DE977968C - - Google Patents

Description

V« =

s_ee cos 0_es

^cos e_g ^sin (v_e -

v, cos O₁ sin (y;,

(3)

ff,z = — [v,, {sin O_n cos 0_lg — cos {)., sin #_/)f cos

Stg

("/'? - V-'/J} -l· v, {cos )?, sin O_1x cos (VV-V'/J - sin 0, cos ι?,,,} j

(4)

herangezogen werden und daß die Errechnung der Kollisionskurswinkel ψ,_κ, 0_lK mit Hilfe der

Gleichungen

V₁, cos ft_g sin (,/ν - ψ_Ιη) = v, cos />_/K sin (_Ψικ - ι,',*)

(5)

v, {sin 0_IK cos i'/_(K - cos ff_tK sin #,,, cos (y>_lK - _Ψιη) j = V^ {sin j?, cos i),g — cos ;?„ sin ff_lg cos (ν« - V/*)} (6)

erfolgt; es bedeutet

V₁, die Geschwindigkeit der Abschußstelle,

VV den horizontalen Kurswinkel Abschußstelle,

O₁. den vertikalen Kurswinkel Abschußstelle,

v_g die Geschwindigkeit des Zieles,

Ψ_η den horizontalen Kurswinkel des Zieles,

ff,, den vertikalen Kurswinkel des Zieles,

v, die Geschwindigkeit des Geschosses,

ψ, den horizontalen Kurswinkel des Geschosses,

VV

Ψ,Κ

den vertikalen Kurswinkel des Geschosses, die Horizontalkomponente der Peillinie Abschußstelle— Ziel,

die Vertikalkomponente der Peillinie Abschußstelle— Ziel,
die Entfernung Abschußstelle — Ziel,
die Horizontalkomponente der Peillinie Geschoß— Ziel.

die Vertikalk,omponente der Peillinie Geschoß—Ziel,

die Entfernung Geschoß — Ziel,
den horizontalen Geschoß-Kollosionskurs, den vertikalen Geschoß-Kollosionskurs.

- v_e cos 0_e sin (_Ve - ψ,«)] (7)

ι?,ff = - [ν, (sin ff., cos /J₁.,
s_eg

— cos i>_Ä sin 0_fg cos (i/-_f — i/y,,)} -i- V₁, {cos O₁. sin 0_es cos (i,',, — y;,,,,

— sin 0_c cos "'>_fir}]

(8) sez = Vg (sin O₁, sin #,,,, + cos 0_g cos i?_re cos

— V₁, {sin !?,, sin ff_en -+- cos />,. cos i^r>,,_e cos

(9)

berechnet werden, daß zur Ermittlung der Peilwinkel Geschoß—Ziel ψ_Ιη, O_1n die Gleichungen

1 _r „ . ,

'Pis = [Vg cos O_n sin (i/v - ψ,_η)

s,_s cos £/,,

30

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit dem auf Krängung i/¹, = 0 stabilisierten Geschoß als Regelstrecke und einem vorgeschalteten Regler, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Rechenaggregat (Rechner) I (Pos. 5) vorgesehen ist, das aus den Bewegungsgrößen der Abschußstelle, der Lage der Peillinie Abschußstelle — Ziel und der Entfernung Abschußstelle — Ziel die Bewegungsgrößen des Ziels mittels der Gleichungen (7). (8), (9) errechnet, daß ein zweites Rechenaggregat (Rechner) II (Pos. 4) vorgesehen ist, das aus den Bewegungsgrößen des Geschosses und des Ziels die Lage der Peillinie Geschoß — Ziel mittels der Gleichungen (3), (4) errechnet und daß ein drittes Rechenaggregat (Rechner) III (Pos. 6) aus der Geschoßgeschwindigkeit, der Lage der Peillinie Geschoß — Ziel und den Bewegungsgrößen des Ziels der, Geschoßkollisionskurs mittels der Gleichungen (5), (6) berechnet.

