DE977903C - Zielanflug-Steuersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Heranführung eines Flugkörpers an ein Zielobjekt, wobei die vom Ziel ausgehende elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, in zielheranführende Daten zur Betätigung der Steuerungsorgane umgewandelt wird.

Hierbei kann das Ziel, beispielsweise ein Panzer, von einem Beobachter mit einem Infrarot-Projektor angestrahlt werden, so daß die vom Ziel reflektierte Strahlung zur Steuerung des Fahrzeugs dienen kann, oder aber es kann auch das eigene Wärmefeld des Zieles als selbststrahlende Infrarotquelle herangezogen werden, beispielsweise das Schubrohrende des Düsenantriebs von Flugzeugen.

Es ist ein Zielnugsteuersystem dieser Art bekannt, bei dem von einem optischen System, in dessen Brennebene ein Bild des Zieles fokussiert wird, das in einer Lage auf fotoelektrischem Wege überwacht wird. Hierzu dient je ein Paar fotoelektrischer Zellen für die Gier- bzw. Längsneigungssteuerung, wobei die beiden Zellen jedes Paares jeweils zu beiden Seiten der betreffenden Nullmie angeordnet sind und die Ausgangssignale der Zellenpaare von der jeweiligen Lage zwischen Zielbild und der betreffenden Nullinie abhängen.

Bei der bekannten Einrichtung ist ferner vorgesehen, die Bestrahlung der beiden Zellenpaare durch entsprechende umlaufende Zerhackerblenden

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in den zugehörigen optischen Strahlengängen intermittierend zu gestalten, so daß die Ausgangsgrößen der Zellenpaare Impulscharakter besitzen. Die intermittierende Bestrahlung und der dadurch bedingte Impulscharakter des elektrischen Ausgangssignals dient jedoch lediglich zur Vereinfachung der darauffolgenden elektrischen Verarbeitung der Ausgangssignale. Wenn für die Zerhackung des Giersteuerungs- bzw. des Längsneigungssteuerungsstrahlengangs verschiedene Zerhackerfrequenzen gewählt werden, erhält man für die Impulsausgangsgrößen der beiden Zellenpaare voneinander verschiedene Impulsfrequenzen, wodurch erreicht wird, daß beide Impulsausgangsgrößen in ein und demselben breitbandigen Verstärker verstärkt, weiterhin im Ausgang des Verstärkers die beiden verschiedenfrequenten verstärkten Größen wieder getrennt und den entsprechenden Steuervorrichtungen zugeführt werden. Die Erfindung geht demnach aus von einem Zielanflug-Steuersystem, das zur Steuerung der Fluglage eines Flugkörpers um eine Drehbewegungsachse und zur Heranführung an ein Ziel objekt dient, wobei eine vom Zielobjekt ausgehende elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, in zielheranführende Daten zur Betätigung der Steueranlage umgewandelt wird, sowie von einem im zielsuchenden Teil des Flugkörpers angeordneten optischen System, das die vom Ziel ausgehende Strahlung zu einem Bild des Ziels in einer Brennebene fokussiert, ferner von photoelektrischen Vorrichtungen, die auf die vom Ziel ausgehende Strahlung ansprechen und die fokussierte Strahlung aufnehmen, und von einer Blende zur Begrenzung des wirksamen Bereichs der Brennebene, wobei sich die Blende aufeinanderfolgend durch einen motorischen Antrieb über die Brennebene und das in dieser erzeugte Bild hinwegbewegt.

Das Zielanflug-Steuersystem kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die photoelektrische Vorrichtung eine einzige Zelle aufweist, ferner daß die durch einen Motor angetriebene: Blende sich in einer Richtung parallel zur Verschiebung des Zielbildes aufeinanderfolgend über das Bild hinwegbewegt, weiterhin daß eine Vergleichsvorrichtung vorgesehen ist, die die Phase der pulsierenden Ausgangsgröße der Zelle, deren Impulse denjenigen Perioden entsprechen, während der sich das Zielbild innerhalb des wirksamen Bereichs der Brennebene befindet, mit einer Bezugsphase vergleicht und daß ein auf diesen Phasenvergleich ansprechender Stellmotor zur Lageänderung des Flugkörpers vorgesehen ist.

