NO121536B

NO121536B -

Info

Publication number: NO121536B
Application number: NO168613A
Authority: NO
Inventors: N Welsh
Original assignee: Gilette Ind Ltd
Priority date: 1966-06-16
Filing date: 1967-06-15
Publication date: 1971-03-08
Also published as: FI46039B; CH450221A; US3494032A; GR33850B; NL6708297A; DK126245B; SE319705B; AT272147B; DE1553700A1; ES341856A1; IL28137A; GB1119767A; FI46039C; BE700093A

Description

Radaranlegg til styring av luftvernskyts på skip. Radar system for controlling anti-aircraft fire on ships.

Radaranlegg som tjener til å styre luftvernskyts på skip, består for det meste av ett radaraggregat til målanvisning og minst ett radaranlegg som tjener til å styre innsiktningen. Disse aggregater kan kort be-tegnes som henholdsvis «målanvisningsradar» og «innsiktningsradar». Radar systems that serve to control anti-aircraft fire on ships mostly consist of one radar unit for target guidance and at least one radar system that serves to control reconnaissance. These aggregates can be briefly referred to as "target guidance radar" and "intelligence radar", respectively.

Målanvisningsradaren tjener til å konstatere fly på størst mulig avstand og til å melde sidevinkelverdien for konstaterte fly til innsiktningsradaren og er utrustet med en rundt-søkende antenne som roterer om en vertikal akse med ca. 2—10 omdrei-ninger pr. min. og herunder avsøker hele rommet nedenfor en høidevinkel på f. eks. The targeting radar serves to detect aircraft at the greatest possible distance and to report the side angle value for detected aircraft to the surveillance radar and is equipped with an all-around antenna that rotates about a vertical axis by approx. 2-10 revolutions per my. and below it scans the entire room below an elevation angle of e.g.

45°. Denne antenne må for å ha fritt ut-syn» være anbragt høyest mulig over opp-byggene på skipet og er for det meste tem-melig stor og tung. Det vilde nok være øn-skelig å stabilisere rundt-søkningsanten-nens dreieakse slik at den blir stående ver-tikalt uavhengig av skipets rulle- og stam-pebevegelser. Men en slik stabilisering for- 45°. In order to have a clear view, this antenna must be placed as high as possible above the structures on the ship and is mostly quite large and heavy. It would probably be desirable to stabilize the rotation axis of the search antenna so that it remains vertical regardless of the ship's rolling and pitching movements. But such stabilization pre-

byr seg ofte selv på grunn av den nødven-dige utrustning og vekt. Rund-søknings- often presents itself due to the necessary equipment and weight. round search

antennen følger således skipets rulle- og stampe-bevegelser, og bestemmelsen av sidevinkelverdien foregår i dette koordinat-system som svinger med skipets bevegelser. the antenna thus follows the ship's rolling and pitching movements, and the determination of the side angle value takes place in this coordinate system which fluctuates with the ship's movements.

I motsetning hertil må innsiktsnings-radaren alltid ha samme koordinatsystem som luftvernkanonene, som er stabilisert likeoverfor de nevnte bevegelser av skipet, In contrast, the reconnaissance radar must always have the same coordinate system as the anti-aircraft guns, which are stabilized directly opposite the aforementioned movements of the ship,

slik at deres koordinatsystemer er gitt ved den rolige havflate og skipets akse. Den sistnevnte definerer utgangsplanet for sidevinkel-bestemmelsen. so that their coordinate systems are given by the calm sea surface and the axis of the ship. The latter defines the starting plane for the side angle determination.

Den relative bevegelse mellom disse to koordinatsystemer fører til en feil i de sidevinkelverdier som angis av målanvisningsradaren. Denne feil kan ved store rulle- og stampevinkler og høytflyvende mål utgjøres opp til ±30°. En innsikt-ning blir i dette tilfelle illusorisk, da feilen er langt større enn den halve åpningsvin- The relative movement between these two coordinate systems leads to an error in the side angle values indicated by the homing radar. With large roll and pitch angles and high-flying targets, this error can amount to up to ±30°. An insight in this case becomes illusory, as the error is far greater than half the opening win.

kel for høyfrekvensstrålen fra innsiktningsradaren, som under disse forhold ikke lenger kan få målet med. kel for the high-frequency beam from the surveillance radar, which under these conditions can no longer hit the target.

Den teoretiske undersøkelse av proble-met fører til følgende relasjon: The theoretical investigation of the problem leads to the following relationship:

I denne ligning betyr: In this equation means:

a = målets sidevinkel regnet i forhold til a = the target's side angle calculated in relation to

innsiktningsradarens koordinatsystem, the surveillance radar's coordinate system,

a' = målets sidevinkel regnet i forhold til målanvisningsradarens koordinatsystem, a' = the target's side angle calculated in relation to the target guidance radar's coordinate system,

P = rullevinkel, P = roll angle,

Y = stampevinkel, Y = pitch angle,

e = målets høydevinkel. e = elevation angle of the target.

Ved hjelp av et automatisk regneappa- Using an automatic calculation app-

rat kan sidevinkel a i forhold til det stabiliserte koordinatsystem finnes efter den ovenstående ligning, såfremt momentanverdien av rullevinkelen |3 og stampevinke- rat, side angle a in relation to the stabilized coordinate system can be found according to the above equation, provided the instantaneous value of the roll angle |3 and pitch angle-

len y samt den i forhold til det stabiliserte len y as well as that in relation to the stabilized

koordinatsystem beregnede høydevinkel e er kjent for det tidspunkt da målanviserens radarstråle bestrykér målet. Rulle- og stampevinkel kan på enkel måte utledes fra innsiktningsradarens stabiliseringsanord-ning, hvorimot målets høydevinkel til å be-gynne med er ukjent, da målanvisningsradaren i alminnelighet ikke måler høyde-vinkelen. coordinate system calculated elevation angle e is known for the time when the target designator's radar beam covers the target. Roll and pitch angle can be easily derived from the reconnaissance radar's stabilization device, whereas the target's elevation angle is unknown to begin with, as the target guidance radar generally does not measure the elevation angle.

Oppfinnelsens gjenstand er et radaranlegg til styring av luftvernskyts på skip, bestående av en målanvisningsradar med en antenne som utfører søkebevegelser om en i forhold til skipet vertikal akse, og minst en innsiktningsradar med en antenne som utfører søkebevegelser om en midlere høydevinkel, og hvor bare innsiktningsradaren er stabilisert like over for skipets rulle- og stampe-bevegelser, samt med et regneapparat som er innkoblet mellom målanvisningsradaren og innsiktningsradaren og tjener til å bestemme sidevinkelen i den stabiliserte innsiktningsradars koordinatsystem. The object of the invention is a radar system for controlling anti-aircraft fire on ships, consisting of a targeting radar with an antenna that performs search movements about a vertical axis in relation to the ship, and at least one reconnaissance radar with an antenna that performs search movements about an average elevation angle, and where only the reconnaissance radar is stabilized just above the ship's rolling and pitching movements, as well as with a calculator that is connected between the targeting radar and the reconnaissance radar and serves to determine the side angle in the stabilized reconnaissance radar's coordinate system.

Oppfinnelsen gjør det mulig i det min-ste tilnærmelsesvis å finne den for målanvisningen av innsiktsradaren nødvendige sidevinkel a i det stabiliserte system ut fra sidevinkelen a, i det med skipet bevegede system til tross for at målets høydevinkel er ukjent. The invention makes it possible, at least approximately, to find the side angle a required for target guidance by the insight radar in the stabilized system based on the side angle a, in the system moved with the ship, despite the fact that the target's elevation angle is unknown.

Ifølge oppfinnelsen er regneapparatet utført slik at den automatiske omregning til sidevinkelen a i forhold til den stabiliserte innsiktningsradars koordinatsystem under hensyntagen til skipets momentane rulle- og stampe-vinkel foruten å skje ut fra den ikke-stabiliserte målanvisningsradars overførte sidevinkel a, bare skjer ut fra en som ren regneverdi tjenende, fra innsiktningsradaren overført høydevinkel-verdi i området for den bevegede retnings-stråles høydevinkelverdier. According to the invention, the calculator is designed so that the automatic conversion to the side angle a in relation to the stabilized reconnaissance radar's coordinate system, taking into account the ship's instantaneous roll and pitch angle, in addition to taking place from the transmitted side angle a of the non-stabilized homing radar, only takes place from one which pure calculation value serving, elevation angle value transferred from the surveillance radar in the area of the moving directional beam's elevation angle values.

Hensikten med omregningen er ute-lukkende å bestemme sidevinkelen i det stabiliserte koordinatsystem for målanvisningen til innsiktningsradaren. Den antatte høydevinkelverdi blir det ikke gjort bruk av til annet enn denne omregning. The purpose of the conversion is exclusively to determine the side angle in the stabilized coordinate system for the target guidance of the surveillance radar. The assumed height angle value is not used for anything other than this conversion.

Under henvisning til tegningen skal der i det følgende først gjøres nærmere rede for to mulige utførelsesformer av oppfinnelsens gjenstand. Fig. 1 og 2 viser skje-matisk hver sin side av de to utførelses-former. I begge tilfeller er bare tatt med de deler av anlegget som behøves for for-ståelsen av oppfinnelsen. With reference to the drawing, in the following, two possible embodiments of the object of the invention will first be explained in more detail. Fig. 1 and 2 schematically show each side of the two embodiments. In both cases, only the parts of the plant that are needed for the understanding of the invention are included.

I begge tilfeller består radaranlegget av en målanvisningsradar 1 med antenne 2, som roterer om en vertikal akse, og en innsiktningsradar 3 med en dreibar og verti-kalt svingbar antenne 4. Målanvisningsradaren 1 leverer en sidevinkelverdi a, som er avhengig av rulle- og stampe-vinkel (3 resp. y, og som i et regneapparat 5 blir om-regnet til koordinatsystemet for den stabiliserte innsiktningsradar 3. 6 betegner indikatoren (f. eks. en PPI-indikator) for målanvisningsradaren 1. In both cases, the radar system consists of a target guidance radar 1 with antenna 2, which rotates about a vertical axis, and a reconnaissance radar 3 with a rotatable and vertically pivotable antenna 4. The target guidance radar 1 delivers a side angle value a, which is dependent on roll and pitch angle (3 resp. y, and which in a calculator 5 is recalculated to the coordinate system for the stabilized surveillance radar 3. 6 denotes the indicator (e.g. a PPI indicator) for the targeting radar 1.

I utførelsesformen på fig. 1 utfører antennen 4 hos innsiktningsradaren 3 verti-kale søkebevegelser om en midlere høyde-vinkel e i den utregnede sidevinkelretning a, som avleses på indikatoren 6. Denne midlere høydevinkel e blir sammen med mo-mentanverdiene av rulle- og stampe-vink-lene (3 resp. y tilført regneapparatet 5, som utregner sidevinkelen a i forhold til det stasjonære koordinatsystem og overfører den til innsiktningsradaren 3 og indikatoren 6 hos målanvisningsradaren 1, så der på indikatoren 6 fås en opptegning av målene i den riktige sidevinkel-verdi a for innsiktningen. In the embodiment of fig. 1, the antenna 4 of the reconnaissance radar 3 performs vertical search movements about an average elevation angle e in the calculated side angle direction a, which is read on the indicator 6. This average elevation angle e, together with the instantaneous values of the roll and pitch angles (3 or y supplied to the calculator 5, which calculates the side angle a in relation to the stationary coordinate system and transfers it to the reconnaissance radar 3 and the indicator 6 of the target guidance radar 1, so that on the indicator 6 a drawing of the targets is obtained in the correct side angle value a for the inspection.

Da beregningen av sidevinkelen a gjen-nomføres for den midlere høydevinkel e for den på innsiktningsradaren innstilte søke-sektor, blir anvisningen noe unøyaktig for fly som opptrer høyere eller lavere enn denne vinkel i søkesektoren. Ved en vertikal søkesektor med en åpningsvinkel på f. eks. 30° og en midlere høydevinkel på f. eks. 15° samt tilladelige rulle- og stampevinkler er avvikelsen imidlertid så stor at innsiktningsradaren ikke ville kunne få flyet med. As the calculation of the side angle a is carried out for the mean elevation angle e for the search sector set on the surveillance radar, the instructions become somewhat inaccurate for aircraft that appear higher or lower than this angle in the search sector. In the case of a vertical search sector with an opening angle of e.g. 30° and an average elevation angle of e.g. 15° as well as permissible roll and pitch angles, the deviation is, however, so great that the surveillance radar would not be able to catch the aircraft.

Ved større verdier for de midlere høyde-vinkler (f. eks. e = 45) blir anvisnings-feilene i søkesektoren vesentlig større; disse tilfeller har imidlertid mindre betydning, da anvisningsradaren har til oppgave å konstatere fly hurtigst mulig, dvs. på størst mulig avstand, og melde dem til innsiktningsradaren, og målene isåfall viser seg under små høydevinkler. At larger values for the mean elevation angles (e.g. e = 45), the guidance errors in the search sector become significantly larger; however, these cases are less important, as the guidance radar's task is to detect aircraft as quickly as possible, i.e. at the greatest possible distance, and report them to the reconnaissance radar, and the targets are usually shown at small elevation angles.

