Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur von dynamischen
Geschützfehlern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.
Bei Geschützen, insbesondere solchen hoher Kadenz, werden die Geschützstruktur und das
Waffenrohr beim Schiessen von Seriefeuer durch grosse Kräfte dynamisch stark beansprucht.
Vor Beginn eines Seriefeuers wird das Waffenrohr zwar auf ein Ziel bzw. auf einen
Ort, in welchem die abzufeuernden Projektile mit dem Ziel zusammentreffen, gerichtet, aber
aus den während des Seriefeuers wirkenden Kräften resultiert unter anderem eine unkontrollierte
räumliche Bewegung des Waffenrohr-Mündungsbereiches, durch welche Schussabgangsfehler
und eine Verminderung der Trefferwahrscheinlichkeit verursacht werden. Solche
Fehler werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als dynamische Geschützfehler
oder Mündungsrichtungsfehler bezeichnet.
Da für dieses Problem bis anhin keine brauchbare Lösung zur Kenntnis gebracht wurde, wird
die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, ein präzises, effizientes Verfahren und eine wirtschaftlich
vorteilhafte und feldtaugliche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen,
mittels welchen die genannten Fehler vermieden oder mindestens stark reduziert
werden und eine grössere Treffwahrscheinlichkeit erreicht wird.
Diese Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Patentansprüchen 1 und 4 angegebene
Erfindung.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der erfindungsgemässen
Vorrichtung sind durch die Patentansprüche 2 bis 3 bzw. 5 bis 6 definiert.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren findet während eines Seriefeuers eine Messung
der Bewegung des Mündungsbereichs des Waffenrohres, kurz des Waffenrohr-Mündungsbereiches,
statt. Die hierbei gewonnenen Messsignale werden verwertet, um eine Korrektur
der ursprünglichen Richtung des Waffenrohres durchzuführen, bzw. um die Stellung des
Waffenrohres, das heisst seine Elevation und sein Azimut, so zu verändern, dass die Bewegung
des Waffenrohr-Mündungsbereiches kompensiert wird. Auf diese Weise können
Schussabgangsfehler vermieden werden.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist am Waffenrohr im Waffenrohr-Mündungsbereich
eine Winkelmesseinrichtung angeordnet, welche zwei Messglieder aufweist, die in einer
Ebene quer zur Längsachse des Waffenrohres um 90° zueinander versetzt sind.
Mit der Erfindung werden dynamische Geschützfehler bzw. dynamische Mündungsrichtungsfehler
aktiv kompensiert, so dass eine kleinere Ablage und damit eine grössere
Treffwahrscheinlichkeit erreicht werden.
Insbesondere in einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Winkelmesseinrichtung
durch zwei Messglieder gebildet, von denen jedes einen Faserkreisel aufweist.
Kurz vor der Auslösung des Seriefeuers werden die Faserkreiselwinkel mit den Coderwinkeln
des Geschützes abgeglichen. Während des Seriefeuers erfolgt die Messung der Bewegung
des Waffenrohr-Mündungsbereiches, indem die Abweichungen der gemessenen Faserkreiselwinkel
von den Coderwinkeln laufend festgestellt werden. Gemessen werden somit
Abweichungen der Richtung der Waffenrohr-Mündung von der ursprünglich bestimmten und
eingestellten Soll-Richtung. Die so gewonnenen Messsignale werden, nachdem sie Umrechnungen
unterzogen wurden, zur Regelung der Antriebe verwendet, welche zum Richten
des Waffenrohres vorgesehen sind.
Als besondere Vorteile der Lösung mit Hilfe von Faserkreiseln sollen die folgenden genannt
sein:
- Das Messprinzip ist vorteilhaft, da durch die Messung die tatsächlichen Raumwinkelfehler
des Waffenrohr-Mündungsbereiches ermittelt werden.
- Die Messung ist unabhängig von äusseren Einflüssen.
- Die verwendeten Messglieder sind verhältnismässig preisgünstig und robust; sie weisen
keine beweglichen Teile auf, verschmutzen nicht und unterliegen keinen äusseren Einflüssen.
- Vor der eigentlichen Messung durchzuführende Eich- oder Ausrichtvorgänge sind problemlos
durchführbar.
- Die angestrebte Korrektur der dynamischen Geschützfehler bzw. Mündungsrichtungsfehler
kann laufend von Schuss zu Schuss erfolgen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit
der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Geschütz mit einem Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung in
vereinfachter perspektivischer Darstellung und
- Fig. 2
- ein Blockschema der erfindungsgemässen Vorrichtung in vereinfachter
Darstellung.
In der Fig. 1 ist ein insbesondere für schnelles Seriefeuer geeignetes Geschütz 1 dargestellt.
Im Bereich einer Waffenrohr-Mündung 3 eines Waffenrohres 2 des Geschützes 1 ist eine
Messvorrichtung, umfassend ein erstes Messglied 4 und ein zweites Messglied 5, angeordnet,
welche in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Waffenrohres 2 des Geschützes 1
um 90° zueinander versetzt sind. Eine Versetzung von 90° ist besonders vorteilhaft, aber es
sind auch Versetzungen um kleinere Winkel als 90° möglich. Im weiteren ist es zwar besonders
vorteilhaft aber nicht zwingend, die Messglieder 4, 5 in Richtung der Längsachse des
Waffenrohres 2 nicht gegen einander zu versetzen.