Die Erfindung betrifft ein dreidimensionales Lenkverfahren für ferngelenkte Geschosse nach dem Kollisionskursprinzip. Das Kollisionskursverfahren ist ein bekanntes ebenes Verfahren zum Ins-Ziel-Führen ferngelenkter Geschosse. Beim Kollisionskursverfahren wird die Winkelgeschwindigkeit der Peillinie zwischen Geschoß und Ziel stets auf Null geregelt. Bei einer geradlinigen Bewegung des Ziels bedeutet dies, daß sich auch das Geschoß auf einer Geraden ins Ziel bewegt. Nun ist aber das ebene Kollisionsverfahren bereits bekannt, und es wurde auch bereits in anderem Zusammenhang, und zwar für das sogenannte Zieldeckungsverfahren, vorgeschlagen, das ebene Lenkverfahren in ein räumliches Verfahren zu erweitern, indem man die Lenkung in zwei zueinander senkrechten Ebenen, vorzugsweise der Horizontal- und Vertikalebene, durchführt. Die notwendigen Gleichungen zur Erkopplung der Lage der Peillinie Geschoß — Ziel wurden jedoch nicht angegeben. Da die Bewegung dieser Peillinie beliebig räumlich erfolgen soll, müssen die horizontalen Peilwinkel ι/· stets eine Funktion der vertikalen Peilwinkel 0 sein. Wenn man jedoch eine Lenkung des Geschosses in zwei getrennten, zueinander senkrechten Ebenen gemäß dem älteren Vorschlag durchführt, so führt dies zu einem aufwendigen Gleichungssystem. da man dann die Gleichungen für die Lenkung für jede Ebene getrennt angeben muß. Die Erfindung schlägt ein räumliches Kollisionsverfahren für ferngelenkte Geschosse vor, insbesondere Torpe-

tins, hei dem in bekannter Weise die Winkelgeschwindigkeit der Peillinie Geschoß— Ziel ψ_Ιι: und i7_a, auf Null geregelt wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gegnerdaten v_B, ψ,, und H„ aus den Gleichungen

.ν,.,, cos U_n
I v_a cos )7_gsin (i/'_s - v,,) - v_f cos H₁. sin (>,>,, ~- 1,V

i'>,.„ = —[v_K {sin Og cos O₁,,, — cos H, sin H₁₁,

+ V₁. {cos f>,.sin 0,.,,COs(I/>,. — i/v_s) -- sin />, cos)V,„J|

.v\,, ~" i\ {sin r'/„ sin ?'>,,,, -¹- cos O . cos >'/, . cos ('■■ ι.¹,.,.) J -- r,. {sin it. sin /»,.. ■ cos . > cos// cos

ι v',. ν,,Μ

bei chnet werden, daß zur Ermiitlun : der Peilwinke! Ge .ehoß-—Ziel i,-_u. U₁., die Gleichungen

'.,.. COS H₁,

v„ cos H, sin (i_r, <,-,.)

[i'^jsin i>„ cos //.,

cos >>._. sin />.., cos (ι, I₁-, ) i ■ \', |cos U, sin iV.j. cos (>/·, -■■ y,,,) sin U₁ cos //.., j ]

herangezogen werden und daß die Errechnung der Kollisionskurswinkel \f_n:. >t,_K mit HiIIe der Gleichungen

i\ i.os iV„ sin {tfig -■■ i/'_(e) ~ v, cos H_iK sin (v_:iv - ',·,■,)

•.'_: ; /in /',, cos ι''_(ί cos \r_IK sin /V,,, cos (ψ_ιΚ i,-_(a); -v_t i sin >'/,, cos /»,„ cos ι'Λ. sin )V,_ cos (ι,-. y,.)_;

<;r!''-li;t.

^v>'eiie; wild erfindungsi;emiilA eine Anordnung /ur Ou;. ΊίϋΙιπιπμ des räumlichen Kollisionskursverl'ahi ;.■!■■ \!)riieschl.'igen. die aus einem geschlossenen Re-Li-vr. :-:.-is liesteht. wobei dem die Regelstrecke dar- s^:·.' nden CieschoB ein Regler \ orgesehaltet und der Ki". ''!kreis iib'T eine RechenL!ggref.ai-(Rechner-) .η ^:iiiuiiii: gesciilossen r.l. die die Kollisionskurs-WiUK!.] ', _lK. it._K ;'us den l$ewej;ungsgröl.'en der Ab- -.i ''-.iLrUelh.'. des Ziels und des Geschosses sowie au> υ-¹ nlteruiing AbscluiKst-.Mle --- Ziel ermittelt.

',ι. eifindiingspemäf.tc räumliche Kcllisionskurs ■ .· iiireii und eine Anordnung /.iir Durchführung ^;i \ ertihreiis werden an Hand der Zeichnungen K- 'r.rieben. l's zeigt

■ ' i' 1 eine ebene Gefcclv.ssiUution. ^v: sie hei ■··.!■■ ι Lenkung nach dem Kollisinnsverfahren >.πι Iie-.Ί,

ι i g. 1 eine Anordnung zur Durchführung des er-Im iungsgemaBcn Verfahrens.

η 1'"Ig I ist die Zeichenebene mit der Horizontal· benc identisch. Die Winkel in der Hori/ontalel"¹ in werden mit i/- bezeichnet und alle rechtswei send gegen tin" Nordrichtung vermessen. Auf dii Darstellung der Winkel H der Vcrtikalcbcne wurdder Cibcrsichtlichkcit wegen verzichtet; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß alle Winkel iV von der Ho ii/nntalebene nach unten vermessen werden.

Mit den Punkten /·.', '/" und Cl werden die Abschußsti.'lle. das GescSioß und das Ziel bezeichnet. T' und ir' bezeichnen clic Lage des Geschosses und des Ziels zu einem spateren Zeitpunkt. Bei einer Steuerung des Geschosses T in der Weise, daß die Winkelgeschwindigkeit '/'',s der Peillinie Geschoß — Ziel immer gleich Null ist und die gleiche Bedingung für die Vertikalwinkclgeschwindigkeit H₁₁, erfüllt ist. kommt das Geschoß T im Kollisionspunkt KV mit dem Ziel G zur Kollision, wie man F i g. 1 entnehmen kann. Die Bewegung der Punkte E, T und G

ίο ist nach Größe und Richtung in Form der Geschwiniligkcitsvekioren m,., m_T und o>_e eingetragen. Ebenso sind die Winkel für die gegenseitige Lage der Punkte und die Entfernungen .S',„ S₁₁, zwischen Abschußstelle und Ziel bzw. Geschoß und Ziel eingetragen.

Da der Kollisionskurs zwischen dem Geschoß T und dem Ziel G durch die Winkelgeschwindigkeit de Peillinie Geschoß— Ziel identisch gleich Null erfüllt ist und die räumlich' Bewegung einer solchen Peillinie üblicherweise in eine horizontale Kompo-

2c nente ν und eine vertikale Komponente U zerlegt isr. müssen tür das räumliche Kollisiciskursverfahren !'olücnde Bedingungen erfüllt sein:

^J5 /i,_ ^O (2)

Die Erfindung ».ibt dafüi dir verkoppelten DiITerentialgleiehunuen

I₁'-.. -■- [v cos /Λ. sin (ι,·_. i/'_(i;)

Λ, , COS H,

ν, cos H₁ sin (v, ', , j]

!>,,, — [v_t, [sin i) cos D_n.

Sio

cos lt.. sin /'... cos (ι,-, 1/.,) \ ■ \\ [ens H₁ <\n !>. cos 11, , ',·,·■ )
sin /.', co·. //. J I

:ir,. die e·. gestalten, die Winkelgeschwindigkeit der Pci !linie im Raum /u bestimmen. I'nter Anwendung »·^Γ) der Glcichuneen (I). H) ergehen sich die Kollision·- bedingungen

r, Isin ti _h cos ,I₁
i¹, jsin'''^, cos

H_!h sin /' ci>^v ('i'tK '>'■. '' ι.os ■» sin //,., cos (ι,·. ',-,.

''■' 111 denen y, ·, ,, und //, ii_n% die gesuchten Kolli-Mons-Kiirswinkel des C'ieschosses darstellen.

Zur Berechnung tier Koliisions-Kurswinkcl aus den Kollisionsbedingunger, (5) und (6) benötigt man

, außer den Peilwinkclii Geschoß—- Ziel 1,'.,,, H₁.,. die

on * <r« 's

;ms den Gleichungen (3) un-J (4) berechnet werden. ime'n die Zieldaten \ . ι,-,. und H... Hierzu werden die verkoppelten DiITercntialgleichungen

'-,t |i'„cos i'/_L sin(v„ V,..)

.v,_t, cos H₁.,

v, cos 1V₁ sin (ι/·,, ν,:)! J)

lieg -■ [>·„ {sin O₁. cos I)₁₁,

Seg

— cos i7_K sin f?_rp cos (ψ_κ '/Vc)!

4 ν,, {cos O₁, sin «,,„, cos (ι/·,. - ι/-,.,)

— sin /),. cos >?,,,, H (8)

.ν,,,, = v,, {sin O_s sin iV,,_s + cos i?_s cos fJ_fe cos

(•/'κ - '/Vf)I

— V₁, {sin i)_r sin //,.,, -t- cos O₁, cos i7_t._c cos

herangezogen. Diese Gleichungen beschreiben die zeitliche Änderung der Peillinie Abschußstelle — Ziel. Wie man aus ihnen entnehmen kann, ist es auch erforderlich, die Entfernung von der Abschußstelle zum Ziel zu bestimmen, was nur mittels aktiver Orlungsmittel geschehen kann. Wegen der Verratsgefahr stellt dies einen bekannten Nachteil des Kollisionskursverfahrens dar. Dagegen ist es ein Vorteil dieses Verfahrens, daß man kürzeste Geschoßlaufzeiten erzielt.

Die oben aufgeführten Gleichungen beschreiben den allgemeinsten Fall eines dreidimensionalen Lenkverfahrens; d. h. sowohl die Abschußstelle als auch das Ziel führen beliebige, räumliche Bewegungen aus. Es liegt auf der Hand, daß sich vereinfachte Lenksituationen, beispielsweise wie sie sich durch eine ruhende Abschußstelle oder auch durch ein vielleicht ebenes Lenkproblem ergeben, ebenfalls durch obige Gleichungen beschrieben werden, wenn man entsprechende Größen in diesen Gleichungen zu Null annimmt.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Lenkverfahrens.

Diese Anordnung besteht aus einem über eine Rechenaggregat-(Rechner-)anordnung geschlossener Regelkreis, in dem das auf Krängung y>, -- O stabilisierte Geschoß 2 die Regelstrecke darstellt.
Der Regelstrecke 2 ist entweder eine Handlenkunj oder eine Automatik (Position I) vorgeschaltet. Die Handlenkung kann beispielsweise durch einen Operateur an einem Sichtschirm erfolgen, wobei diesel die Aufgabe hätte, gerade Zeiger auf einer Braun-

ίο sehen Röhre, die die Quotienten vWv'ii bzw. i>,_Kj0, repräsentieren, mit dem Koordinatenkreuz in Dek kung zu bringen, was einem Wert der beiden Quotienten von 1 entspräche. Im Falle der Automatil· wird der Soll-lstwert-Verglcich elektronisch erfol gen und gegebenenfalls eine zusätzliche Bedämpfunf (Regler) des Kreises stattfinden. Außer den Geschoß-Istwerten v'ii und O₁₁, die das Geschoß laufend rückmeldet und die somit dem Regler zur Verfügung stehen, ist eine zusätzliche Errechnung des Geschoß-

ao kurs-Sollwertes, hier der Geschoßkollisionskurse ψ_η und &_IK erforderlich.

Hierzu ist ein erstes Rechenaggregat I (Position 5 vorgesehen, das mit den an der Abschußstelle 3 vorliegenden Werten v_e, y>_r, &_e, j„, ψ,_κ und O_CI die

S5 Zieldatui ν,,"!/¹,, und O_x unter Anwendung der Glei chungen (7), (8) und (9) berechnet. Ein zweite; Rechenaggregat (Rechner) II (Position 4) errechne mit Hilfe der Gleichungen (3) und (4) aus den Ge schoßkurs- und Geschwindigkeitswerten ψ,, O₁ und ν und den Zieldaten y_e, O₁, und v, die Lage der Peil linie Geschoß—Ziel y,,,, i/,_s im Raum. Es ist sodanr die Aufgabe einer, dritten Rechenaggregats (Rech ners) III (Position 6), aus der Geschoß-Geschwindig kcit v„ den Winkeln der Peillinie Geschoß—Ziel ψ_1κ 0,_t und den Zieldaten ψ_κ, i?_e, v_K den Geschoß—KoI lisionskurs if_IK und f)_IK mit den Kollisionsbedingun gen (5) und (6) zu berechnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Räumliches Kollisionskursverfahren für ferngelenkte Geschosse, insbesondere Torpedos, bei dem jn bekannter Weise die Winkelgeschwindigkeit der Peillinie Geschoß — Ziel ψ,_ε und ff_lg auf Null geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegnerdaten v_t, ip_e und Q₁, aus den Gleichungen