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Momentengeber Die Erfindung betrifft einen Momenten geber zur gleichzeitigen
Bewegung eines Hebels um einen Drehpunkt in zwei zueinander senkrecht stehenden
Richtungen. Dieser Momentengeber ist vorteilhaft im Zielsuchkopf eines Flugkörpers
verwendbar, dessen Antenne mit dem Hebel starr verbunden und nach einem Nachsteuerverfahren
auf ein Ziel ausrichtbar ist.
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Ein Zielsuchkopf für einen nach dein Proportionalnavigationsverfahren
gelenkten Flugkörper muß die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit der durch die Verbindungslinie
des Flugkörpers mit dem Ziel definierten Sichtlinie in einem raumfesten Koordinatensystem
ermöglichen. Damit bei der Bekämpfung eines Zieles durch einen nach dein Proportionalnavigationsverfahren
gelenkten Flugkörper ein Treffer erzielt wird, muß die Drehgeschwindigkeit der Bahntangente
des Flugkörpers proportional zur Drehgeschwindigkeit dieser Sichtlinie sein.
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Bei einem bereits vorgeschlagenen System zur raumfesten Bestimmung
der Drehgeschwindigkeit der Sichtlinie wird ein kardanisch aufgehängter Arbeitskreisel
verwendet, auf den unmittelbar die Antenne des Zielsuchkopfes montiert ist. Daher
bleiben bei diesem Svstem sowohl der Kreisel als auch die Antenne innerhalb eines
vorgegebenen Bereichs unabhängig von der Flugkörperbewegung raumstabil ausgerichtet.
Die Antenne soll jedoch immer dem Ziel nachlaufen. Deshalb muß sie mit einer in
der Radarpeiltechnik üblichen Abtastvorrichtung, d. h. einer sogenannten Scanningvorrichtung,
wie beispielsweise einer Vorrichtung mit rotierendem Dipol zur konischen Raumabtastung,
versehen sein, wobei das der Ablage der Sichtlinie von der Hauptstrahlrichtung der
Antenne entsprechende
Fehlersignal je einen Momentengeber für Azimut
und Elevation speist. Die hervorgerufenen Drehmomente zwingen den Kreisel und damit
die Antenne zu Präzessionsbewegungen in Zielrichtung, wodurch das Fehlersignal proportional
der Drehgeschwindigkeit der Sichtlinie im Raum wird. Als sehr nachteilig hat es
sich bei diesem vorgeschlagenen System herausgestellt, daß sich der Arbeitskreisel
im Kardan befindet, was einen relativ großen Durchmesser für das Kardan bedingt,
um das herutn die Antenne schwenkt und wodurch für einen vorgegebenen Blickwinkel
der Antenne und für einen gleichzeitig vorgegebenen Flugkörperdurchmesser an der
Stelle des Antennenschwenkbereichs die Antenne zwangläufig einen großen Abstand
vom Schwenkpunkt erhalten und derart klein sein muß, daß ihre elektrischen Eigenschaften
(Gewinn, Schärfe des Richtdiagramms) für die meisten Anwendungsfälle unzulässig
verschlechtert werden. Außerdem muß die hochfrequente Energie von der Antenne durch
den Kreisel hindurch zum -Mischkopf geführt werden, was bei vorgegebenem Drall und
vorgegebener Umdrehungsgeschwindigkeit des Kreisels eine weitere nachteilige Vergrößerung
des Kreiseldurchmessers bedingt.
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Die Meßgenauigkeit bei der Bestimmung der Drehgeschwindigkeit der
Sichtlinie mittels derartiger Systeme hängt vom Verhältnis des Nutzmoments zum Störmoment
ab; demzufolge müssen möglichst große 2,Tutzinotnente erzeugt werden, die dann die
obenerwähnten Pr äzessionsbewegungen des Kreisels in Zielrichtung erzwingen.
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Zur Erzeugung der Nutzdrehmomente für Azimut und Elevation sind zwei
Lösungsprinzipien gebräuchlich. Beim ersten ist je ein Gleich- oder Wechselstrommotor
als Momentengeber direkt an die beiden aufeinander senkrecht stehenden Kardanachsen
montiert. Die Antenne muß deshalb noch weiter weg vom Schwenkpunkt sitzen, um nicht
am Motor anzustoßen. Für große Blickwinkel resultiert daraus eine weitere Verkleinerung
der Antenne. Deshalb ist eine derartige Konstruktion nur für kleine Blickwinkel
(beispielsweise bei der Infrarotrakete Firestreak etwa ±i5°) geeignet. Gemäß dem
zweiten Lösungsprinzip sind die Momentengeber hinter das Kardan verlegt und reduzieren
nicht mehr den Blickwinkel der Antenne. An Stelle eines normalen -Motors für volle
Umdrehungen tritt hier nur noch der Ausschnitt eines solchen: An die beiden Kardanrahmen
ist je ein halbkreisförmiger Kurzschlußbügel montiert, der mit einer Drehfeldw icklung
das -Moment erzeugt. Beide Bügel stehen wie die zugehörigen Kardanachsen senkrecht
aufeinander. Wie der innere Kardanrahmen, so muß auch der zugehörige Kurzschlußbügel
kleiner sein als der äußere, damit er innerhalb des äußeren schwenken kann. Die
Drehfeldwicklung für, den äußeren Bügel ist mit dem Flugkörper fest verbunden angebracht,
während die für den inneren Bügel vom äußeren getragen wird.
