NO753013L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår styresystemer for raketter, og spesielt systemer der en rakett bringes til å

følge en laserstråle.

Det er tidligere kjent laserstyrte raketter der en laser står på en styrestasjon og sender ut en stråle av infra-røde bølger, langs hvilken en rakett bringes til å bevege seg ved hjelp av et passende styresystem. Ett av de viktigste krav til et slikt system er at det skal gi opplysninger om rakettens posisjon i det minste i elevasjon og i asimut slik at egnede styresignaler kan sendes fra styrestasjonen for å styre raketten til den ønskede posisjon. Slike signaler har vanligvis form av modulasjon av laserstrålingen. For å unngå at raketten skal behøve å føre med seg en laser for å sende strålingen til styre-

, stasjonen er det kjent å utstyre raketten med en reflektor som reflekterer innfallende stråling tilbake langs strålebanen. Styrestasjonen har en posisjonsføls<p>m detektor som måler vinkel-posisjonen av raketten i. forhold til en referanseretning.

De anordninger som benyttes for å føre informasjon fra styrestasjonen til raketten varierer sterkt. Digitalteknikk blir. så godt som alltid benyttet på grunn av mengden av den informasjon som skal fremføres. Dette nødvendiggjør anvendelse av enten en laser med høy pulsgjentagelsesfrekvens eller en høy-effekts CW laser. Mottakerkretsen i raketten må være temmelig komplisert for å kunne reprodusere de analogsignaler som er nød-vendige for å styre raketten i asimut og elevasjon.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til et rakettstyresystem der utstyret både på styrestasjonen og i raketten er forenklet..

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk, og oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart

nærmere under henvisning til tegningen der:

Fig. 1 viser en rakett og styreutstyr skjematisk gjen-gitt,

fig. 2 viser et blokkdiagram for styreanordningen, fig. 3 viser driften av styreanordningen på fig. 2

og

fig; 4 viser et blokkdiagram for mottakeren i raketten. Som vist på fig. 1 omfatter styresystemet en styrestasjon med en laser på en understøttelse slik at den kan rettes mot et hvilket som helst valgt punkt. Laseren er innrettet til å sende ut stråling i en smal stråle mot et mål, og raketten skal styres slik at den "rir" på strålen mot målet. Bak på raketten er det montert en reflektor» som vanligvis- er av "hjørne"-typen som sender tilbake laserstråling til styrestasjonen. I raketten finnes det også en mottaker som svarer på instruksjoner laser-strålen fører med seg i På styrestasjonen finnes en detektor som er bevegelig sammen med laseren, og den mottar reflektert stråling fra raketten mens styreanordninger på styrestasjonen bestemmer hvilke instruksjoner som så skal sendes til raketten.

På fig. 2 vises laseren 10 og styreanordningen som befinner seg i styrestasjonen. Laseren er innrettet til å sende ut pulsstråler i en stråle 2 av passende form. Styreanordninger frembringer signalene for drift av laseren og/eller styring av • Q-omkoplingen hvis en Q-koplet laser benyttes.

En del av den laserstråling som når frem til raketten reflekteres fra reflektroen som sitter på denne. Reflektroen er . vanligvis av hjørnetypen som returnerer reflektert stråling tilbake stort sett langs innfallsaksen.fDen reflektrerte stråling fokuseres av det optiske system som er vist skjematisk ved 3,

til en stillingsfølsom detektor 4. Dette kan med fordel være en kvadrantdetektor som frembringer fire utgangssignaler hvis inn-byrdes verdier angir innfallspiiinktet for strålingen på detek-toren. De fire utganger føres gjennom forsterkere 5-8 til en signalbehandlingsenhet 9. Utgangene fra signalbehandlingsenheten representerer posisjonen av raketten i asimut og elevasjon i forhold til en referanseakse som fortrinnsvis er symmetriaksen for kvadrantdetektoren.

Asimut- og elevasjonssignalene angir om raketten er på den ønskede fluktlinje. Disse signaler føres til en enkoder 10 der de nødvendige korreksjoner bestemmes. Enkoderen frembringer en parallell digital utgang som karakteriserer den nød-vendige styreinstruksjon som må sendes til raketten.

