NL8204706A

NL8204706A - Geintegreerd wapen-vuurleidingssysteem.

Info

Publication number: NL8204706A
Application number: NL8204706A
Authority: NL
Original assignee: Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date: 1982-12-06
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1984-07-02
Also published as: JPS59109795A; US4579035A; NO163117B; DE3379073D1; NO163117C; NO834465L; EP0111192A1; AU2180683A; CA1222807A; EP0111192B1; JPH0425478B2; AU560981B2

Description

' "^1 *-*- .:... —* :

Geïntegreerd wapen-vuurleidingssysteem

De uitvinding heeft betrekking op een geintegreerd wapen-vuurleidingssysteem met doelzoek- en volgmiddelen, waarbij de geschutstoren draaibaar is rond een loodrecht ten opzichte van 5 een eerste referentievlak georienteerde as en waarbij het geschut zwenkbaar is om een evenwijdig aan dat referentievlak lopende as.

Van een dergelijk type geintegreerd wapen-vuurleidings-systeem zijn velerlei uitvoeringsvormen bekend, welke zich alle kenmerken door een separate opstelling van de doelzoek- en 10 volgmiddelen ten opzichte van de geschutstoren met geschut.

In het geval, dat het eerste referentievlak wordt gevormd door het scheepsdekvlak als fundatievlak van de geschutstoren heeft genoemde opstelling het bezwaar, dat de in het aardvaste coördinatenstelsel gemetenrelatieve positie van de geschutstoren met 15 geschut ten opzichte van de doelzoek- en volgmiddelen als gevolg van scheepsvervorming en uitlijnfouten, welke zich continue wijzigen, voortdurend aan variatie onderhevig is.

Door genoemd probleem is de bruikbaarheid van een geintegreerd wapen-vuurleidingssysteem van het in de aanhef om-20 schreven type met name bij bestrijding van zeer snel bewegende doelen met een klein effectief oppervlak zeer gering, hetgeen als een nadeel van genoemd wapen-vuurleidingssysteem kan worden aangemerkt.

De uitvinding beoogt een geintegreerd wapen-vuurleidings-25 systeem van de in de aanhef omschreven soort te verschaffen, waarbij aan bovengenoemde bezwaren in verregaande mate wordt tegemoetgekomen, en waarbij de bruikbaarheid van het systeem in bovengenoemde omstandigheden sterk toeneemt.

Een zeer voordelige en alleszins gunstige uitvoering 30 van een geintegreerd wapen-vuurleidingssysteem van het in de aanhef omschreven type wordt verkregen, indien overeenkomstig de uitvinding bij een wapen-vuurleidingssysteem van dit type de doelzoekmiddelen drie-assig op de geschutstoren zijn aangebracht en twee-assig ten opzichte van een tweede referentievlak zijn gestabiliseerd, in 35 combinatie waarmede de doelvolgmiddelen meer-assig op het geschut staan opgesteld.

8204706 • > - 2 -

Het wapen-vuurleidingssysteem overeenkomstig de uitvinding biedt voorts de mogelijkheid het geheel tot een complete, op zichzelf staande eenheid, zowel in constructief alswel in operationeel opzicht uit te voeren, hetgeen van bijzonder belang 5 is met name bij een snelle uitwisseling van een defect wapen-vuurleidingssysteem en ter verkrijging van een volledig autonoom werkzaam wapen-vuurleidingssysteem.

De uitvinding zal nu nader aan de hand van bijgaande figuur worden toegelicht, welke een mogelijke uitvoeringsvorm van 10 een geïntegreerd wapen-vuurleidingssysteem overeenkomstig de uitvinding weergeeft.

Het wapen-vuurleidingssysteem uit bijgaande figuur toont een schematische opstelling van een geschutsinrichting 1, waarop doelzoek- en volgmiddelen 2A resp. 2B zijn aangebracht.

15 Het geschut 3 van de geschutsinrichting 1 bezit een zwenkmogelijk-heid om twee loodrecht op elkaar geplaatste assen 4 en 5, waarbij as 4· loodrecht op een eerste referentievlak 6 is opgesteld, terwijl as 5 evenwijdig aan dit vlak 6 in de geschutstoren 7 van de geschutsinrichting 1 is opgenomen. Bij een geschutsopstelling 20 op een schip wordt het eerste referentievlak 6 gevormd door het draagvlak van de op het scheepsdekvlak opgestelde fundatie-eenheid van de geschutstoren 7, zodat as k een zwenkbeweging van het geschut 3 in bakshoek en as 5 een zwenkbeweging van het geschut 3 naar een opgegeven richthoek mogelijk maakt.