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Die Nachteile dieser Konstruktion nach dem zweiten Lösungsprinzip
liegen klar auf der Hand: Bei gegebener elektrischer Leistung ist die Ausbeute an
Moment für den inneren Rahmen kleiner, weil der Hebelarm kleiner ist. Weiterhin
müssen, damit der Kreisel kräftefrei bleibt, die unsymmetrisch zum Schwenkpunkt
sitzenden Momentengeber durch totes Gewicht ausgeglichen werden. Dabei kann es durchaus
vorkommen, daß bei bestimmten Konstruktionen ein Auswuchten überhaupt nicht mehr
möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Momentengeber für Zielsuchköpfe
mit freiem Arbeitskreisel anzugeben, der die \Tachteile der gebräuchlichen Systeme
vermeidet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Momentengeber zur
gleichzeitigen Bewegung eines Hebels um einen Drehpunkt in zwei zueinander senkrecht
stehenden Richtungen vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mit einem
Ende des Hebels ein Anker starr verbunden ist, daß eine Hohlschale vorgesehen ist,
um deren Mittelpunkt als Drehpunkt der Hebel mit dem Anker innerhalb eines vorgegebenen
Bereiches frei bewegbar ist, und daß die Hohlschale und der Anker mit Mitteln versehen
sind, die zwischen der Hohlschale und dem Anker Kräfte zur Momentenbildung erzeugen.
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Der erfindungsgemäße Momentengeber ist nicht nur vorteilhaft in Verbindung
mit Zielsuchköpfen verwendbar, sondern ist auch vorteilhaft in anderen Kreiselsystemen
oder allgemein überall da, wo Momente in beliebiger Richtung erzeugt werden sollen.
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An Hand der Zeichnungen seien im folgenden besonders vorteilhafte
Ausführungsbeispiele der Erfindung zwecks näherer Erläuterung der Erfindung im einzelnen
beschrieben.
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In Fig. i ist mit i der Parabolspiegel einer üblichen schwenkbaren
Richtantenne symbolisiert, vor dem sich eine an sich bekannte Raumabtasteinrichtung
z befindet, die beispielsweise mit einer rotierenden geschlitzten Scheibe arbeitet.
Diese Antenne ist durch ein Kardan mit den Rahmen a. und 3 zweidimensional schwenkbar
gelagert. Der innere Kardanrahmen 4 ist als Empfängennischkopf ausgebildet.
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Hinter dem Mischkopf, also außerhalb des Kardans, befindet sich der
Kreisel s, wodurch ein in seinen Abmessungen kleines Kardan verwendet werden kann.
Die Antenne kann deshalb bei gegebenem Schwenkwinkel sehr viel näher als bei den
bisher vorgeschlagenen Systemen an den Schwenkpunkt herangebracht werden, wodurch
bei gegebenem Innendurchmesser des Flugkörpers ein größerer Reflektor verwendet
werden kann.
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Hinter dem Kreisel 5 befinden sich der Anker 6 und die Hohlschale
7. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i trägt der Anker zwei um go° versetzte Drehfeldwicklungen
8, die durch Induktion in den gekreuzten Kurzschlußstäben g der Hohlschale das Moment
erzeugen. Selbstverständlich kann auch die Hohlschale in zwei aufeinander senkrecht
stehenden Richtungen mit je einer Drehfeldwicklung belegt sein, während der Anker
die Kurzschlußstäbe trägt.
In den Fig. 2 und 3 ist ein weiteres
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem bereits beschriebene
Bausteine mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. i versehen sind. Das Ausführungsbeispiel
gemäß den Fig. 2 und 3 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von dem gemäß
Fig. i, da.ß sich an Stelle des Kreisels 5 und des Ankers 6 am Ende des Hebelarms
i o eine rotierende Scheibe i i befindet, die als Kreisel wirkt. In der Scheibe
i i ist exzentrisch ein U-förmiger Elektromagnet 12 derart angeordnet, daß der magnetische
Rückschluß durch die Hohlschale erfolgt. Wird während der Rotation der Scheibe 8
der Elektromagnet 9 über seine Wicklung 13 innerhalb vorgegebener Rotationswinkelbereiche
erregt, so entstehen auf Grund der Wirbelstrombildung in der Hohlschale Bremskräfte
mit definierter Richtung, die gleichzeitig durch den Hebelarm io um den Schwenkpunkt
des Kardans Drehmomente zur Folge haben. Selbstverständlich können auch andere,
an sich bekannte Bremseinrichtungen an Stelle des Elektromagneten verwendet werden,
beispielsweise mechanische Bremsen.
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Der erfindungsgemäße Momentengeber benutzt zur Erzeugung der Drehmomente
den gleichen Hebelarm unabhängig von deren Richtung. Die Auswuchtung ist bei Verwendung
des erfindungsgemäßen Momentengebers immer möglich.