DE977961C

DE977961C -

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Publication number: DE977961C
Application number: DE1962977961
Authority: DE
Priority date: 1962-08-09
Filing date: 1962-08-09
Publication date: 1974-07-25

Description

a = ν, cos (φ, - σ,,) - v_e cos (φ«, - o_ct) (1)
α o_cl = v, sin (φ, — a_el) — v_e sin (<?„ - a_ct) (2)

ermittelt.

6. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung für den Abstand des Geschosses von der Abschußstelle und die Richtung von der Abschußstelle zum Geschoß, die diese Größen der Recheneinrichtung entnimmt.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbeginn der Recheneinrichtung mit dem Augenblick des Abschusses zusammenfällt und daß dabei einem in der Recheneinrichtung enthaltenen, zur Ermittlung des Abstandes zwischen der Abschußstelle und dem Geschoß dienenden Integrator die Integrationskonstante Null vorgegeben ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einem weiteren, in der Recheneinrichtung enthaltenen und zur Ermittlung des Peilwinkels zwischen der Abschußstelle und dem Geschoß dienenden Integrator als Integrationskonstante der Geschoßkurs im Augenblick des Abschusses vorgegeben ist,

9, Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Kopplung zweier Anordnungen nach Anspruch 4, derart, daß diese beiden Anordnungen in zwei verschiedenen, vorzugsweise auf einander senkrechten Ebenen arbeiten.

Die Erfindung betrifft ein Lenkverfahren für ferngelenkte Geschosse, insbesondere für Torpedos.

Bisher werden zur Fernlenkung von Geschossen im wesentlichen zwei Verfahren angewendet: Das Kollisionskurs-Verfahren und das Zieldeckungs-Verfahren.

Das Kollisionskurs-Verfahren besteht darin, daß der augenblickliche Kurs des Gegners und seine Geschwindigkeit ermittelt und auch während der Laufzeit des Geschosses nach dem Abschuß laufend weiterhin überwacht werden. Hierzu ist es notwendig, daß die Entfernung von der festen oder beweglichen Abschußstelle zum Gegner und der auf eine raumfeste Bezugslinie (z. B. Nord) bezogene Peilwinkel zum Gegner mit Hilfe von aktiven Ortungsmitteln der Abschußstelle in Abhängigkeit von der Zeit gemessen und zusammen mit den Meßwerten für den Kurs und die Bootsgeschwindigkeit der Abschußstelle z. B. mit Hilfe eines Rechners ausgewertet werden.

Außerdem muß die Geschoßposition in bezug auf den Standort der Abschußstelle aus dem Geschoßkurs, der Geschoßgeschwi.ndigkeit und den Bewegungsdaten der Abschußstelle, z. B. auch mit einem Rechner, berechnet werden. Dann wird der zum Kollisionskurs gehörige Geschoßkurs aus den ermittelten Gegnerdaten und der vorhandenen Geschoßgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Geschoßposition ermittelt.

Hierbei ist dann eine Nachrichtenverbindung zwischen der Abschußstelle und dem Torpedo erforderlich.

Das Verfahren hat aber den Nachteil, daß eine aktive Ortung zum Gegner vorgenommen werden muß, mit der zwangläufig eine Warnung des Gegners und eine hohe Verratsgefahr des Standortes der Abschußstelle verbunden sind, die zu passiven oder

So aktiven Abwehrmaßnahmen des Gegners führen können.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein relativ hoher Rechneraufwand zur Lösung von zwei Systemen zweier gekoppelter Differentialgleichungen und mindestens einer trigonometrischen Gleichung erforderlich ist.