25 De doelzoek- en volgmiddelen 2A resp. 2B kunnen op verschillende manieren zijn samengesteld. In een radaruitvoering kunnen de doelzoekmiddelen 2A een zoekradar met rondzoekantenne 8 en de doelvolgmiddelen 2B een volgradar met volgantenne 9 omvatten, terwijl deze middelen in een optische uitvoering een 30 infra-rood detectie-eenheid resp. een TV-eenheid met laserafstands-detector 10 kunnen omvatten. Het is ook mogelijk een combinatie van zowel optische- als radarmiddelen toe te passen ter verkrijging van de doelzoek- en volgmiddelen 2A resp. 2B.

In de weergegeven uitvoeringsvorm van een wapen-vuur-35 leidingssysteem zijn de doelvolgmiddelen 2B op het geschut 3 geplaatst en bezitten een zwenkmogelijkheid om twee loodrecht op 8204706 βΡΡ------ - __ - 3 - elkaar geplaatste assen 11 en 12, waarvan as 11 loodrecht staat op het vlak door as 5 en de zielas van het geschut 3, terwijl as 12 loodrecht staat op het vlak door as 11 en de zielas van het geschut 3. Naast deze twee-assige opstelling is het ook mogelijk 5 een drie-assige opstelling voor de doelvolgmiddelen 2B te benutten.

Oe doelzoekmiddelen 2A daarentegen zijn aangebracht op een met de geschutstoren 7 verbonden zuil 13 en dienen een zoek-beweging uit te voeren in een tweede, vast referentievlak waarvoor doorgaans een aan het aard- of zeeoppervlak gekoppeld referentie-10 vlak ter plaatse van het wapen-vuurleidingssysteem wordt gekozen.

In het geval de doelzoèkmiddelen 2A een rondzoekradar met antenne 8 omvatten is antenne 8 drie-assig, d.w.z. onder tussenkomst van een drietal assen 14, 15 en Ié op de geschutstoren 7 aangebracht.

Hiervan stelt as 14 een evenwijdig aan as 4 opgestelde rotatie-as 15 voor, hetgeen een rondzoekbeweging met antenne 8 mogelijk maakt.

As 15 wordt gedragen door de rotatie-as 14 en staat daar loodrecht op, waardoor de antenne 8 in staat wordt gesteld zich evenwijdig aan het aard- of zeeoppervlak of tweede referentievlak te richten.

As 16 wordt gedragen door as 15 en staat daar loodrecht op.

20 Dit stelt de zoekantenne 8 in staat binnen zekere grenzen een zwenkbeweging in elevatie uit te voeren om aldus met de radar-bundel het aard- of zeeoppervlak en het luchtruim tot een zekere elevatie af te tasten. De assen 15 en 16 zijn onontbeerlijk voor de daarbij vereiste stabilisatie van de antenne 8 naar hellings-25 hoek en dwarshellingshoek van het scheepsdek ten opzichte van het aard- of zeeoppervlak als gevolg van de optredende rol- en stamp-bewegingen van het voer- of vaartuig. De drie-assige opstelling van de radarzoekantenne 8 is op zich bekend uit het standaardwerk van W.M. Cady, M.B. Karelitz en L.A. Turner: "Radar Scanners and 30 Radomes", MIT Radiation Laboratory Series, Vol. 26, McGrawHill Book Co., New Vork. De vereiste stabilisatie is mogelijk met behulp van een enkelvoudige, op de fundatie van de geschutstoren 7 aangebrachte en op het noorden georienteerde stabilisatie-eenheid 17 met behulp waarvan de kompashoek, de hellingshoek en de dwarshoek 35 worden bepaald. In plaats van genoemde stabilisatie met een enkelvoudig referentieplatform is ook een stabilisatie van de doelzoek- 8204706 - 4 - « > middelen 2A mogelijk, waarbij een centrale stabilisatie-eenheid 18, welke doorgaans in het scheepscentrum staat opgesteld, grove informatie produceert voor wat betreft de hellingshoek en de dwars-hellingshoek van het scheepsvlak ter plaatse van eenheid 18, 5 alsmede definitieve informatie omtrent de kompasrichting, terwijl de op de geschutstoren 7 geplaatste eenheid 17 als een locale stabilisatie-eenheid ter aanvulling van de grove informatie nog nauwkeurigere informatie levert omtrent de eventueel nog aanwezige helling en dwarshelling als gevolg van de elastische deformatie-10 verschijnselen tussen de geschutstoren 7 en de 'ter plaatse van de centrale stabilisatie-eenheid 18 aanwezige scheepsdelen. De met de stabilisatie-eenheid 17 (en zonodig eenheid 18) verkregen fout-spanningen omtrent de hellingshoek en dwarshellingshoek worden een servostuureenheid 19 aangeboden, hetgeen een in elevatie 15 gedefinieerde rondzoekbeweging van de zoekantenne 8 om de assen 15 en 16 mogelijk maakt.