En teller 11 flyttes i trinn av" pulser fra en klokke-pulsgeherator 12 og frembringer en parallell digital utgang, svarende til den som kommer fra enkoderen 10. De parallelle utganger fra enkoderen og telleren påtrykkes en sammenlikningskrets 13. Telleren 11 og sammenlikningskretsen 13 danner en tidsstyre^-anordning. Når de to innganger blir identiske, vil en utgang fra sammenlikningskretsen tenne laseren eller sette i drift Q-omkoplingen og også tilbakestille telleren 11.

Fig. 3 viser den måte styreinstruksjonene identifiseres på. På. fig. 3a er pulsen A den som tidligere, ble sendt til ra^ketten på det tidspunkt da telleren 11 på fig. 2 ble stilt tilbake til utgangsstilling. Hver styreinstruksjon tildeles en bestemt tidsperiode som følger etter denne puls. Fire styreinstruksjoner er gitt og disse gjelder henholdsvis styring av raketten opp og til venstre, opp og til høyre, ned og til venstre og ned og til høyre. Andre signaler kan benyttes i tillegg til eller i stedet- for disse fire. Fig. 3b viser frembringelse av styreinstruksjon til raketten for å bevege denne opp og til høyre i forhold til dens eksisterende flyvebane. Enkoderen 10 på fig. 2 er stilt inn for å påtrykke et digitalsignal til sammenlikningskretsen 13 slik at telleren 11 teller klokkepulser i en tid t før dens utgang er identisk med utgangen fra enkoderen. Deretter blir laseren 1 tent og telleren 11 stilt tilbake etter denne tid t_.

Fordelen med denne styrernetode er at pulsgjentagelses-hastigheten for laseren 1 bare behøver være lav, og f.eks. på 10 pulser/sek. De mer kompliserte systemer som er nevnt tidligere krever høyere pulsgjentagelseshastighet eller høyeffekt CW-drift og dermed mer kostbare lasere, krafttilførsler og kjølesystemer.

En rakett som er styrt på den beskrevne måte vil alltid "jage", det vil si at den aldri vil bevege seg langs den egentlige ønskede flylinje hvis lysflekken som faller på kvadrantdetektoren.er liten. Årsaken til dette er at en instruksjon om å bevege seg f.eks. "opp og til venstre" bare vil bli av- sluttet når raketten beveger seg for langt og et "ned og til høyre" signal frembringes. Fig. 3 viser denne form for styring. Som et alternativ kan lysflekken som faller på kvadrantdetektoren være ute av fokus eller på annen måte endret slik at mer enn en kvadrant mottar lys før raketten krysser den ønskede bane. Svingebevegelsen av raketten kan progressivt nedsettes ved anvendelse av passende enkoding og dekodingsanordninger.På denne måte kan rakettens kurs■finjusteres.

Fig. 4 viser et blokkdiagram for mottageren i raketten. En mottaker 30 mottar styreinstruksjonspulser fra en detek-^ tor som befinner seg på raketten og sender disse til dekoderen 31. En teller 32 blir matet med klokkepulser fra en klokkepuls-generator 33 med samme pulshastighet som styrestasjonen. Utgangene fra telleren påtrykkes dekoderen 31 som på sin side frembringer asimut- og elevasjonsstyresignaler av den rette pola-ritet avhengig av den mottatte styreinstruksjon,og disse føres gjennom asimut- og elevasjonssignaldempere 34 og 35 til de til-hørende styreservosystemer. Demperne styres av signaler fra dekoderen for å øke eller redusere dempningen etter behov til frembringelse av den riktige hastighet for rakettstyresystemet. En forsinkelseskrets 36 fører det mottatte signal til telleren

32 for å tilbakestille denne.

Mottakeren arbeider på denne måte:

Etter mottaking av den forrige styreinstruksjon blir telleren 32 tilbakestilt og starter med å telle fra null med en hastighet som bestemmes av klokkepulshastigheten. Når den neste styreinstruksjon mottas, blir tallet i telleren prøvet av dekoderen og den identifiserer den spesielle styreinstruksjon.-Telleren 32 blir igjen stilt tilbake og starter tellingen fra null med den hastighet som bestemmes av klokkepulshastigheten.