Das Zieldeckungsverfahren arbeitet so, daß sich das Geschoß stets auf der Sicht- oder Peillinie von der Abschußstelle zum Gegner befindet. Hierzu müssen die Richtungen von der Abschußstelle zum Gegner und von der Abschußstelle zum Geschoß laufend festgestellt werden, und der Kurs des Geschosses wird dann so beeinflußt, daß die beiden ermittelten Richtungen identisch sind. Die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderlichen Voraussetzungen sind aber zumindest dann nicht erfüllt, wenn die Laufstrecke des Torpedos größer ist als die Reichweite der Peilmittel, die zur Richtbestimmung

von der Abschußstelle zum Torpedo eingesetzt werden können, Es kommen hierfür nur akustische Peilgeräte in Frage, deren Reichweiten wesentlich kleiner als die mit modernen Torpedos anzustrebenden Laufstrecken sind.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der beschriebenen Verfahren und schlägt ein hierzu wesentlich verbessertes Verfahren vor, das im wesentlichen darin besteht, daß die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Geschoß aus den Geschwindigkeiten und den Kursen des Geschosses und der Abschlussteile ermittelt wird, während die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Ziel in an sich bekannter Weise festgestellt wird, und daß dann die Differenz zwischen den beiden Peilwinkeln als Regelabweichung auf einen Regelkreis gegeben wird, dessen Regelstrecke das Geschoß ist. Mit Hilfe der Erfindung wird erreicht, daß das Geschoß mit relativ geringem technischem Aufwand auf dem Zieldeckunj.skurs gehalten werden kann und daß der Gegner während des Schusses lediglich mit Hilfe einer passiven Peileinrichtung beobachtet werden muß. Es ist auch denkbar, daß die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Ziel nach dem Abschuß zunächst nur auf Grund von Schätzungen angenommen wird und daß die genaue Anpeilung des Ziels von der Abschußstelle erst nach einem Teil der geschätzten Geschoßzeit erfolgt.

Dabei kann dann die Abschußstelle so gesteuert werden, daß sie sich auf einem Kurs bewegt, bei dem die rauinfeste Peilung zum Ziel konstant bleibt. Bei einem solchen Kurs der Abschußstelle ergibt sich die kürzeste Laufbahn für das Geschoß.

Das erfindungsgemäße Fernlenkverfahren wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mit einer Recheneinrichtung durchgeführt, die die Peilrichtung von der AbschuL.telle zum Geschoß aus den Geschwindigkeiten und Kursen des Geschosses und der Abschußstelle ermittelt, wobei außerdem mit Hilfe einer Meßeinrichtung die Peilrichtung von der Abschußstclle zum Ziel festgestellt wird. Die Recheneinrichtung und die Meßeinrichtung gehören zu einem Regelkreis, dessen Regelstrecke das Geschoß ist. Die Regelabweichung wird durch die Differenz der beiden ermittelten Peilwinkel dargestellt.

Die Recheneinrichtung wird dabei vorteilhaft so ausgelegt, daß sie den Abstand und den Peilwinkel zwischen der Abschußstelle und dem Geschoß aus den Funktionen

a = ν, cos {rf, - ο_ίΊ) - V₁, cos ((Jr₁, - σ,,,) (1)

act,., = v, sin {φ, - π,.,) — V₁. sin (r/₍, — n_H) (2)

ermittelt. Es ist ein System zweier gekoppelter Differentialgleichungen, mit denen die beiden Größen Entfernung α zwischen schießendem Boot und Torpedo und Peilwinkel a_e, zwischen schießendem Boot und Torpedo bestimmt werden können, wenn die Werte für Torpedcgeschwindigkeit v,, Eigengeschwindigkeit v_P, Torpedokur» φ, und Eigenkurs (p_e bekannt sind.

Es ist ferner dankbar, eine Anzeigevorrichtung für den Abstand des Geschosses von der Abschußstelle vorzusehen, wobei diese Größe der Recheneinrichtung entnommen wird .

Für eine vorteilhafte Ausführung der Recheneinrichtung wird weiterhin erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Funktionsbeginn der Recheneinrichtung mit dem Augenblick des Abschusses zusammenfällt und daß dabei einem in der Recheneinrich~ tung enthaltenen, zur Ermittlung des Abstandes zwischen der Abschußstelle und dem Geschoß dicnenden Integrator die Integrationskonstante Null vorgegeben ist. Dadurch, daß mit Hilfe dieser Maßnahme die sonst erforderliche Vorgabe einer negativen Integrationskonstante vermieden wird, ergibt sich eine wesentliche Einsparung für die technische Ausführung der Recheneinrichung.