Während bei der bekannten Anordnung die Überwachung der Lage des Zielbildes innerhalb des wirksamen Bereichs der Brennebene durch die räumliche Anordnung der Fotozellen in der Brennebene bestimmt ist, beruht die vorliegende Erfindung auf dem grundsätzlich andersartigen Prinzip, die Lage des Zielbildes innerhalb des wirksamen Brennebenbereichs durch die Phasenlage der Impulsausgangsgröße gegenüber einer Bezugsphase festzustellen und aus diesem Phasenvergleich ein entsprechendes Steuersignal für die Steuerflächen des Flugkörpers zu gewinnen; dieses gemäß der Erfindung angewandte Prinzip der -rein elektrischen Überwachung der Zielbildlage an Hand der durch eine Verschiebung der Zielbildlage in der Brennebene im Ausgangssignal des Strahlungsempfängers hervorgerufenen Phasenverschiebung stellt gegenüber dem Bekannten ein genaueres Verfahren dar, das zudem von Empfindlichkeitsschwankungen der Strahlungsempfänger unabhängig ist. Die weitere elektrische Datenverarbeitung gestaltet sich bei dem Steuersystem gemäß der Erfindung außerordentlich einfach, was ebenfalls einen Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung darstellt.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung bewirkt somit eine Verschiebung des Zielbildes in der Brennebene, wie sie entweder durch eine Bewegung des Zielobjekts oder durch eine Änderung der Fluglage des Flugkörpers oder durch beide Effekte gemeinsam verursacht werden kann, eine Phasenmodulation der Impulsausgangsgröße der Zelle, die ihrerseits zur Steuerung der Fluglage des Flugkörpers ausgewertet wird, um diesen während seines Zielflugs auf das Ziel ausgerichtet zu halten. Zur Bildung der zielheranführenden Daten ist ge-· maß einer Ausführungsform der Erfindung ein geschlossener Regelkreis vorgesehen, der mit der Phase der Zellenausgangsgröße verriegelt ist und ein Steuer- und Rückkopplungssignal bildet, das einerseits zur Betätigung der Steuerflächen des Flugkörpers und andererseits als Rückkopplungssignal in dem geschlossenen Regelkreis dient. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß der Regelkreis die Geschwindigkeit der Relativbewegung der Blende steuert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Phasenvergleichsvorrichtung ein Steuer- und Rückkopplungssignal bildet, das der Änderungsgeschwindigkeit des Winkels zwisehen der Bewegungsrichtung des Flugkörpers und der vom Flugkörper zum Ziel führenden Sichtlinie proportional ist und zur Betätigung des Stellmotors zur Änderung der Fluglage des Flugkörpers sowie als Rückkopplungssignal zur Steuerung der Drehzahl der rotierenden Blende dient.

Vorzugsweise wird das Ziel mit einem Bündel elektromagnetischer Strahlung in Impulsform bestrahlt, wobei die Frequenz der Impulse mit einer Bezugsfrequenz periodisch moduliert ist. So kann die Frequenz der Impulse in regelmäßigen Intervallen von einer diskreten Frequenz auf eine zweite diskrete Frequenz moduliert werden, wobei je ein Intervall jeder Frequenz eine Bezugsperiode darstellt. Dadurch wird dem Ziel eine charakteristische Unterscheidung von anderen Bestrahlungsquellen erteilt und so vermieden, daß der Flugkörper sich auf ein falsches Ziel einstellt.

In Fällen, in denen vom Ziel eine gleichförmige Strahlung ausgeht, beispielsweise vom Gasstrahl eines Rückstoßantriebs, ist gemäß einer besonde-

ren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die aufeinanderfolgenden Bewegungen des wirksamen Bereichs der Brennebene über das Zielbild hin in periodisch variierenden Abständen voneinander erfolgen, so daß in der Zelle eine periodisch modulierte Impulsausgangsgröße gebildet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennebenen-ίο blende einen rotierenden undurchsichtigen Körper mit einer Reihe von in Abständen angeordneten Öffnungen aufweist, welche nacheinander vor der Zelle über die Brennebene hin bewegt werden.
Für den obenerwähnten einen Fall, daß das Ziel mit einem Impulsstrahlungsbündel bestrahlt wird, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Blendenöffnungen in gleichen Abständen angeordnet sind und daß eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit der

ao Blende vorgesehen ist, die in Abhängigkeit der Verschiebung des Zielbildes aus einer Mittellage arbeitet.

