DE977967C - - Google Patents

Description

&Uerr ⁼ ^tZ + -^Z ■» (fies ~ #<?/)

herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung der Horizontalbzw. Vertikalkomponenten der Geschoß-ZieldeckungskursL: ψ,_ζ bzw. />,₇ sowie der Winkel ι,·,., bzw. O₁., die verkoppelten Gleichungen

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Ψ,, = [v, cos 0,2 sin (_Ψιζ - ν,,.)

S₁,, COS (7,,J

— V₁, cos i7_f sin (i/v — iptg)]

1
v_ce = [v, {sin i?,_z cos ι?·,,, — cos O_lZ sin i>_ex cos

(Viz - 'P_eg)} + ¹V ' cos O₁, sin ϋ_ίΊ1 cos (νν - ψ_et)

— sini7_pcos 0_Cg}\

yi_e, = [v, cos 0, sin (ψ, - ψ_ιΊ)

s_e, cos ß_r,

— ν,, cos 0_c sin (_Ψι, - _Wcl)}

O₁,, = [v, {sin 0, cos &_cl — cos 0, sin 0_et cos

Set

('Pi - >Pct)} + V₄, {cos O₁, sin §_c, cos {ψ_Γ — ψ_(Ι)

— sin !7(,COS i7_w}]

^s,i = v, {sin ß, sin &,,, + cos §, cos d_e, cos

(ψ I - Ψ el)}

— v_e {sin 0_c sin i>_el + cos ?7„ cos (7_(1/ cos

('Pe - 'Pel)}

dienen und daß die Winkel y,,,, bzw. ü_ee in bekannter Weise ermittelt werden; es bedeutet

VVg die Horizontalkomponente der Peillinie Abschußstelle— Ziel,

Ofg die Vertikalkomponente der Peillinie Abschußstelle— Ziel,

s_el der Abstand Abschußstelle — Geschoß,

ψ_η die Horizontalkomponente der Peillinie Geschoß— Ziel,

&,_t die Vertikalkomponente der Peillinie Geschoß— Ziel,
v_e die Geschwindigkeit der Abschußstelle,

t/V die Horizontalkomponente des Kurses der Abschußstelle,

§_e die Vertikalkomponente des Kurses der Abschußstelle,

ψ_tt die Horizontalkomponente der Peillinie Abschußstelle — Geschoß,

O₁., die Vertikalkomponente der Peillinie Abschußstelle— Geschoß,

v, die Geschwindigkeit des Geschosses,

ν, die Horizontalkomponente des Geschoßkurses,

i7, die Vertikalkomponente des Geschoßkurses.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit dem auf Krängung Ψ, = O stabilisierten Geschoß als Regelstrecke und einem vorgeschalteten geeigneten Regler, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Rechenaggregat (Rechner) I (Position 3) vorgesehen ist, das aus den Bewegungsgrößen der Abschußstelle (5) und des Geschosses (2) die Winkel der Peillinie Abschußstelle—Geschoß umi Hie Entfernung Abschußstelle—Geschoß errechnet, daß ein zweites Rechenaggregat (Rechner) II (Position 4) vorgesehen ist, das aus der Geschoßgeschwindigkeit, der Entfernung Abschußstelle—Geschoß, den Bewegungsgrößen der Abschußstelle und den Winkeln der Peillinie Abschußstelle—Ziel den Geschoß-Zieldeckungskurs ermittelt, und daß über differenzbildende Glieder (6, 7) multiplikative Glieder (8, 9) und summenbildende Glieder (10, 11) aus den vorliegenden Größen gemäß den verkoppelten Gleichungen die Geschoßkurs-Sollwerte errechnet werden.

Die Erfindung betrifft ein dreidimensionales Lenkverfahren für ferngelenkte Geschosse nach dem Prinzip der Zieldeckung, d. h., d?.ß dai. ferngelenkte Geschoß auf der Peillinie zwischen der beliebig räumlich bewegten Abschußstelle und dem beliebig räumlich bewegten Ziel in dieses Ziel geführt wird.

Ein ebenes Zieldeckungsverfahren wurde bereits im Patent 29 165 vorgeschlagen. Auch wurde in diesem Patent bereits vorgeschlagen, das ebene Zieldeckungsverfahren in zwei zueinander senkrechten Ebenen, vorzugsweise der Horizontal- und Vertikalebene durchzuführen. Die notwendigen Gleichungen zur Erkopplung der Lage der Peillinie Abschußstelle—Geschoß sind in dem genannten Patent als GHchungen (1/2) angegeben. Da die Bewegung dieser Peillinie beliebig räumlich erfolgt, werden die horizontalen Peilwinkel ψ stets eine Funktion der vertikalen Peilwinkel O sein. Da man gemäß diesem älteren Vorschlag die Lenkung des Geschosses in zwei zueinander vorzugsweisen senkrechten Ebenen durchführt, führt dies zu zwei jeweils getrennten Gleichungssystemen für jede Ebene, was auf Grund der großen Anzahl von Gleichungen einen erheblichen Rechenaggregat-(Rechner-)aufwand bedingt.

Die Erfindung schlägt daher ein räumliches Lenkverfahren für ferngelenkte Geschosse, insbesondere

So Torpedos, unter Anwendung des Zieldeckungsverfahrens vor, bei dem als Lenkregel in der Horizontalbzw. Vertikalebene die Gleichungen

'l'lsvrr = Ψα + K₇ , (ι/·,.* — l/v,)

65 herangezogen werden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung der Horizontal- bzw. Ver-

likalkomponenten der Geschoß-Zieldeckungskursc ψ_α bzw. i)_a sowie der Winkel ψ,,, bzw. if,., die verkoppelten Gleichungen

.V,., COS

i\ cos O₁. sin

[v, cos i)_a sin Wa -

l'tfg =

[ν, {sin if,i cos i)_ee — cos O₁₇ sin 0_ee cos

Wiz - Wk)}

+ v_e {cos 0, sin 0_fg cos (_Vl, - _v,,_e)
— sin 0_e cos ο,,,,}]

f v, cos»?, sin(y, y,
i,., cos 0_e,

V₁, cos />,. sin (y,, — v-V/)l

[v, {sin ι'/, cos 1V₁,, - - cos if, sin if,, cos

("Λ - Ψ αϊ)

ν,, {cos if,, sin if,., cos (y,. - y,.,)

sin iff (	{sin	O1	< '», t	W	' COS //,	COS if.	., cos
l>/	'/ - '		sin,	O1,
('/	{sin	if.	)}		-:- cos ι1;,	, COS it	,, <-"OS
ν.		sin	''K-,

bzw. // .„ in bekann-

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dienen und daß die Winkel
ter Weise ermittelt werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eih£ Anordnung zur Z jrchführung des räumlichen Zieldeckungsverfahrens vorgeschlagen, die aus tinem geschlossenen Regelkreis besteht, wobei dem die Regelstrecke darstellenden Geschoß ein Regler vorgeschaltet und der Regelkreis über Rechenaggregate (Rechner) geschlossen ist, die die Kurssollwerte V/s,rr> ^:1i>m ^aus den Kurs- und Geschwindigkeitswerten von Abschußstelle, Geschoß und Gegner und aus der Entfernung Abschußstelle—Geschoß
mitteln.

Das erfindungsgfciviäße raumliche Zieideckungsverfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens werden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt Fig. I cmc allgemeine, ebene Gefeditssituaiion.

F i υ. 2 eine ebene Gefechtssituation, wie sie sich bei der Durchführung des Zieldcckum: verfahren-, ergibt.

Fig. ? eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgenidßcn Verfahrens.

In Fig. 1 sei die Papierebene mit der Horizontalebene identisch. Die Winkel in der Horizontalehene seien mit y bezeichnet und werden rechtsweisend gegen Nord gemessen. Auf die Darstellung der Win- <io kel 0 der Vertikalebene wurde verzichtet. Fs sei jedoch vermerkt, daß diese Winkel if von der Horizontalebene nach unten gemessen werden Mit ■>, _t wird in Fig. 1 der Abstand der geraden Verbindungslinie zwischen der Abschußstelle E und dem Ziel G bezeichnet, von der Abschußstelle wird die Peilrichtung Abschußsteüe—Ziel mit dem Winkel y,._L, vermessen. v,„ v, und v, sind die Geschwindigkeitsvektoren von t", if und dem Geschoß T. rni allgemeinen wird das Geschoß 7" nicht auf der Peillinie Ahseluißstelle—Ziel, d. Ii, auf der Linie .f_fB, liegen, sondern seine Verbindungslinie zur Abschußstelle E wird den Winkel ψ,.,ψψ,,. bilden. Es ist nun das Prinzip des Zieldeckungsverfahrens, das Geschoß auf der Linie .V₁₁, zum Ziel zu führen. Hierzu muß y,, = y,.,, werden.

Fig. 2 zeigt die Verhältnisse, wie sie bei einem ebenen Zieldeckungsverfahren vorliegen. Eine zweckmäßige Lenkregel zur Durchführung des ebenen Zieldeckungsverfahrens wurde bereits wie folgt vorgeschlagen:

'/'/siTr ⁼ <>'tZ + Kz ι Weg ~ VV/) (0

Diese Lenkregel besagt, daß. sobald das Geschoß

auf der Peillinie IAi liegt, v,, ·- y,_t, wird und d-'.mii der errechnete Gesehoß-Soilk^!irs y,.,_rr mit dem Geschoß-Zieldeckungskurs y_rZ übereinstimmt. Dabei

■»o läßt sich der Zieldeckimgskurs ψ,-, aus der Winkelgeschwindigkeit der Peillinic EG. dem Abstand S₁, usw.. wie aus F- i g. 2 ersichtlich, ermitteln.

(m Gegensatz zu dem bereits vorgeschlagenen Lenk verfahren, hei dem das Geschoß in der Hori-

-'■ zontalehene auf einer Peillinic zum Ziel geführi wird, h.mdelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darum, die jeweils senkrechte Projektion eines beliebig im Raum beweglichen Geschoßstandortes in die Horizontalebene auf der senkrechten Projektion der beliebig im Raum beweglichen Peillinie Abschußsteile—Ziel in die Horizontalebenc zu halten. Dazu wird die bereits vorgeschlagene Lenkregel-Gleichung (I) in der Horizontalehene verwendet.

Um auch die senkrechte Projektion des jeweiligen Geschoß-Standortes in die Vertikalebene auf dei senkrechten Projektion der Peillinie Abschußsteile—Ziel zu halten, wird für den vertikalen Kurswinkel eine zu Gleichung (1) analoge Lcnkregel-Gleichung verwendet:

i>,_</rr O₁, ■ K,AIf₁, H₁₁) (2)

Zur Berechnung der Horizontal- und Vertikalkomponenten der Geschoß-Zieldeckungskurse <,-,■,, O₁-, sowie der Winkel Abschußstelle—Geschoß y,,. //,, ^cr" *5 dient erfincltingsgcmliß ein System miteinander verkoppelter Differentialgleichungen:

v,. cos It, sin

fi·, cos i>,, sin (>,·,-,

(y,

fi, ! sin it,, cos

cos It₁, sin i)_ei

s,., cos O₁.,
ν, cos f)_e sin

. ■)) \, {cos it,, sin ι'/,,, cos
rJ siiiiV,. cos i'>„|]

fr, COSi'/, sin (y, i/V/)

\v, J sin If, cos If_r, cos If, sin I)_f, cos

Wi '/',■/)!■
V₁. {cos //, sin if_f, cos
,,, J·)

werden zusammen mit den Winkelkomponenten ψ«,

s_c, — v, {sin 0, sin O₁., + cos i'>,cos 0_ti cos 0_et Abschußstelle—Geschoß den beiden differenz-

(w — ν )} bildenden Gliedern 6 und ? zugeführt, die ihrerseits

ν /«η/Γ^ηΛ l· cns ι? cos ,7 cos ^die Differenzen (i/v_c — VV<) u™¹ Ολ·* — »r/) bilden.

""" V« ί Sill (/„ Mil t'ri ι \Λ/Ϊ> "λ vUa i'_r/ LwS -—, ι~»τγ ι ι ι · η ι »j-

^{fX r} " ^ρ " 5 Diese Differenzen werden anschließend mit Konstan-

(vv~VVi); ν') ten K₇₁ bzw. K_Z2 multipliziert, repräsentiert durch

die Position 8 bzw. Position 9 in Fig. 3. Zusammen

Diese Gleichungen stellen den allgemeinsten Fall mit den bereits durch das zweite Rechenaggregat zur Ermittlung der räumlichen Lage der Peillinie (Rechner) 4 ermittelten Geschoß-Zieldeckungskursen Abschußstelle—Geschoß dar, da hier von einer be- ίο ψ_ι7 und O_n werden die nunmehr gebildeten Größen liebig räumlich bewegten Abschußstelle und einem Κ_Ζι(ι/ΐ_Ρ/Γ— VV/) ^unt^ ^z₂ (ßei — &et) ^zwe' weiteren beliebig räumlich bewegten Ziel ausgegangen wird. differenzbildenden Gliedern 10 und 11 zugeführt, die Vereinfachte Ciefechtssituationen, beispielsweise für ihrerseits an ihren Ausgängen die errechneten Solleine horizontal bewegte oder ruhende Abschußstelle Kurswinkel für das Geschoß &_lserr und ψ,_ίηί gemäß ergeben sich, indem man 0_r bzw. indem man 0_e, ψ, ts den Gleichungen (1/2) abgeben,
und v_e gleich Null setzt. Der Regler 1 kann einmal in einer Automatik be-