Für die Ausführung dieser Recheneinrichtung ist es außerdem günstig, daß einem weiteren, ebenfalls in der Recheneinrichtung enthaltenen und zur Ermittlung des Peilwinkels zwischen der Abschußstelle und dem Geschoß dienenden Integrator als Integrationskonstante der Geschoß-Kurs im Augenblick des Abschusses vorgegeben ist.

Die Erfindung ist jedoch n^: r.ht nur für eine Fernlenkung in einer vorgegebenen Ebene anwendbar.

sondern es können auch beispielsweise zwei Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so gekoppelt werden, daß sie in zwei verschiedenen, vorzugsweise aufeinander senkrechten Ebenen arbeiten.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild für eine Anordnung gemäß der Erfindung, in der die Recheneinrichtung und das Geschoß, in diesem Fall ein Torpedo, in einen Regelkreis einbezogen sind, der zur Steuerung des Torpedos dient. Über die Klemmen 10, 11 und 12 werden die Eigengrößen des den Torpedo abschließenden Bootes zugeführt, und zwar der Peihvinkcl σ, zwischen dem Boot und dem Ziel, der Eigenkurs <■/-,, des Bootes und die Geschwindigkeit V₁, des Bootes. In einer Vergleichseinrichtung 13 wird zunächst eine Regelabweichung ε aus der Di'ucrenz der Größen a_c und o,,, gebildet und als Störgröße auf einen Regler 14 gegeben, der den Torpedo 15 steuert. Die für die Rechnung erforderlichen Kenngrößen des Torpedos, nämlich sein Kurs (7, und seine Geschwindigkeit v₍, werden an dieser Stelle dem Regelkreis zugeführt.

Die Rechner sind in diesem Ausführungsbeispiel als Analogrechner ausgeführt. Der Aufbau dieser Rechner ist im Prinzip der von Drehtransformatoren.

Man unterscheidet im wesentlichen die sogenannten Synchros und die Resolver, wobei die Synchros jeweils eine Drehstromwicklung als Ständer- und Rotorwicklung haben, während sich bei den Resolvern auf dem Rotor eine oder mehrere, vorzugsweise um 90^: zueinander versetzte Einphasenwicklungc.i befinden. In diesem Fall werden Resolver verwendet, die mit sinus-Potentiometern gekupppclt sind, so daß am Ausgang dieser Potentiometer die mit einem entsprechenden konstanten Faktor multiplizierte Winkelfunktion einer in den Resolver eingegebenen Winkeldirferenz abnehmbar ist.

Gemäß den genannten Gleichungen (1) und (2) wird also über die Verstärker 16 und 17 das Argument φ, — o, gebildet und auf den Resolver 18 gegeben, der nit dem sinus-Potentiometer 19 gekuppelt ist. Da die verwendeten Verstärker jeweils eine Vorzeichen-Umkehr ihrer Eingangsgröße bewirken, ist die Zwischenschaltung des Verstärkers 16 zur Vorzeichen-Umkehr erforderlich. Das sinus-Potentiometer 19 wird gleichzeitig mit der Größe v, beaufschlagt, wobei diese Größe einmal mit positivem Vorzeichen und außerdem über den Umkehrverstärker 20 mit negativem Vorzeichen auf das sinus-P' ten-

tiomcter 19 gegeben wird. Außerdem wird aus den Giößen (p_c und o_et über den Umkehr-Verstärker 21 und den Verstärker 22 das Argument tp_c — a_et gebildet und auf den Resolver 23 gegeben, der mit dem sinus-Potentiometer 24 gekuppelt ist. Die Bildung der an den eingezeichneten Leitungen angeschnittenen Winkelfunktionen erfolgt hier analog der Bildung der Winkelfunktionen im sinus-Potentiometer 19, wobei zur Vorzeichen-Umkehr der Verstärker 25 dient.

Es stehen jetzt alle vier Summanden der Gleichungen (1) und (2) zur Verfügung, so daß über die Verstärker 26 und 27 jeweils die Größen h und a a_ti gebildet werden können.

