex-sphärischen Lagerfläche allseitig schwenkbar gelagert ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 39 38 705.4) dadurch gekennzeichnet, daß
- l) die konvex-shärische Lagerfläche über federnde, eine Ausrichtung des Mittelpunktes der Lagerfläche zu dem Mittelpunkt der Rotorlagerung gestattende Verbindungsmittel mit dem Mantel verbunden ist.
- a) a rotor which is movably supported on all sides around a center point and can be driven around a rotor axis which is fixed to the rotor and passes through the center point,
- b) an imaging optical system on the rotor, by means of which a field of view can be imaged in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor,
- c) detector means on which the field of view can be imaged by the optical system for generating target signals,
- d) means for generating alignment signals from the target signals,
- e) a structurally stable, heat-insulating jacket in which the detector means are arranged,
- f) means for cooling the detector means and
- g) alignment means, which are acted upon by the alignment signals, for aligning the axis of rotation of the rotor to a target, at which
- h) the detector means are arranged on all sides relative to the structurally fixed casing and
- i) the detector means can always be aligned in their plane perpendicular to the rotational axis of the rotor by means of coupling means,
- j) a convex-spherical bearing surface is structurally attached to the jacket and
- k) the detector means sit on a movable support which is pivotally mounted on all sides on the convex-spherical bearing surface, according to patent ... (patent application P 39 38 705.4), characterized in that
- l) the convex-spherical bearing surface is connected to the casing via resilient connecting means which permit an alignment of the center of the bearing surface to the center of the rotor bearing.
- a) an dem gesichtsfeldseitigen Ende des Mantels ein zylindrischer Führungsstutzen vorgesehen ist und
- b) die konvex-sphärische Lagerfläche an einem Lager körper gebildet ist, der mit einer Bohrung mit seitlichem Spiel auf dem Führungsstutzen geführt ist.
- a) a cylindrical guide socket is provided at the end of the jacket on the field of view and
- b) the convex-spherical bearing surface is formed on a bearing body which is guided with a bore with lateral play on the guide stub.
- a) der Mantel an seiner Stirnfläche durch eine den Führungsstutzen tragende Ringscheibe abgeschlossen ist und
- b) der Federbalg die Ringscheibe mit dem Lagerkörper verbindet.
- a) the jacket is closed on its end face by an annular disk carrying the guide socket and
- b) the bellows connects the washer to the bearing body.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 3938705 Format of ref document f/p: P |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 3938705 Format of ref document f/p: P |
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| AF | Is addition to no. |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DIEHL BGT DEFENCE GMBH & CO. KG, 88662 UBERLINGEN, |
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| 8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |