NO761488L - Fremgangsm}te og anordning for styring av et roterende, bevegelig legeme. - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR STYRING AV

ET ROTERENDE, BEVEGELIG LEGEME

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for styring av et roterende, bevegelig legeme for å holde dette på kurs mot et mål. Oppfinnelsen mulig-

gjør spesielt at et legeme i form av et prosjektil kan kontrolleres slik at det styres på kurs langs en akse rettet mot målet.

Styringen av prosjektiler, særlig raketter,

blir for tiden utført ved hjelp av anordninger som omfatter ett eller flere gyroskop. En sådan anordning er ikke helt tilfredsstillende, særlig da den ikke tillater rask akselerasjon, og dette begrenser den hastighet med, hvilken prosjektilet forlater utskytningsstasjonen eller utskytningsrøret, og øker utgangsspredningen og fluktvarigheten.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte ved styring av et roterende, bevegelig legeme for å holde dette på kurs mot et mål, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at det ved hjelp av en strålingssender som har et optisk system med variabel brennvidde som muliggjør at. legemet kan følges under flukten, utsendes elektromagnetisk stråling som har meget kort bølgelengde og er i form av en stråle som amplitudemoduleres på en slik måte at forskjellige områder over et tverrsnitt av strålen i et plan som passerer gjennom legemet som styres, inneholder stråling av henholdsvis høy og lav intensitet, at denne stråle avsøkes med minst én strå.lingsdetektor som er montert på legemet som styres, og at det ut fra de signaler som utsendes av detektoren eller hver detektor, beregnes data som er nødvendige for automatisk styring av legemet langs en akse som strekker seg mellom sentrum

av den amplitudemodulerte stråle og målet.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter tverrsnittet av strålen et antall sirkulære ringer hvor radiene for de forskjellige sirkler er gitt ved formelen

hvor 1, 2, 3 k er én rekke hele tall, n er en eksponent som er tilnærmet lik 1, og' 1. er en lengde.

Ifølge oppfinnelsen er det videre tilveiebragt en anordning for styring av et roterende, bevegelig legeme i overensstemmelse med den angitte fremgangsmåte, for å holde legemet på kurs mot et mål, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den omfatter en strålingssender som er beliggende på utskytningsstasjonen for legemet som skal styres, for å utsende elektromagnetisk stråling med meget kort bølgelengde i form av en stråle som amplitudemoduleres på en slik måte at forskjellige områder over strålens tverrsnitt i et plan som passerer, gjennom legemet som styres, inneholder stråling av henholdsvis høy bg lav intensitet, hvilken sender er forsynt . med et optisk system med variabel brennvidde som muliggjør at legemet kan følges under flukten, minst én detektor som er montert på legemet som styres, slik at den kan sveipe over strålen, idet detektoren eller hver detektor er i form av en elektro-optisk detektor med en konvergerende linse ved hvis brennpunkt det er anbragt en celle som er følsom for den elektromagnetiske strålings intensitet, og en i legemet tilveiebragt anordning for analyse av cellens utgangssignal for å bestemme legemets avstand frå strålens akse og den tidsdiriverte- av denne avstand, og for å korrigere legemets bane på basis av denne analyse.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i'forbindelse med et antall utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et tverrsnitt gjennom enJbrm for.stråle utsendt av senderen for elektromagnetisk stråling, tatt i et plan som passerer gjennom- legemet som styres, fig. 2 viser et bilde av en utførelse av en del av en strålingssender ved hjelp av hvilken strålen på fig. 1

kan oppnås, fig. 3, 4, 5 og. 6 er liknende bilder som fig. 1

som hvert viser en forskjellig form for stråle som kan utsendes ved hjelp av strålingssenderen, fig. 7 og 8 viser skjematiske bilder av en andre utførelse av en strålings-

sender for anvendelse ved utsendelse av strålene som er vist på fig. 1 og 4 6, og fig. 9 viser et skjematisk.bilde av en sikteanordning for anvendelse ved forming av den utsendte stråle.

Idet det først henvises til fig. 1 og 2,

dannes den stråle som benyttes i dette første eksempel, i et plan P i en avstand D fra en strålingssender (ikke vist) som er anordnet på prosjektilutskytningsstasjonen, hvilken sender sender ut elektromagnetisk 'stråling med meget kort bølgelengde i form av en amplitudemodulert stråle som omfatter en rekke konsentriske, sirkulære ringer. Disse ringer representerer vekselvis høye strålingsintensiteter og lave strålingsintensiteter, idet de lave strålingsintensiteter er tilnærmet lik null. Den linje som forener sentrum 0 for de konsentriske sirkler som begrenser ringene, danner sammen med senderen strålens akse.

Dersom 1, 2, 3 ...... k danner en rekke hele tall, og dersom n er en eksponent som er tilnærmet lik 1

(i virkeligheten velges en verdi større enn 1 slik at avstanden mellom sirklene øker med k), og dersom 1 er en lengde,

er radiene for sirklene som begrenser ringene gitt ved formelen:

Det er selvsagt mulig å velge en forskjellig økningstakt, hvilket imidlertid fører til mellomrom som øker med k, f.eks. én verdi av n for lave verdier av k, og en annen verdi av n for høye verdier av k.

Strålen kan amplitudemoduleres ved at det på den ytre overflate av det halvreflekterende glass av et laser-resonanskammer (ikke vist) avsettes et metallisk, reflekterende belegg som gjengir mønsteret av ringer. På denne måte dannes et gitter R, slik som vist på fig. 2, et strålingsbilde av hvilket dannes i planet P.