Für den zuerst angenommenen, allgemeinsten Fall stehen, die selbsttätig die angebotenen Kurs-Istwerte

zeigt F i g. 3 eine Anordnung zur Durchführung des ψ,, und O₁₁ mit den errechneten Kurs-Sollwerten t/Wrr

erfindungsgemäßen Verfahrens. und ü_lsfrr vergleicht und aus diesen angebotenen

Diese Anordnung besteht aus einem geschlossenen »o Werten die Steuersignale ψ,, und Q,_s für das Geschoß Regelkreis, dessen Regelstrecke das auf Krängung ableitet. Zum anderen können diese Steuersignale i/i,_s if-, 0 stabilisierte Geschoß 2 bildet, das seinerseits und t?,_s durch einen Operateur mittels Handlenkung über einen vorgeschalteten geeigneten Regler 1 mit gebildet werden. Dem Regler 1 fällt bei der automaden Kurssollwerten t/'is ^u"d O₁₅ beaufschlagt wird. tischen Lenkung gegebenenfalls zusätzlich die Auf-Der Regelkreis wird durch eine Rechenaggregat- as gäbe zu, eine Stabilisierung des Regelkreises herbei-(Rechner-)anordnung geschlossen, die aus den an- zuführen. Die Handlenkung des Geschosses kann in stehenden Kurs- und Geschwindigkeitsinformationen der Form durchgeführt werden, daß man die Quovon Abschußstelle, Ziel und Geschoß die Kurssoll- tienten y,_scrr/y>,i und &i_serrl9_ü bildet und sie als gewerte für das Geschoß i;'_(S(Tr und 0,_scrr berechnet. rade Zeiger auf einer Braunschen Röhre darstellt, So ist ein erstes Rechenaggregat (Rechner) 3 vorge- 3° wobei diese Zeiger ungleich lang und um den Ursehen, dem die Kurs- und Geschwindigkeitswerte ψ,, sprung eines rechtwinkligen Koordinatensystems i)„ v, des Geschosses und die Kurs- und Geschwindig- drehbar sein sollen. Auf den Achsen des rechtwinkkcitswerte y>_f, i9_r, v_f der Abschußstelle 5 eingegeben ligen Koordinatensystems des Anzeigeschirms sollen werden. Dieses Rechenaggregat (Rechner) errechnet diese Quotienten die Werte 1 haben, und zwar wird aus diesen vorliegenden Meßwerten die Winkel t/Vi> 35 zweckmäßiger der Quotient ψ,^,/ψη auf der hori- 0_rl und den Abstand s_e, Abschußstelle—Geschoß. zontalen Achse und der Quotient 9,_serrl0„ auf der Der Abstand s_c, Abschußstelle—Geschoß wird zu- vertikalen Koordinatenachse den Wert 1 haben,
sammen mit den Kurswerten 1/7, O₁. und dem Ge- Es ist sodann die Aufgabe des Operateurs, diese schwindigkeitswert v_f der Abschußstelle sowie der beiden Strichmarken in Deckung mit dem Koordi-Geschoßgeschwindigkeit v, und den in bekannter 4« natenkreuz zu halten. Um solche Manipulationen Weise (z. B. durch Sonar) ermittelten Winkeln ψ,.,,, auszuführen, kann ein Steuerknüppel vorgesehen 0„ der Peillinie Abschußstelle—Gegner einem zwei- werden, mit dem die Sollkursbefehle y,_s und #,_s ar ten Rechenaggregat (Rechner) 4 eingegeben. Dieses das Geschoß gegeben werden können.
zweite Rechenaggregat ermittelt daraus die Horizon- Auf diese Weise kann ein geschulter Operateur die tal- und Vertikalkomponente ψ_α, 0,_z des Geschoß- 45 recht umfangreiche, dreidimensionale Zieldeckungs-Zieldeckungskurses. Die Winkelkomponenten ψ_(Κ navigation durchführen und das Geschoß ins Zie und 0_eic der räumlichen Peillinie Abschußstelle—Ziel steuern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

[^m$m

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Räumliches Lenkverfahren für ferngelenkte Geschosse, insbesondere Torpedos, unter Anwendung des Zieldeckungsverfahrens, bei dem als Lenkregel in der Horizontal- bzw. Vertikalebene die Gleichungen

VWr ⁼ WtZ + ^KZ1 ('Pes ~ 'Pel)