De nødvendige asimut- og elevasjonssignaler frembringes av dekoderen 31.

Som allerede forklart blir demperne 34 og 35 styrt

av dekoderen 33. Forskjellige styremetoder er mulige. For eksempel kan spesielle styreinstruksjoner angå verdien av den dempning som skal tre i virksomhet. Som et alternativ kan automatisk styring benyttes. Ved en slik anordning kan dekoderen program-meres for å variere dempningen i overensstemmelse med en på for-hånd fastlagt rekkefølge. Som et eksempel kan man anta at den •siste styreinstruksjon var "opp og til høyre". Hvis den neste instruksjon er "ned og til venstre" som representerer en krysning av den ønskede flyvebane, vil dempningen av asimut- og elevasjonssignalene automatisk økes ett trinn av et "økt dempning" signal fra dekoderen. En derpå følgende krysning av flyvebanen på grunn av den neste styreinstruksjon som er "opp og til høyre" vil innføre ennu mer dempning. På denne måte kan rakettens følsomhetsgrad progressivt reduseres slik at den til slutt flyr langs den ønskede flyvebane.

Man kan også ha anordninger som er slik at gjentatt mottaking av samme styreinstruksjon ville redusere dempningen for å korrigere forstyrrelser som har fått raketten til å av-vike fra flyvebanen..

Styrestasjonen kan med fordel benytte de utsendte

og reflekterte laserpulser til måling av rakettens avstand fra styrestasjonen. Dette kan benyttes for kontroll med avfyringen av raketten eller andre former for rakettens oppførsel med utsendelse av den rette styreinstruksjon.

Claims (8)

1. Rakettstyresystem, innbefattende en laser anbrakt på en styrestasjon for utsendelse av laserpulser mot et mål,karakterisert veden reflektor som bæres av raketten for refleksjon av en del av den innfallende stråling tilbake til styrestasjonen, mottaker på raketten, hvilken mottaker er følsom overfor styreinstruksjoner som tilføres via laserstrålingen og styreanordninger anbrakt på styrestasjonen, påvirket av stråling som reflekteres av raketten for å bringe laseren til å sende de nødvendige styreinstruksjoner, hvilke styreinstruksjoner er i form- av pulser som hver representerer en egen styreinstruksjon hvis egenart angis av den tid som går mellom pulsen og den umiddelbart foregående puls.
2. 2. System som angitt i krav 1,karakterisert vedat styreanordningen omfatter en detektor som påvirkes av stråling reflektert fra raketten til frembringelse av elektriske signaler som angir rakettens kurs, en enkoder som påvirkes av de nevnte elektriske signaler til frembringelse av en parallell digitalutgang som representerer den rette styreinstruksjon som skal sendes til raketten, og tidsstyreanordninger

   som bevirker sending av instruksjonen.
3. 3. System som angitt i krav 2,karakterisert vedat tidsstyreanordninger omfatter en teller som flyttes i trinn av klokkepulser og er innrettet til å avgi en parallell digital utgang og en sammenlikningskrets som tilføres utgangene fra enkoderen og telleren,og er innrettet til å bevirke at laseren sender ut en strålepuls når de to utganger er identiske.
4. 4. System som angitt i krav 3,karakterisert vedat tenning av laseren bevirker tilbakestilling av telleren.
5. 5. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-4,karakterisert vedat mottakeren innbe-fater en dekoder og en teller som sammen tjener til å frem-bringe asimut- og elevasjonsstyresignaler på grunnlag av tids-måling av et mottatt utstrålt signal.
6. 6. System som angitt i krav 4,karakterisertv e d at mottakeren innbefatter anordninger til variering av rakettens følsomhetsevne overfor en bestemt rekke av styreinstruksjoner .
7. 7. System som angitt i krav 6,karakterisertv e d at det omfatter dempeanordninger som påtrykkes asimut- og elevasjonsstyresignalene.
8. 8. System som angitt i krav 7,karakterisertv e d at dekoderen frembringer signaler til styring av dempnings-graden av asimut- og elevasjonssignalene, innført av de respekT tive dempeanordninger.