Die Größe — α wird auf einen Integrator 28 gegeben, während die Größe —a a_tt zunächst auf ein Divisionsglied 29 geschaltet ist, das den Wert b_et abgibt. Das Divisionsglied 29 arbeitet zusammen mit einem Potentiometer 30 in einer Divisionsschaltung, wobei einmal das Potentiometer 30 mit der Größe -\-a_et und über einen Umkehrverstärker 32 mit der Größe —au beaufschlagt wird und andererseits die Größe a vom Resolver 31 her zugeführt erhält, der mit dem Potentiometer 30 gekuppelt ist. Nach Eingabe dieser Größen in die Divisionsschaltung erhält man also über einen Umkehrverstärker 33 und das Integrierglied 34 die Größe a_el.

Die Integrationsbedingungen für die Integrierglieder 28 und 34 werden in der Art vorgegeben, daß bei Abschuß des Torpedos zur Zeit t = 0 in Richtung des eigenen Bootskurses die Anfangsbedingungen d i i id fbdi

g
a_o = O und o_etQ =

g
ist. Diese beiden Anfangsbedingungen sind bei den beiden Integratoren einzustellen. Dabei ist ip_eQ der Bootskurs im Augenblick des Abschusses.

Wird der Torpedo nicht in Richtung des eigenen Bootskurses, sondern in einer anderen Richtung abgeschossen, ist eine entsprechend andere Anfangsbedingung in den Integrator für o_el einzuführen.

Die Größe o_el wird einmal über einen Umkehrverstärker 35 auf die Vergleichseinrichtung 13 gegeben,

ίο wo sie zur Bildung der Regelabweichung t benötigt wird. Andererseits gelangt die Größe a_el auf den Verstärker 22 zur Bildung des Arguments φ_ί — a_et. Außerdem dient es zur Bildung des Arguments φ, — o_el im Verstärker 17.

Für die Torpedolaufbahn erhält man mit dem Zieldeckungsverfahren im allgemeinen eine gekrümmte Bahnkurve, die gegenüber dem geradlinigen Kollisionskurs eine Verlängerung der Laufstrecke bedingt. Dieser Nachteil des Zieldeckungsverfahrens kann da-

ao durch vermieden werden, daß sich das schießende Boot während des Schusses auf einem divergierenden Kollisionskurs zum Gegner bewegt. Das Kriterium, ob sirh das schießende Boot auf einem Kollisionskurs bewegt, ist die stehende Peilung zum Gegner. In dieserft Fall läuft der nach dem Zieldeckungsverfahren gelenkte Torpedo auf dem Kollisionskurs, alsc auf dem kürzesten Wege ins Ziel.

Abwehrbewegungen beliebiger Art des Gegners werden vom Torpedo dann automatisch ausmanövriert, wenn das Peilgerät, das die Meßgröße σ, liefert, laufend auf den Gegner gerichtet bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lenkverfahren für ferngelenkte Geschosse, insbesondere Torpedos, unter Anwendung des Zieldeckungsverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Geschoß aus den Geschwindigkeiten und den Kursen des Geschosses und der Abschußstelle ermittelt wird, während die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Ziel in an sich bekannter Weise festgestellt wird, und daß dann die Differenz zwischen den beiden Peilwinkeln als Regelabweichung auf einen Regelkreis gegeben wird, dessen Regelstrecke das Geschoß ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilrichtung von der Abschußstelic zum Ziel nach dem Abschuß zunächst nur auf Grund von Schätzungen angenommen wird und daß die genaue Anpeilung des Ziels von der Abschußstelle erst nach einem Teil der geschätzten Geschoßlaufzeit erfolgt.

3. Verfahren nach Ansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abschußstelle auf einem Kurs bewegt, bei dem die raumfeste Peilung zum Ziel konstant bleibt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Rerheneir Achtung, die die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Geschoß aus den Geschwindigkeiten und Kursen des Geschosses und der Abschußstelle ermittelt, und durch eine an sich bekannte Meßeinrichtung, die die Peilrichtung von der Abschußstelle zum Ziel ermittelt, und durch einen Regelkreis, dem die Recheneinrichtung und die Meßeinrichtung zugeordnet sind, wobei die Regelstrecke das Geschoß ist und die Differenz der beiden ermittelten Peilwinkel die Regelabweichung darstellt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung den Abstand und den Peilwinkel zwischen der Abschußstelle und dem Geschoß aus den Funktionen