In dem erwähnten anderen Fall, wo vom Ziel eine gleichförmige Strahlung ausgeht, ist gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Abstand der Öffnungen längs der Blende zyklisch moduliert ist.

In beiden Fällen wird die Ausgangsgröße des Regelkreises in der erwähnten Weise zur Drehzahl-Steuerung des Antriebsmotors für den Verschluß rückgekoppelt und wirkt so der im Ausgang der Zelle durch eine Verschiebung des Zielbildes gegenüber der optischen Achse hervorgerufenen Phasenverschiebung entgegen.

Zwei Ausführungsbeispiele des Zielanflugsteuersystems sind in der Zeichnung dargestellt; es zeigt Fig. ι eine schematische allgemeine Anordnung, wobei ein Flugkörper auf ein Ziel gesteuert wird, das von einem mit einem Strahlungsprojektor ausgerüsteten Beobachter mit Infrarotstrahlungsimpulsen bestrahlt wird,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Flugkörperkopfes im vergrößerten Maßstab mit dem optischen Zwillingssystem sowie den zugehörigen Brennebenen-Verschlüssen und photoelektrischen Zellen,

Fig. 3 schematisch den rückwärtigen Teil des Flugkörpers und den zur Betätigung seiner Steuerflächen dienenden Mechanismus,

Fig. 4 ein Schaltschenia des mit dem Ausgang der Photozelle verbundenen elektrischen Servo-Rückkopplungs-Regelkreises, der zur Betätigung der Steuerflächen dient,

Fig. 5 ein der Fig. 4 entsprechendes Schaltschema einer anderen Ausführungsform,

Fig. 6 das Schaltschema einer weiteren Ausführungsform.

Ein Flugkörper 10 wird in einiger Entfernung vom Ziel 11 gestartet, wobei das Ziel nach kurzer Flugzeit von dem aus Zwillingslinsen 12 gebildeten Sichtgerät erfaßt wird.

Das Ziel n wird von einem Beobachter 14 durch einen Projektor 15 für gerichtete Infrarotstrahlung bestrahlt. Das von dem Projektor 15 ausgehende Strahlenbündel 16 ist sehr dünn, es erweitert sich in einer Entfernung von etwa 300 Meter auf nur wenige Dezimeter und wird durch den Beobachter stets auf das Ziel 11 ausgerichtet.

Der Projektor strahl 16 wird durch Impulse von wechselnder Frequenz erzeugt, und zwar nach jeweils Vioo Sekunde, zwischen 2,2 KHz und 2,0 KHz abwechselnd, wobei eine vollständige Periode V50 Sekunde dauert.

Diese Anordnung bietet nicht nur eine bequeme Möglichkeit zur Steuerung des Flugkörpers 10, sondern dient gleichzeitig dazu, das Ziel 11 zu identifizieren und es von anderen Infrarotstrahlungsquellen, wie beispielsweise von der Sonne bestrahlte Wolken oder Gras, zu unterscheiden.

Der Flugkörper 10 besitzt durch Servo-Motoren betätigte Höhenruder 20 und Seitenruder 21 (Fig. 3), wobei die Servo-Motoren 22 durch elektrische Signale, die vom Ziel-Sichtgerät 12 erzeugt werden, gesteuert werden.

Die Steuerruder 20 und 21 werden von Signalen betätigt, die der Änderungsgeschwindigkeit eines Winkels A (Fig. 1) zwischen der Flugrichtung und der Sichtlinie zum Flugkörper-Ziel proportional sind. Das optische System ist so eingerichtet, daß es Signale erzeugt, die proportional den Änderungsgeschwindigkeiten der Vertikal- bzw. Horizontalkomponente des Flugwinkels A sind.

Das optische System besteht (Fig. 2) aus zwei Teilen, von denen jeder Teil zur Bestimmung der Änderungsgeschwindigkeit je eines der beiden Komponenten des Flugwinkels A dient.

EineLinse 12, deren Achse parallel zur Längsachse des Flugkörpers justiert ist, entwirft ein Bild des Zieles in einem Punkt 30 einer Brennebene 31, die kurz vor der Elektrode 32 einer auf Infrarotstrahlung ansprechenden photoelektrischen Zelle 33 liegt.

Eine Hohltrommel 34 wird durch einen Gleichstrommotor 35 um ihre Hauptachse gedreht, wobei sich ihr Zylindermantel im Strahlungsweg zwischen der Linse 12 und der Zelle 33 an der Stelle der Brennebene 31 des Systems befindet. Der Zylindermantel ist mit einer Anzahl rechteckiger, in gleichen Abständen längs ihres Umfangs verteilte Öffnungen oder Fenster 36 versehen, wobei der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen 36 gleich der Breite der Öffnungen ist, so daß bei Drehung der Trommel die Infrarotstrahlung abwechselnd in gleichen Zeitintervallen zur Zelle durchgelassen bzw. unterbrochen wird, indem der jeweils durch die öffnung 36 definierte wirksame Bereich der Brennebene 31 seinerseits sich über das Bild 30 des Ziels hinwegbewegt.

Die Einteilung der Öffnungen 36 entspricht der Größe des Bereichs der Elektrode 32 der Zelle, so daß die Gesamtbestrahlung bei der Drehung der iao Trommel nicht schwankt und auch kein unerwünschtes, dem Ausgangssignal der Zelle überlagertes 50-Hz-Signal hervorgerufen werden kann. Die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel (34) ist mit der Periode der periodischen Modulation 1*5 der vom Ziel 11 reflektierten Infrarotimpulsstrah-

lung synchronisiert. Durch diese Anordnung wird die Zelle 33 während einer Halbperiode der reflektierten Strahlung erregt, während sie in der anderen Halbperiode unerregt bleibt. Die beiden Linsen 12 sind in einem Schott 38 nahe der Flugkörperspitze 10 angeordnet, die mit einer durchsichtigen Haube 39 aus Kunststoff oder Glas versehen ist, durch die die vom Ziel 11 reflektierte Impuls-Strahlung zu den Linsen 12 gelangt. Jede der Verschlußtrommeln ist an Winkelträgern 41 gehaltert, die an einem zweiten Spant 42 des Flugkörpers befestigt sind. Eine der Verschlußtrommeln 34 ist so angeordnet, daß ihre Drehachse horizontal liegt und der Vertikalkomponente des Flugwinkels A zugeordnet ist. Die zweite Drehachse liegt rechtwinklig zur ersten Trommel, wobei die zweite Trommel der Horizontalkomponente des Flugwinkels A zugeordnet ist.

Die pulsierende Ausgangsgröße der Zelle 33 wird einem rückgekoppelten Regelkreis zugeführt, der dem Anker des die Trommel 34 antreibenden Motors 35 ein Fehlersignal zur Erhöhung oder Verminderung der Motorgeschwindigkeit zuführt (Fig. 4).

Der Servo-Regelkreis weist einen Verstärker 40 auf, von dem die verstärkte Ausgangsgröße der Zelle 33 zwei parallelen Zweigen 41 und 42 des Kreises zugeführt wird. Einer der Zweige weist ein abgestimmtes Filter 43 auf, das Signale mit der Frequenz 2,0 KHz zu einem Gleichrichter 44 durchläßt, der in bestimmter Polung mit einem Ende 45 eines Widerstandes 46 verbunden ist. Der andere Zweig der Schleife enthält ein abgestimmtes Filter 47, das Signale der Frequenz 2,2 KHz an einen Gleichrichter 48 durchläßt, der in einer zum Gleichrichter 44 entgegengesetzten Polung mit dem anderen Ende 49 des Widerstandes 46 verbunden ist. Die in entgegengesetzter Polung angeschlossenen Gleichrichter 44 und 48 bilden zusammen mit dem Widerstand 46 eine Vergleichsvorrichtung 50, deren Ausgangsgröße am Mittelpunkt 51 des Widerstands 46 abgenommen und über ein Tiefpaßfilter 52, das Signale mit Frequenzen bis zu 10 Hz durchläßt, sowie über einen Leistungsverstärker 53 und einen Integrator 54, dem Anker des Motors 35 zugeführt wird.

Da die Gleichrichter 44 und 48 der Vergleichsvorrichtung 50 entgegengesetzt geschaltet sind, befindet sich das eine Ende des Widerstands 46, beispielsweise das Ende 45, auf einem positiven Gleichspannungspotential, während sich das andere Ende auf einem negativen Potential bewegt. Die Größe des am Ende 45 herrschenden positiven Potentials ist proportional dem Betrag des von der Zelle 33 durch jede der Öffnungen 36 aufgenommenen 2,0-KHz-Signalanteils, während umgekehrt die Höhe des negativen Potentials am Ende 49 proportional dem Betrag des von der Zelle 33 durch jeweils die gleiche Öffnung 36 aufgenommenen 2,2-KHz-Signalanteils ist. Empfängt die Zelle gleiche Anteile der beiden Signalfrequenzen durch jede Öffnung 36, so hat der Mittelpunkt 51 des Widerstands das Potential Null, und dem Motor 35 wird das Fehlersignal Null zugeführt. Das ist der Fall, wenn die Periode, während der die Zelle 33 durch jede der Öffnungen 36 in der Trommel 34 der Infrarotstrahlung ausgesetzt ist, sich um gleiche Zeitintervalle vor und nach dem Augenblick erstreckt, in dem die Frequenz des vom Ziel kommenden pulsierenden Lichtsignals von der einen Frequenz auf die andere moduliert wird.

Entspricht jedoch das Intervall, während die Zelle durch eine Öffnung der pulsierenden Strahlung ausgesetzt wird, einem davon verschiedenen Teil der Periode der Frequenzmodulation, so befindet sich das eine Ende des Widerstandes 46 auf einem numerisch höheren Potential als das andere. Da durch eines der Filter 43 bzw. 47 ein größeres Signal als durch das andere übertragen wird, befindet sich der Mittelpunkt 51 des Widerstands nicht mehr auf dem Potential Null, so daß dem Motor 35 ein Rückkopplungs-Fehlersignal zugeführt wird, daß seine Geschwindigkeit in einem Sinn geregelt wird, daß die Belichtungsintervalle der Zelle wieder mit dem pulsierenden Signal der Strahlung synchronisiert werden und der gleiche Anteil an 2,2-KHz- und 2,o-KHz-Signalen von der Zelle durch jede der Öffnungen empfangen wird. Unter dieser Bedingung geht das Fehlersignal auf Null zurück, wobei die Motorgeschwindigkeit einen konstanten Wert einzunehmen sucht, da jede Änderung der Motorgeschwindigkeit die Belichtungsintervalle wieder außer Synchronismus mit dem pulsierenden Signal bringen und die dadurch hervorgerufene Phasenverschiebung zur Bildung eines in Richtung auf Wiederherstellung der Synchronisation wirkenden Fehlersignals führen würde. Der Integrator 54 dient dabei als konstante Stromversorgung für den Motor 35, mittels der dieser auf konstanter Umlaufgeschwindigkeit gehalten wird, solange kein Fehlersignal aus dem Regelkreis rückgekoppelt und damit kein Leistungsausgang durch den Leistungsverstärker 53 abgegeben wird.

Von einem zwischen dem Leistungsverstärker 53 und dem Integrator 54 liegenden Punkt des Regelkreises führt eine Abzweigung 55 zum Antriebsmotor 22 für die Steuerruder 21, wobei durch das vom Regelkreis gebildete Fehlersignal der Motor 22 erregt und die Steuerruder verstellt werden.

Angenommen, der Flugkörper 10 führt eine Änderung· in der Längsneigung aus, so verschiebt sich das Bild des Zieles im Punkt 30 in der Brennebene 31 des optischen Systems. Die Kanten der Löcher 36 in der Trommel 34 werden je nach dem Richtungssinn der Bewegung das Bild des Zieles zu einem zu frühen oder zu späten Zeitpunkt freigeben bzw. abschneiden, so daß das Belichtungsintervall der Zelle durch jede der Öffnungen ebenfalls etwas später oder etwas früher liegen wird, als wenn der Flugkörper seine Längsneigung nicht geändert hätte. Dies bewirkt in der Ausgangsgröße der Zelle einen etwas größeren Anteil der einen Signalfrequenz und einen etwas niedrigeren Anteil der anderen Signalfrequenz, wobei ein Fehlersignal er-

zeugt wird, das durch Rückkopplung dem Motor so zugeführt wird, daß die ursprüngliche Synchronisation wiederhergestellt wird. Dadurch wird eine Änderung in der Phase der Zellen-Ausgangsgröße hervorgerufen, die proportional der Änderung der Winkelstellung des Zieles ist, wobei die Phasenänderung zur Bildung des Fehlersignals dient, das gleichzeitig sowohl die Synchronisation der Trommel wiederherzustellen und die Längsneigung des ίο Flugkörpers zu korrigieren sucht.

Um zu verhindern, daß das Bild bei einer großen Längsneigungsänderung sich vollständig aus dem Bereich der Elektrode entfernen kann, ist dafür gesorgt, daß das Rückkopplungs-Regelsignal, das erzeugt wird, sobald das Bild sich zu bewegen beginnt, eine Verstellung der Steuerflächen des Flugkörpers schnell genug bewirkt, um das Bild in seine ursprüngliche Lage in bezug auf die Elektrode zurückzubringen.

ao Befindet sich der Flugkörper 10 in direktem Flug auf das Ziel 11 zu, so führt jede Längsneigungsänderung, die eine Änderung der Flugkörperachse hervorrufen würde, zur Bildung eines Fehlersignals, das die ursprüngliche Richtung wiederherstellt. Selbst wenn der Flugkörper einen nicht auf das Ziel gerichteten geraden Kurs verfolgt, wird sich der Flugwinkel A zwischen Flugkörper und Ziel kontinuierlich ändern, wobei das Bild entsprechend in der Brennebene verschoben wird, so daß der Flugkörper sich längs eines Spiralkurses auf das Ziel zu bewegt.

Die Rückkopplungsleitung braucht ersichtlich nur auf Frequenzen in dem das Fehlersignal enthaltenden Bereich anzusprechen. Dieser Frequenzbereich hängt von der Ansprechgeschwindigkeit des Systems und damit von den aerodynamischen Eigenschaften des Geschosses sowie von den Schaltungsparametern ab. Eine Reihe ausgewählter Flugbahnen läßt beispielsweise erkennen, daß die Maximalfrequenz in 'diesem Bereich etwa 4 Hz betragen kann. Das bedeutet, daß es zur Erzielung einer ausreichenden Ansprechgeschwindigkeit der Steuerung ausreicht, daß das System auf Frequenzen unterhalb etwa 10 Hz anspricht. Frequenzen oberhalb etwa 10 Hz können daher mit dem Filter 52 weggefiltert werden. Die Bandbreite des Systems kann somit verhältnismäßig eng gehalten werden, wodurch der Rauschanteil entsprechend verringert wird.

Das Zielanflug-Steuersystem ist jedoch nicht auf die Fälle beschränkt, in denen die vom Ziel kommende Strahlung eine charakteristische Frequenzmodulation aufweist, es kann auch ein Ziel mit kontinuierlicher Strahlungsquelle, beispielsweise der Gasstrahl eines Düsenflugzeuges, der eine intensive Infrarotstrahlungsquelle abgibt, angewandt werden (Fig. 5).

Eine photoelektrische Zelle 33 wird der Bestrahlung durch die Verschlußtrommel 34 ausgesetzt, deren öffnungen in gleichen Abständen über den Umfang angeordnet sind, wobei die Zwischenräume und öffnungen gleich groß sind. Die Ausgangsgröße der photoelektrischen Zelle wird als eine der Eingangsgrößen einer Tastschaltung 70 zugeführt, deren andere Eingangsgröße als Bezugsschwingungen von 1 bis 2 KHz von einem Oszillator 71 geliefert werden. Die Ausgangsgröße der Tastschaltung 70 wird über ein Bandpaßfilter 52, das alle Signale mit einer Frequenz unterhalb 10 Hz durchläßt, und anschließend über einen Leistungsverstärker 53 einerseits dem Stellmotor 22 für die Steuerruder 21 und andererseits über einen Integrator 54 dem Motor 35 zum Antrieb der Verschlußtrommel 34 zugeführt.

Die Trommel 34 hat eine normale Umlaufgeschwindigkeit von etwa 50 Umdrehungen pro Sekunde und liegt in einem Bereich zwischen beispielsweise 40 und 60 Umdrehungen pro Sekunde. Die Grundfrequenz der Schlitze beträgt zwischen ι und 2 KHz.

Die Ausgangsgröße der Koinzidenz-Taststufe 70 hängt von der Phase der von der Photozelle 33 erzeugten Impulse in bezug auf die von dem Oszillator 71 gelieferten Tastimpulse ab, d. h. davon, ob die Impulse der Photozelle 33 mit den Tastimpulsen des Oszillators 71 zusammenfallen. Die Ausgangsgröße der Taststufe 70 entspricht damit genau dem Ausgang des Differenzverstärkers 50 in der Ausführungsform gemäß Fig. 4. Die weitere Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 5 entspricht daher der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und braucht hier im einzelnen nicht nochmals erläutert zu werden.

Der Unterschied zwischen den in ihrer Wirkung äquivalenten Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und S besteht somit in folgendem: Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 enthält die von dem Zielobjekt ausgesandte und vom Steuersystem des Flugkörpers empfangene Strahlung sowohl die Wechselkomponente als auch die Bezugsphase; bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, bei welcher das Zielobjekt eine nicht-modulierte Strahlung aussendet, erfolgt eine Wechselrichtung durch die Zerhackertrommel, während die Bezugsphase von dem besonderen Oszillator 71 geliefert wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel (Fig. 6) ist auch zur Verwendung in Verbindung mit einer kontinuierlichen Strahlungsquelle bestimmt.

Als Brennebenen-Verschluß dient eine Trommel 60, bei der jede öffnung annähernd die gleiche Größe wie jeder der benachbarten undurchlässigen Bereiche besitzt, wobei jedoch die Größe der öffnungen und ihre Abstände sich längs des Umfangs der Trommel ändern, so daß der Abstand von einem Minimum bis zu einem Maximum zu- und hierauf wiederum bis zu einem Minimum abnimmt.

Wird nun die Trommel 60 mit konstanter Geschwindigkeit durch den Motor 35 gedreht, so werden die Zeitpunkte, in denen das Zielbild im iao Punkt 30 der Brennebene durch die Ränder der Löcher 61 abgedeckt wird, nicht gleichen Abstand haben, sondern sich je nach dem sich ändernden Abstand der Löcher 61 so ändern, daß der Ausgang der photoelektrischen Zelle 33 der Trom- las melgeschwindigkeit proportional zyklisch modu-

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liert wird. Die mittlere Drehgeschwindigkeit der Trommel beträgt etwa 50 Umdrehungen pro Sekunde und die mittlere Impulsfolgefrequenz zwischen 1 und 2 KHz.
Der Ausgang der Zelle 33 wird als eine der Eingangsgrößen einer elektronischen Taststufe 63 zugeführt, deren Ausgangsgröße über ein zur Stabilisierung des Regelkreises dienendes Filter 64 zur Steuerung der Frequenz einem spannungsgesteuerten Oszillator 65 zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße als zweite Eingangsgröße der Taststufe 63 zugeführt wird. Die im Oszillator 65 erzeugte Frequenz ist proportional dem Ausgang der Taststufe 63.

Bei dieser Anordnung dient der erste Kreis, der die Taststufe 63 sowie das Filter 64 und den spannungsgesteuerten Oszillator 65 enthält, als elektronischer Demodulationskreis zur Eliminierung der Impulsfrequenz.

ao Der Ausgang der Multiplizierstufe hängt davon ab, ob die Impulse von der Photozelle 33 mit den Tastimpulsen des Oszillators 65 zusammenfallen, wobei die Ausgangsgröße von der Phasenbeziehung zwischen den Tastimpulsen des Oszillators und den von der photoelektrischen Zelle kommenden Impulsen abhängen wird. Die Ausgangsspannung der Taststufe steuert, nach Filterung in dem Filter 64, den Oszillator in einer Weise, daß seine Frequenz sich synchron zur veränderlichen Frequenz der von der Photozelle kommenden Impulse ändert. Demgemäß ist die Eingangsgröße des Oszillators eine Spannung, deren Amplitude sich synchron mit der Trommeldrehung in bezug auf das Bild 30 ändert, wobei die tatsächlichen Impulse durch die Demodulation eliminiert.wurden.

Diese Spannung wird zwischen dem Filter 64

und dem Oszillator 65 abgenommen und ist eine der Eingangsgrößen für eine zweite Taststufe 70, die ihre zweite Eingangsgröße vom Oszillator 71 als So-Hz-Bezugsschwingung erhält.

Der Ausgang der Taststufe 70 wird über ein Filter 52 und einen Verstärker 53 dem Antriebsmotor 22 für die Steuerruder 21 zugeführt. Außerdem wird die Ausgangsgröße des Verstärkers 53 über den Integrator 54 an den die Verschlußtrommel 60 antreibenden Motor 35 geleitet.