De gedetecteerde doelssignalen worden in de ontvang-eenheid van de doelzoekmiddelen 2A verwerkt tot videosignalen.

Deze videosignalen bevatten informatie omtrent azimuth (φ), 20 afstand (r) en snelheid (v) en zo mogelijk grove informatie over elevatie (ε) van de gedetecteerde doelen. De verdere verwerking van deze signalen geschiedt in een op deze middelen 2A aangesloten eerste videoverwerkingseenheid 20, waarin, na een aldaar uitgevoerde coördinatentransformatie van de aangeboden videosignalen 25 naar een aan het aard- of zeeoppervlak gekoppeld coördinatenstelsel met behulp van de door het kompas (K) en de stabilisatie-eenheid 17 verwerkte gegevens, een aantal verwerkingsfasen met betrekking tot deze videosignalen opeenvolgend worden uitgevoerd. Deze fasen hebben onder andere betrekking op de video-extractie 30 ter verkrijging van een selectie van de aangeboden hoeveelheid videosignalen, de plotprocessing voor de vorming van videoclusters uit de met de selectie verkregen videosignalen, de correlatie en associatie van de in opeenvolgende antenneomwentelingen verkregen videoclusters en op grond van de daarmee verkregen resultaten de 35 baangeneratie van deze doelen, en tenslotte de dreigingsevaluatie voor het op grond van positie, baanbeweging, snelheid en type van 8204706 , .............pm «...............................«** - 5 - de gedetecteerde objecten opstellen van een rangschikking van de te beschouwen doelen, aan de hand waarvan doelsselectie ten behoeve van de alsdan door de doelvolgmiddelen 2B aan te vangen acquisitie-en volgfase plaats vindt.

5 Zodra de baangeneratie van het geprevaleerde doel een betrouwbaar resultaat heeft opgeleverd, kan het vuurleidingssysteem overgebracht worden naar de acquisitiefase (A), waarbij de volg-middelen 2B en een daarop aangesloten tweede videoverwerkings-eenheid 21 in de operationele toestand worden gebracht. De om-10 zetting naar de acquisitiefase (A) wordt verzorgd door een centraal regelorgaan 22, welke daartoe van de eerste videoverwerkingseenheid 20 een signaal ontvangt. Hierop produceert de regeleenheid 22 een eerste schakelsignaal (P), waarmede een schakeleenheid 23 in de verbinding tussen de eerste en de tweede videoverwerkingseenheid 15 20 en 21 wordt gesloten. Een continue toevoer van recent verkregen gegevens omtrent de positie (afstand r en azimuth φ) van het geprevaleerde doel kan dan plaats vinden. Bij de doorlopend bijgehouden afstand- en azimuthwaarde dienen de doelvolgmiddelen 2B een elevatiezoekslag uit te voeren.

20 Ofschoon de azimuthwaarde (φ) in een aan het aard- of zeeoppervlak gekoppeld coördinatenstelsel vastgesteld is, dient de elevatiezoekslag van de volgmiddelen 2B wel in het aan het scheepsdek gekoppelde en volgens de koerslijn geörienteerd coördinatenstelsel plaats te vinden. Hiertoe wordt door de tweede video-25 verwerkingseenheid 21 steeds de nieuwste azimuthwaarde tesamen met een monotoon toenemende elevatiewaarde een coördinatentransformatie-eenheid 24 toegevoerd, welke aan de hand van de door het kompas (K) en de stabilisatieeenheid 17 te leveren gegevens omtrent koers, rol-, stamp- en glerbeweging van het schip de bijbehorende bakshoek 30 B n en vluchthoek E vaststelt. m'2 m'2

Daar in de acquisitiefase (A) de volgmiddelen 2B op het geschut 3 gearreteerd staan, moet een op de geschutsinrichting 1 werkzame servostuureenheid 25 zorgdragen voor de vereiste hoek-beweging van het geschut 3 met de volgmiddelen 2B om de assen 4 en 5.

35 Hiertoe is in de verbinding tussen de transformatieeenheid 24 en de \ 8204706 - 6 - servostuureenheid 25 een schakeleenheid 26 aanwezig, welke in de acquisitiefase in de in de figuur weergegeven stand is geplaatst.

