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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Visier mit
Vorhaltberechnung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein
Visier, mit dessen Hilfe ein Schütze Ziele verfolgen kann,
wobei die Verschiebung des Vorhaltwinkels automatisch
vorausberechnet wird.
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Solche Visiere sind insbesondere dann von Vorteil, wenn
es sich um ein sich schnell bewegendes Ziel handelt, und sind
so besonders gut als Visiere für Boden-Luft-Artillerie
einsetzbar.
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In solchen Visieren wird im allgemeinen ein Fadenkreuz
dargestellt, mit dem das Ziel anvisiert wird. Bei entweder
horizontalem und/oder vertikalem Verfahren des Geschützes
kann das Fadenkreuz so bewegt werden, daß es gegenüber dem
Mittelpunkt abhängig von dem für jede bestimmte Reichweite
erforderlichen, zuvor eichbaren Vorhaltwinkel verschoben ist.
Solche Vorrichtungen sind in der
US-A-3 727 514 und der EP-A-0 054 489 aufgezeigt.
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Ebenfalls bekannt sind Visiere mit
Vorhaltwinkelberechnung, die einen oder mehrere kräftefreie
Kreisel mit einem an der Motorachse des bzw. jedes Kreisels
befestigten Spiegel aufweisen. Die Projizierung des
Fadenkreuzes erfolgt mit Hilfe des Spiegels bzw. der Spiegel,
der bzw. die genau ausgerichtet sein müssen, damit der
richtige Vorhaltwinkel für eine bestimmte Reichweite erzielt
wird. Die bei solch einem Visier vorliegenden Optiksysteme
sind kompliziert, und das entstehende Bild wird durch das
Dämpfungsverhalten des Kreisels bzw. der Kreisel beeinflußt.
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Ein Visier mit Vorhaltwinkelberechnung ist aus der GB-A-
2 121 934 bzw. aus der entsprechenden FR-A-2 524 978 bekannt,
in der die Probleme der mechanischen Systeme mit beweglichem
Fadenkreuz aus dem Stande der Technik dadurch überwunden
werden, daß ein Fadenkreuzsystem in Form einer
Flüssigkristallanzeige vorgesehen ist, die zwecks Erzeugung
eines Fadenkreuzbildes mit einer geeigneten Antriebsschaltung
verbunden ist. Bei diesem System ist jedoch von Nachteil, daß
die Anzeige in der Sichtlinie des Schützen angeordnet ist und
somit eine klare Sicht des Ziels verhindert. Außerdem ist bei
einem Flüssigkristallanzeigesystem die zur Verfügung stehende
Position der horizontalen und vertikalen Linien des
Fadenkreuzes quantisiert und auf die Zahl der zur Verfügung
stehenden Anzeigesegmente beschränkt. Dadurch stimmt die
tatsächliche Position der entstehenden Fadenkreuze im
allgemeinen nicht genau mit der erforderlichen Verschiebung
überein, was zu Ungenauigkeit im Visiersystem führt.
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Das durch Positionierung der bilderzeugenden Komponenten
in der Sichtlinie des Schützen entstehende Problem wird durch
die Vorrichtung der US-A-4 794 430 überwunden, denn in diesem
Fall wird das Fadenkreuzbild außerhalb der Sichtlinie des
Schützen erzeugt und mittels eines optiksystems auf die
Sichtlinie des Schützen projiziert. In diesem Fall werden
jedoch zur Erzeugung der horizontalen bzw. vertikalen Linien
des Fadenkreuzes des Richtbildes jeweils getrennte
Lichtemissionsdioden-Anzeigen verwendet. Mit solchen
Vorrichtungen lassen sich wiederum nur Linien an
quantisierten und in diskreten Abständen vorliegenden Stellen
erzeugen. In der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
der US-A-4 794 430 weist jede Anzeige 80 Linien auf. Wie bei
der GB-A-2 121 934 stellt die Position des Richtbildes somit
zumeist lediglich eine Annäherung an die zur Erzeugung der
korrekten Verschiebung des Geschützes erforderliche Position
dar. In den Fällen, in denen die erforderliche Verschiebung
mit dem Kreuzungspunkt der horizontalen und vertikalen Linien
der Lichtemissionsdioden-Anzeigen übereinstimmt, ist das
Geschütz genau zielgerichtet. Zu allen anderen Zeiten liegt
als Folge der von der Lichtemissionsdiode ausgesandten
quantisierten Linien eine naturgegebene Ungenauigkeit vor.
Außerdem wird bei der US-A-4 794 430 ein Doppelprismasystem
benötigt, um die Bilder der horizontalen und vertikalen
Lichtemissionsdioden-Anzeigen zu kombinieren. Durch Einbau
dieser Komponente verteuert sich das Optiksystem und
verschlechtert sich zumindest teilweise die Qualität des
erzeugten Bildes.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der
Bereitstellung eines Geschützvisiers, durch das der
obengenannte Nachteil überwunden wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Geschützvisier
gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch
gekennzeichnet, daß das Richtbild auf dem Bildschirm einer
Katodenstrahlröhre erzeugt wird und die Position des
Richtbildes bezüglich des Mittelpunkts des Sichtfeldes des
Einsehmittels in Abhängigkeit von Signalen variiert, durch
die die Geschwindigkeit bzw. die Entfernung des Ziels
angegeben werden, indem die Eingangssignale der
Katodenstrahlröhre variiert werden, wodurch die Position des
auf dem Bildschirm erzeugten Richtbildes variiert wird.