I den utførelsesform som er vist på fig. 2, blir målene opptegnet med ukorrigert sidevinkelverdi a, på indikatoren 6 for målanvisningsradaren 1. Samtidig blir der for hver sidevinkelverdi a, for varigheten av en bevegelsessyklus for målanvisningsradarens antenne 2, fortløpende magasinert og i tilslutning hertil igjen slettet de respektive momentanverdier av rulle- og stampe-vinkel i et magasineringsapparat 7. Ved en «bevegelsessyklus» for antennen 2 skal der ved rund-søkning forstås et omløp av antennen om målanvisningsradarens verti-kale akse, mens betegnelsen ved periodisk frem- og tilbake-bevegelse av antennen for avsøkning av en romsektor skal bety én gangs gjennomløp av denne romsektor. In the embodiment shown in fig. 2, the targets are recorded with an uncorrected side angle value a, on the indicator 6 of the target guidance radar 1. At the same time, for each side angle value a, for the duration of a movement cycle for the target guidance radar's antenna 2, the respective instantaneous values of roll and stomping angle in a storage device 7. In the case of a "cycle of movement" for the antenna 2, circular scanning shall mean a revolution of the antenna around the vertical axis of the target guidance radar, while the designation of periodic back and forth movement of the antenna for scanning a space sector shall mean a single passage of this space sector.

Målanvisningen skjer da på den måte The goal guidance then takes place in that way

at der ved overføringen av sidevinkelverdien a, for et bestemt, på forhånd opptegnet målekko fra indikatoren 6 til regneapparatet 5 blir tilført resp. uttatt fra ma-ganiseringsapparatet de med denne sidevinkelverdi kronologisk sammenhørende that during the transfer of the side angle value a, for a specific, previously recorded target echo from the indicator 6 to the calculator 5, resp. those with this side angle value taken from the meganization apparatus are chronologically related

magasinerte verdier av rulle- og stampe-vinkel, og disse verdier likeledes blir tilført stored values of roll and pitch angle, and these values are also added

regneapparatet 5. Dette apparat, som dess-uten får momentanverdien av høydevinke-len fra innsiktningsradaren 3, utregner, ut calculator 5. This device, which also receives the instantaneous value of the elevation angle from the reconnaissance radar 3, calculates, out

fra disse fire vinkelverdier, sidevinkelen a from these four angle values, the side angle a

i det stabiliserte koordinatsystem. Innsiktningsradaren 3 blir under søkningen, ved in the stabilized coordinate system. The surveillance radar 3 remains during the search, at

endring av høydevinkelen, fortløpende inn-stilt på den tilhørende sidevinkelverdi a, så change of the elevation angle, continuously set to the corresponding side angle value a, so

dens høyfrekvensstråle tvungent følger its high-frequency beam compulsorily follows

målet. the target.

For omregning av sidevinkelverdien kan For conversion of the side angle value can

der anvendes et i og for seg kjent regneapparat som arbeider på mekanisk eller a calculator known in and of itself is used which works on mechanical or

elektronisk basis. electronic basis.

Claims

1. Radar system for controlling anti-aircraft fire on ships, consisting of a targeting radar with an antenna that performs

search movements about an axis vertical in relation to the ship, and at least one reconnaissance radar with an antenna that performs search movements about an average elevation angle, and where only the reconnaissance radar is stabilized directly opposite the roll and pitch movements of the ship, as well as with a calculator that is connected between the targeting radar and the reconnaissance radar and serves to determine the side angle in the stabilized reconnaissance radar's coordinate system, characterized in that the calculator is designed so that the automatic conversion to the side angle a in relation to the stabilized reconnaissance radar's (3) coordinate system un where the consideration of the ship's roll and pitch angle, in addition to being based on the side angle a transmitted by the non-stabilized target guidance radar (1), only takes place based on an elevation angle value transmitted from the reconnaissance radar (3) in the area of the moving directional beam elevation angle values.

2. Installation as stated in claim 1, characterized in that the direction of transmission for the elevation angle value when switching on the target guidance radar's (1) indicator (6) between the calculator (5) and reconnaissance radar (3) is carried out so that as the calculated value for the elevation angle in the calculator (5) the mean elevation angle e for the reconnaissance radar (3) in its search area available at all times is transferred, and the calculated side angle a is recorded on the indicator (6) (fig. 1).

3. Installation as specified in claim 1, characterized in that, when the indicator (6) is connected between the targeting radar (1) and the calculator (5), a storage device (7) is located parallel to the indicator, in which at all times for the duration of a search circuit of the target guidance radar's (1) antenna (2) is continuously stored and, in connection with this, the instantaneous values for roll and pitch angle are deleted, while at the same time the uncorrected side angle a' is recorded on the indicator (6), which is fed to the calculator (5 ) simultaneously with the chronologically corresponding instantaneous value of the elevation angle e for the surveillance radar (3) antenna (4), as well as with the chronologically corresponding instantaneous values of roll and pitch angle from the storage device (7) (fig. 2).