Die zweite Taststufe 70 dient zum Vergleich der Änderungsphase der Eingangsgröße des Oszillators 65 mit der vom Bezugsoszillator 71 erhaltenen Größe, so daß die von der Taststufe gebildete Ausgangsgröße von der Phasenänderung der Frequenzmodulation der von der Photozelle 33 gelieferten Impulse abhängt. Solange das Bild 30 an einer bestimmten Stelle in der Brennebene verbleibt, wird eine beliebige anfängliche Ausgangsgröße der zweiten Taststufe 70 durch den Integrator 73- integriert und bewirkt eine Änderung der Geschwindigkeit des die Trommel 60 antreibenden Motors 35, der beschleunigt oder verlangsamt wird, bis die Phasenbeziehung wiederhergestellt ist. In diesem Fall wird an der Taststufe 70: und am Filter 72 keine weitere Ausgangsgröße auftreten. Falls jedoch die Verschiebung des Bildes 30 andauert, wird dem Motor 22 zur Einstellung der Steuerruder 21 laufend eine Ausgangsgröße zügeführt.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Zielanflug-Steuersystem zur Fluglagenregelung eines Flugkörpers um eine Steuerachse und zur Heranführung an ein Zielobjekt, wobei eine vom Zielobjekt ausgehende elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, in zielheranführende Daten zur Betätigung der Steuerorgane umgewandelt wird, mit einem im zielsuchenden Teil des Flugkörpers angeordneten optischen System, das die vom Ziel ausgehende Strahlung zu einem Bild des Ziels in einer Brennebene fokussiert, ferner mit photoelektrischen Vorrichtungen, die auf die vom Ziel ausgehende Strahlung ansprechen und die fokussierte Strahlung aufnehmen, sowie mit einer Blende zur Begrenzung des wirksamen Bereichs der Brennebene, wobei sich die Blende aufeinanderfolgend durch einen motorischen Antrieb über die Brennebene und das in dieser erzeugte Bild hinwegbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Vorrichtung eine einzige Zelle aufweist, ferner daß die durch einen Motor (35) angetriebene Blende (34) sich in einer Richtung parallel zur Verschiebung des Zielbildes wiederholt und aufeinanderfolgend über das Bild hinwegbewegt, weiterhin daß eine Vergleichsvorrichtung (50) vorgesehen ist, die die Phase der pulsierenden Ausgangsgröße der Zelle (33), deren Impulse denjenigen Perioden entsprechen, während der sich das Zielbild innerhalb des wirksamen Bereichs der Brennebene befindet, mit einer Bezugsphase vergleicht und daß ein auf diesen Phasenvergleich ansprechender Stellmotor (22) zur Lageänderung des Flugkörpers vorgesehen ist.
2. 2. Zielanflug-Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Regelkreis, der mit der Phase der Zellenausgangsgröße verriegelt ist und die Steuersignale für die Fluglageänderung des Flugkörpers erzeugt. ·
3. 3. Zielanflug-Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis die Geschwindigkeit der Relativbewegung der Blende steuert.
4. 4. Zielanflug-Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis einen Integrator (54) aufweist, der die Steuersignale integriert und die Geschwindigkeit der Bewegung der Blende steuert.
5. 5. Zielanflug-Steuersystem nach den Ansprüchen τ bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenvergleichs vorrichtung (50) ein Steuer- und Rückkopplungssignal bildet, das von der Änderungsgeschwindigkeit des Winkels zwischen der Bewegungsrichtung des Flugkörpers und der vom Flugkörper zum Ziel führenden Linie abhängt und zur Betätigung des

   Stellmotors (22) zur Änderung der Fluglage des Flugkörpers dient.
6. 6. Zielanflug-Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebenenblende (34) einen rotierenden undurchsichtigen Körper mit einer Reihe von in Abständen angeordneten Öffnungen (36) aufweist, welche nacheinander vor der Zelle (33) über die Brennebene hin bewegt werden.
7. 7. Zielanflug-Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnungen (36) in gleichen Abständen angeordnet sind und daß eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Blende vorgesehen ist, die in Abhängigkeit der Verschiebung des Zielbildes aus einer Mittellage arbeitet.
8. 8. Zielanflug-Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Öffnungen (36) längs der Blende zyklisch moduliert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften IjTr. 469682, 654 113, 709150,1044629,1044630; as

   USA.-Patentschrift ■ Nr. 2 421 012.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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