Das erste Messglied 4 ist einem Antrieb für die Schwenkung des Waffenrohres 2 zur Einstellung
der Elevation und das zweite Messglied 5 einem Antrieb für die Schwenkung des
Waffenrohres 2 zur Einstellung des Azimuts zugeordnet; hierbei handelt es sich um die Antriebe,
die ohnehin an solchen Geschützen zum Richten des Waffenrohres in Elevation λ und
Azimut α vorhanden sind und die daher nicht näher dargestellt und beschrieben sind.
Die Messglieder 4 und 5 haben den Zweck, die Bewegung der Mündung des Waffenrohres 2
während eines Seriefeuers zu erfassen und in elektrische Messsignale bzw. Ausgangssignale
umzuwandeln. Jedes der Messglieder 4, 5 weist einen Faserkreisel auf, der nach
dem Messprinzip der Kreiselmessung arbeitet.
Ein Faserkreisel besteht im Wesentlichen aus einem Ring-Interferometer, in dem von einem
Laser erzeugte Strahlen entgegengesetzt umlaufen und miteinander interferieren, wobei der
Ring für den Strahlenverlauf aus einer Anzahl von Windungen einer Glasfaseranordnung
gebildet wird, in welche der vom Laser erzeugte Strahl eingekoppelt wird. Wenn ein solches
Ring-Interferometer um eine Achse rechtwinklig zur Ebene des Strahlenganges angeordnet
wird, so tritt, wie vom Sagnac-Versuch her bekannt, ein Wegunterschied der gegenläufigen
vom Laser emittierten Strahlen und damit eine Verschiebung der von diesen erzeugten Interferenzstreifen
bzw. eine Änderung des Interferenzmusters ein. Diese Änderungen des
Interferenzmusters werden von einem Detektor erfasst und als Ausgangssignale in Form von
Drehraten bzw. Winkeländerungen abgegeben. In anderen Ausbildungen von Faserkreiseln
wird der sich zwischen den gegenläufigen Strahlen einstellende Doppler-Effekt zur Ermittlung
der Winkeländerungen benutzt.
Die Messeinrichtung ist mit einer Regelungseinrichtung verbunden. Gemäss Fig. 2 ist das
Messglied 4 mit einem ersten Eingang e1 einer ersten Regelungseinheit 10 verbunden. Die
Regelungseinheit 10 ist ausgangsseitig über Leitungen R, S, T mit einem Motor 11 des einen
Antriebs, nämlich desjenigen für die Schwenkung des Waffenrohres 2 in vertikaler Richtung
bzw. zur Einstellung der Elevation in Verbindung. Der Motor 11 ist direkt verbunden mit einem
Resolver 12, weiter über ein Planetengetriebe 13 mit einer Last 14, welche den zu bewegenden
Teile des Geschützes 1 entspricht, und weiter über ein Messgetriebe 15 mit einem
Encoder 16. Der Resolver 12 ist an einem zweiten Eingang e2 der Regelungseinheit 10
angeschlossen, und der Encoder 16 ist an einem dritten Eingang e3 der Regelungseinheit 10
angeschlossen. Über einen vierten Eingang e4 und einen fünften Eingang e5 werden der
Regelungseinheit 10 eine Referenz-Geschwindigkeit bzw. eine Referenz-Position zugeführt.
Im Schiessbetrieb werden die Drehraten des Messgliedes 4, vom Resolver 12 erzeugte Informationen
über die aktuelle Position des Rotors des Motors 11, vom Encoder 16 erzeugte
Informationen über die aktuelle Position einer Wiege bzw. Laffette des Geschützes 1, die
Referenz-Geschwindigkeit sowie die Referenz-Position in der Regelungseinheit 10 derart
verarbeitet, dass die Drehzahl des Motors 11 entsprechend der via die Leitungen R, S, T
eingegebenen Informationen geändert und so die Stellung des Waffenrohres 2 beeinflusst
und damit die Bewegung der Waffenrohr-Mündung 2 kompensiert werden kann.
Der weitere Antrieb, der für die Schwenkung des Waffenrohres 2 zur Einstellung des Azimuts
vorgesehen ist, wird mittels einer weiteren, nicht dargestellten Regelungseinrichtung
gesteuert, die der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Regelungseinheit 10 ähnlich ist.
Kurz vor Auslösung des Seriefeuers des Geschützes 1 werden Faserkreiselwinkel der
Messglieder 4 und 5 mit den Coderwinkeln des Geschützes 1 abgeglichen. Während des
Seriefeuers werden die Abweichungen der Faserkreiselwinkel von den Coderwinkeln in der
Regelungseinheit 10 ausgewertet und zur Regelung der Antriebe für die Schwenkungen des
Waffenrohres 2 verwendet.