De werking van deze schakeleenheid 26 wordt verzorgd door het centrale regelorgaan 22, welke daartoe een tweede schakelsignaal Q 5 genereert.

Bij doelsdetectie geeft de tweede videoverwerkings-eenheid 21 een stuursignaal C^ af aan het centrale regelorgaan 22, waarna het eerste schakelsignaal afvalt (P). Het tweede schakelsignaal (Q) daarentegen blijft gehandhaafd. Het vuurleidingssysteem 10 komt nu in de volgfase (T), waarbij de tweede videoverwerkings- eenheid 21 op grond van de met de volgmiddelen 2B gemeten hoekfouten (B en f(E een nieuwe doelspositie bepaalt ten behoeve van m c m c de servostuureenheid 25 ter verkrijging van een correcte volg-beweging met het geschut 3 en de doelvolgmiddelen 2B. Op basis van 15 de, op deze hoekfouten gecorrigeerde meetbakshoek B^ en meetvlucht- hoek E zal na een coördinatentransformatie naar het aan het m c aardoppervlak gekoppelde coördinatenstelsel de positie en de baan-beweging van het te volgen doel door de tweede videoverwerkings -eenheid 21 worden bijgehouden en zal een op deze eenheid 21 aange-20 sloten vuurleidingsgenerator 27 op grond van de toegevoerde gegevens omtrent de baanbeweging van het te volgen doel een tijdsgetrouwe bepaling van het schootspunt worden uitgevoerd. Dit schootspunt zal na het uitvoeren door de vuurleidingsgenerator van de nodige correcties, onder andere met betrekking tot de windsnelheid, 25 barometerdruk, soort munitie en voorts na toepassing van een coördinatentransformatie resulteren in het richtpunt van het geschut met aan het scheepsdek gerefereerde hoekwaarden B^^ en Εγ'2·

Is het te volgen doel eenmaal binnen schootsbereik 30 gekomen, dan genereert de tweede videoverwerkingseenheid 21 ten behoeve van het centrale regelorgaan 22 een stuursignaal ten teken dat de richtfase (D) van het geschut een aanvang kan nemen.

Toevoer van stuursignaal naar het centrale regelorgaan 22 heeft tot gevolg dat het tweede schakelsignaal Q zal afvallen, waardoor 35 schakeleenheid 26 in de niet-aangegeven stand in de figuur wordt gebracht, en derhalve de richtwaarden en E^ van de vuur- 8204706 ................ -----1 - 7 - leidingsgenerator 27 naar de servostuureenheid 25 worden toegevoerd voor sturing van het geschut om de assen 4 en 5.

Als gevolg van de eigen beweging van de geschuts-inrichting 1 gedurende de richtfase (D) kunnen de volgmiddelen 2B 5 voor het blijven volgen van het doel niet langer in een ge- arreteerde toestand op het geschut 3 worden gehouden, maar zullen zij onder gebruikmaking van een eigen servostuureenheid 28 zelfstandig een beweging om de assen 11 en 12 gaan uitvoeren.

Deze beweging dient ten opzichte van de geschutsinrichting 1 te \ 10 worden uitgevoerd, waartoe in de coördinatentransformatie-eenheid 24 de verschilhoeken Bm»2*®r'2 en Em'2"^r'2 worden bePaald·

De hierbij gewenste overdracht van gegevens over de richtcoördinaten van het geschut 3 door de servostuureenheid 25 naar de coördinaten-transformatieeenheid 24 vindt plaats via een schakeleenheid 29 en 15 wel slechts gedurende de tijd dat het tweede schakelsignaal is afgevallen (U).

De uitgangswaarden van de coördinatentransformatie-eenheid 24 dienen in de richtfase (D) ter beschikking te komen van de servostuureenheid 28 van de volgmiddelen 2B. Hiertoe is in de 20 benodigde verbinding tussen de coördinatentransformatieeenheid 24 en de servostuureenheid 28 een schakeleenheid 30 opgenomen, welke gedurende de tijd dat het tweede schakelsignaal is afgevallen ((ï) de gegevensoverdracht van de coördinatentransformatieeenheid 24 naar de servostuureenheid 28 toelaat. Na een zekere tijdsduur 25 volgend op de aanvang van de richtfase (D) zal het geschut in werking worden gesteld.