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Dadurch, daß das Richtbild auf dem Bildschirm einer
Katodenstrahlröhre erzeugt wird, wird das bei der GB-A-2 121
934 und der US-A-4 794 430 beobachtete Problem der
Quantisierung der Position des Richtbildes vermieden.
Außerdem ist die zur Regulierung der Position eines in einer
Katodenstrahlrähre gebildeten Fadenkreuzbildes erforderliche
Schaltung im Vergleich zu der, die zur Aktivierung einer
einzelnen Zelle einer Flüssigkristall- oder
Lichtemissionsdioden-Anzeige erforderlich ist,
verhältnismäßig einfach. Es ist ebenfalls zu beachten, daß
sich die Helligkeit des auf dem Bildschirm einer
Katodenstrahlröhre erzeugten Bildes leicht über einen weiten
Bereich variieren läßt und sich das erfindungsgemäße System,
bei dem sich das auf die Sichtlinie des Schützen projizierte
Bild von dem Bildschirm einer Katodenstrahlröhre ableitet,
demnach besonders gut für den Einsatz unter variablen
Lichtverhältnissen eignet.
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Das Richtbild weist vorzugsweise ein durch Schneiden
einer horizontalen Linie mit einer vertikalen Linie
gebildetes Fadenkreuz auf.
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Bei dem Mittel zur Erfassung der
Bewegungsgeschwindigkeit kann es sich um ein Paar um
orthogonale Achsen bewegliche Kreisel handeln, wobei einer
die vertikale Komponente und einer die horizontale Komponente
der Bewegung erfaßt.
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Vorzugsweise handelt es sich bei jedem Kreisel um einen
Kreisel mit zwei Freiheitsgraden, der bei Erfassung einer
Bewegung eine Spannung erzeugt, deren Größe von der
Bewegungsgeschwindigkeit abhängt und die in ein Steuermittel
für die Katodenstrahlröhre eingespeist wird, um die Position
der entsprechenden Linie des Fadenkreuzes zu ändern.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
jetzt im einzelnen beispielhaft anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigen:
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FIGUR 1 einen Längsquerschnitt durch ein die Erfindung
verkörperndes Visier;
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FIGUR 2 ein schematisches Schaltdiagramm einer
Steuerschaltung für das Visier;
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FIGUREN 3 bis 5 schematisch die Erzeugung einer
vertikalen Linie des Fadenkreuzes;
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FIGUR 6 schematisch die Erzeugung einer horizontalen
Linie des Fadenkreuzes;
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FIGUR 7 Blicke durch das Visier bei Bewegung in einer
horizontalen Ebene; und
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FIGUR 8 Blicke durch das Visier bei Bewegung in einer
vertikalen Ebene.
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Das Visier kann an jeder beliebigen Waffe mittels einer
auf die Kanonenachse ausgerichteten Schwalbenschwanznut
angebracht werden. Es eignet sich insbesondere für Waffen im
Kaliberbereich 20-35 mm, kann jedoch auch bei Waffen anderen
Kalibers verwendet werden.
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Wie aus Figur 1 der zeichnungen ersichtlich umfaßt das
Geschützvisier eine Katodenstrahlröhre 21. Hierbei kann es
sich um einen 2,5-cm(1")-Monitor handeln, der auf eine
Brennweite von 100 mm ab einer Linse 23 und einem optischen
Prisma 22, durch das das von der Katodenstrahlröhre
angezeigte Bild auf unendlich auf den Sichtweg projiziert
wird, eingestellt ist.
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Das auf dem Monitor 21 erzeugte Bild besteht aus einem
durch Schneiden einer vertikalen Linie mit einer horizontalen
Linie gebildeten Fadenkreuz. Sind das Geschütz und somit das
Visier stationär, so erscheinen die Fadenkreuze an einer
festgelegten Stelle im Sichtweg (siehe Figuren 7 und 8), die
sich im allgemeinen in der Mitte befindet, was jedoch nicht
unbedingt der Fall sein muß. Der Einfachheit halber wird sie
jedoch als ein Mittelpunkt bezeichnet.
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Wird im Visier ein Ziel ausgemacht, so wird es am
Schnittpunkt des Fadenkreuzes gehalten, und das Geschütz und
Visier werden zur Verfolgung des Zieles bewegt. Die Bewegung
wird erfaßt, und die Position des Fadenkreuzes entfernt sich
von der Mittelpunktsposition je nach der Geschwindigkeit und
Richtung der Bewegung.
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In Figur 7 sind z.B. Positionen für das Fadenkreuz
gezeigt, die einer Bewegung des Visiers nach Backbord, einem
Stillstand bzw. einer Bewegung nach Steuerbord entsprechen.
Ähnlich zeigt Figur 8 einen Blick durch das Visier bei
verschiedenen Richtungen der Erhöhungsbewegung. Bewegt sich
das Ziel in einer diagonalen Linie, so bewegt sich natürlich
entsprechend sowohl die horizontale als auch die vertikale
Linie des Fadenkreuzes.
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Unter Annahme einer gleichmäßigen Verfolgung des Ziels
ist im allgemeinen der Mittelpunkt (und somit das Geschütz)
vom Schnittpunkt im Fadenkreuz so weit entfernt und so
gerichtet, daß ein im Schnittpunkt des Fadenkreuzes gesehenes
Ziel nach einem Zeitintervall, das es dem Geschoß aus dem
Geschütz ermöglicht, den Punkt zu erreichen, wo sich das Ziel
pefindet, am Mittelpunkt gesehen würde. Diese zeitliche
Verzögerungsperiode hängt natürlich neben anderen Faktoren
von der Reichweite und der Mündungsgeschwindigkeit des
Geschützes ab, und diese Faktoren müssen im Visier
einprogrammiert werden, um es möglichst wirkungsvoll zu
machen.
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Die Geschwindigkeit der Bewegung des Visiers wird von
zwei unabhängigen Kreiseln erfaßt, die zur Azimutal- und
Erhöhungserfassung in einem Winkel von 90º zueinander
angeordnet sind. Als Kreisel wird jeweils ein Kreisel mit
zwei Freiheitsgraden des Typs 930 RGS1 der Firma Smith
Industries bevorzugt, der eine Spannung von etwa ± 200
mV/Grad pro Sek. erzeugt.
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Jeder Kreisel speist direkt in einen
Operationsverstärker mit Offset-Vorspannung,
Verstärkungssteuerung und Tiefpaßfilter ein.
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Wie aus den Figuren 2 und 6 ersichtlich liefert das
Ausgangssignal des Erhöhungskreisel-Operationsverstärkers
eine Steuerspannung zur Einstellung der Frequenz eines
Horizontallinienoszillators Osc. 2, der eine
Konstantstromversorgung aufweist, damit sich die Frequenz mit
der variablen Steuerspannung ändert.
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Zur Erzeugung der Horizontallinie des Fadenkreuzes
triggern die Bildsynchronisationsimpulse den
Oszillatorzeitgeber Osc. 2 so, daß eine Horizontalposition
erzeugt und die Start- und Synchronisationsimpulse ausgelöst
werden, um die Vertikallinie relativ zur Horizontallinie zu
verschleppen. Osc. 2 triggert Osc. 3, der den Starttrigger
für den Linienbreiten-Zeitgeber der Horizontallinie Osc. 4
liefert, dessen Ausgangssignal in ein Bildmischpult
eingespeist wird.
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Das Ausgangssignal des Azimutalkreisel-
Operationsverstärkers liefert eine Steuerspannung zur
Einstellung der Frequenz eines Vertikallinienoszillators Osc.
1, der ebenfalls eine Konstantstromversorgung aufweist. Zur
Erzeugung der Vertikallinie des Fadenkreuzes triggern die
Zeilensynchronisationsimpulse den Oszillatorzeitgeber Osc. 1
in Abhängigkeit von der Steuerspannung zu variablen
Zeitperioden und definieren den Anfang des
Vertikallinienbalkens, dessen Breite von einer
Differenziereinrichtung gesteuert wird. Der resultierende
Ausgangssignalimpuls wird in ein Gatter eingegeben und wird
während der von den Oszillatoren Osc. 5 und Osc. 6 erzeugten
Zeitperiode durchgeschaltet. Zur Steuerung der Position der
Vertikallinie relativ zur Horizontallinie triggert Osc. 5 den
Osc. 2, und der durch einen Impuls von Osc. 5 getriggerte
Osc. 6 erzeugt einen Impuls entsprechend einer Länge der
Vertikallinie. Dies ist in Figuren 3 bis 5 dargestellt.
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Das Gatterausgangssignal wird anschließend im
Bildmischpult kombiniert, um ein Bildaustausch-
Synchronausgangssignal zur Einkoppelung in einen 625-zeiligen
Standardmonitor 21 zu liefern.
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Das Visier ist bevorzugt unabhängig ausgeführt, und die
Spannung wird von zehn 1,4-V-Ni-Cd-Batterien oder über einen
GS-/GS-Umsetzer unter Nutzung einer äußeren
Spannungsversorgung geliefert. Die Spannungsversorgung sollte
überwacht werden, damit eine feststehende Fadenkreuzanzeige
erscheint, sobald die Spannung unter einen Minimalpegel
sinkt.
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Es ist ersichtlich, daß das Visier äußerst kompakt
gehalten ist, wobei Bewegung des Fadenkreuzes durch die an
eine Katodenstrahlröhre gelieferten Elekronikeingangssignale
verursacht wird. Das von der Katodenstrahlröhre erzeugte Bild
bewegt sich von einem Mittelpunkt um einen durch die beiden
Kreisel bestimmten Betrag, wodurch sich eine automatische
Berechnung des Vorhaltwinkels ergibt.