Ook tijdens de richtfase (D) blijven de doelzoek-middelen 2A en de daarop aangesloten eerste videoverwerkingseenheid 20 operationeel, waardoor na bestrijding van het reeds gevolgde 30 doel direct op grond van een inmiddels door deze videoverwerkingseenheid uitgevoerde dreigingsevaluatie de baaninformatie van het hierna te volgen doel aan de tweede videoverwerkingseenheid 21 kan worden overgedragen ten behoeve van een volgende acquisitie-, volgen richtfase.

35 De overgang van de acquisitiefase (A) naar de volgfase (T) geeft tot gevolg, dat het geprevaleerde doel uit de rang- 8204706

W

- 8 - schikking verdwijnt, die aan de hand van een dreigingsevaluatie is opgemaakt. De overige doelen schuiven derhalve een plaats in deze rangschikking op hetgeen na toevoer van het stuursignaal C^ naar de eerste videoverwerkingseenheid 20 gebeurt. Hierbij moet 5 worden voorkomen, dat direct daaropvolgend, dat wil zeggen, gedurende de tijdsduur, dat nog de acquisitievolg- of richtfase van het te volgen doel aan de gang is, gegevens van het volgende doel worden overgedragen. Derhalve zal slechts wanneer het doel met succes is bestreden (hetgeen aan de hand van de signaal-ruis-10 verhouding of visueel kan worden nagegaan),of het doel buiten de voor het volgen geldende afstand is gekomen, of de volgmiddelen 2B nog niet operationeel zijn, de tweede videoverwerkingseenheid 21 een stuursignaal aan het centrale regelorgaan 22 afgeven.

Slechts bij aanwezigheid van dit signaal zal het genereren van 15 het eerste schakelsignaal (P) weer plaats vinden.

Bij het uitvoeren van een zwaaibeweging door het geschut 3 in bakshoek zal superpositie van deze beweging op die van de rondzoekmiddelen 2A plaatsvinden, tenzij hiertegen passende maatregelen worden genomen. Hiervoor is het mogelijk de verandering 20 van de richtbakshoek van de geschutsmiddelen 1 in de servostuureenheid 25 bij te houden, met behulp waarvan een correctie-spanning wordt gecreëerd voor de aandrijfeenheid 31 van de doelzoek-middelen 2A ter verkrijging van een gemodificeerde draaibeweging van deze middelen om as 14. Het is voorts mogelijk de correctie 25 op de beweging van de doelzoekmiddelen 2A achterwege te laten maar bij verwerking van de videosignalen wel met de variatie in de hoeksnelheid van de rondzoekantenne rekening te houden.

Het aldus beschreven wapen-vuurleidingssysteem is geheel automatisch werkzaam. Het is echter ook mogelijk een of 30 meerdere fasewijzigingen in het systeem handmatig te laten geschieden. Zo is het mogelijk de door de eerste videoverwerkingseenheid 20 geproduceerde gegevens op een beeldscherm af te beelden, en op visuele wijze te interpreteren. Na doelsselectie dienen de bijbehorende gegevens naar de tweede videoverwerkingseenheid 21 te 35 worden overgebracht, waarbij de schakelaar 23 handmatig wordt 8204706 W ¢.______f ! ' ^ - 9 - bediend. Ook het schakelsignaal kan handmatig worden verkregen, hetgeen dan op grond van waarnemingen (direct met behulp van optische volgmiddelen of indirect via een beeldscherm) dient te gebeuren.

8204706

Claims

1. Geïntegreerd wapen-vuurleidingssysteem met doelzoek-en volgmiddelen, waarbij de geschutstoren draaibaar is rond een loodrecht- ten opzichte van een eerste referentievlak geörien- 5 teerde as en waarbij het geschut zwenkbaar is om een evenwijdig aan dat referentievlak lopende as met het kenmerk, dat de doelzoek-middelen drie-assig op de geschutstoren zijn aangebracht en twee-assig ten opzichte van een tweede referentievlak zijn gestabiliseerd, in combinatie waarmee de doelvoigmiddelen meer-10 assig op het geschut staan opgesteld.

2. Geïntegreerd wapen-vuurleidingssysteem met doelzoek-en volgmiddelen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de op de doelvoigmiddelen aangesloten videoverwerkingseenheid voor het produceren van fouthoekspanningen en de voor de aan- 15 drijving van de doelvoigmiddelen benodigde servostuureenheid een coördinatenomzeteenheid is opgenomen, welke ingericht is voor het modificeren van genoemde de servostuureenheid toe te voeren fouthoekspanningen aan de hand van de door de servostuureenheid van de geschutsinrichting te verschaffen gegevens over de richt-20 waarden van het geschut. 8204706