Dersom det ønskes, kan et metallisk, halvreflekterende belegg avsettes på den indre overflate av glasset i laser-resonanskammeret. For i størst mulig grad å unngå eventuell forstyrrelse som påvirker laseren, er det i dette tilfelle ønskelig å velge en tykkelse av glasset

som resulterer i etablering av et system av stående bølger mellom de to metallsjikt, idet det tas hensyn til det faktum at vibrasjonsknutepunktet befinner seg inne i metallet.

Det er nødvendig at et bilde av gitteret R alltid dannes i et plan som passerer gjennom prosjektilet etter hvert som prosjektilet beveger seg mot målet, og dette sikres ved at strålingen sendes gjennom et optisk system med variabel brennvidde. For forenklingsformål er det optiske system vist på fig. 2 i form av en eneste linse L, idet det er sørget for anordninger for oppnåelse av et bilde med forutbestemte dimensjoner i forskjellige avstander fra gitteret

R.

Blenderåpningen for det optiske system bør

være slik at filtrering av bildet er akseptabel ved de aktuelle avstander.

Det er også fordelaktig å sørge for anordninger for korrigering av geometriske aberrasjoner.Det er i virkeligheten eksistensen av disse aberrasjoner såvel som diffraksjon som påtvinger et minimalt mellomrom mellom to tilstøtende sirkler for enhver gitt avstand mellom gitteret R.og planet P.

Dersom ringene med lav strålingsintensitet har en annen intensitet enn null, tas forholdsregler for å sikre at denne stråling har en faseforskjell på77"radianer i forhold til fasen for strålingen innenfor ringene med høy strålingsintensitet, slik at virkningen av diffraksjon redu-seres.

Det kan vises at for en fast innstilling av

det optiske system eksisterer det et bilde som likner på

det som er til stede i planet P, i rommet foran og på baksiden av planet P, opp til avstander som avhenger av forholdet mellom avstanden mellom to tilstøtende sirkler og diameteren

av systemets utgangsblenderåpning. Dersom lysstråling utsendes, er imidlertid endringen i strålingsintensitet mer progressiv. Utenfor disse soner opptrer ikke lenger slukning i den effektive sone av feltet. Senderen for en sådan stråle, utstyrt med sitt

optiske system med variabel brennvidde, kan benyttes som telemeter eller avstandsmåler. Resultatene er imidlertid mindre nøyaktige enn de som oppnås med laser-avstandsmåleren. Dette system gjør det også mulig å verifisere at strålens akse og krysslingegitteret på fjernsynskameraet stilles på linje.

Dersom det i planet P anbringes en strålings-detektor i form av en elektro-optisk detektor, f.eks. en konvergerende linse ved hvis brennpunkt det anbringes en celle som er følsom for intensiteten av den elektromagnetiske stråling, vil cellen detektere en endring når den passerer fra en ring til en annen langs planet P. Det er fordelaktig at detektoren er forsynt med et filter som slipper gjennom bare monokromatisk stråling fra senderen.

Det roterende legeme eller det automatisk roterende prosjektil som skal styres, forsynes med en eller flere strålingsdetektorer av denne type. Detektorene avsøker eller sveiper strålen ved at de roterer om en akse som er tilnærmet parallell med strålens akse med en vinkelhastighet som er lik

hvor N er antall omdreininger pr. sekund for det roterende legeme, od er den momentane rotasjonshastighet for legemet, og & er en fereransevinkel.(se nedenfor).

Analyse av utgangssignalene fra strålingsdetekto-ren gjør det mulig å bestemme avstanden mellom prosjektilet og strålens akse og dennes tidsderiverte, og resultatene av denne analyse benyttes til å korrigere prosjektilets bane.

I det på fig. 1 viste eksempel har det roterende legeme form av et automatisk roterende, prosjektil, og med-bringer to strålingsdetektorer A og B som er beliggende i hver sin ende av en diameter av en sirkel hvis sentrum 0' representerer legemets rotasjonsakse.

I det følgende antas at:

OX er en referanseakse som er fast i rommet 0'X' er en akse som er parallell med OX og passerer gjennom 6'

<* = oxTqo '

0 = OrX^T~0>A

Dersom 0^er den vinkel som svarer til skjærings-punktet mellom sirkelen i posisjon k, eller "iso k"-sirkelen,

kan det vises at

Det tilfelle hvor <X = 0 skal først analyseres

idet C tas som punktet © = 0 når Ot = 0.

Det kan vises, at det antall "iso k"-sirkler

som halveres av elektro-optiske detektorer A og B under en omdreining på 180°, med meget god tilnærmelse er uavhengig av v, og utelukkende er en funksjon av ^ (bortsett fra når ^ <~ O Idet denne gitte faktor betegnes med symbolet V , har man:

Dersom AVer den algebraiske differanse mellom antall halveringer av nettverkets ringer, registrert av detektoren A når denne roterer fra o til 180° og de halveringer som registreres av detektoren B i samme periode, kan det med god tilnærmelse angis at:

Ved summasjon av de tre suksessive vinkler (eller den tid som går mellom fire suksessive halveringer), finner man at denne sum har:

et stort maksimun når 0&0,

et vanligvis mindre maksimum når 0 ^ 180°/særlig når f ikke er altfor stor, og

et absolutt minimum når © =<*>90°

Ved å ta middelverdien for den sentrale halvering når summen ér maksimum, er det mulig å bestemme den ikke-orienterte, rette linje for.O til 180° og å bestemme^9

Når f ikke er altfor stor i forhold til r, blir punktet C på fig. 1 svarende til 0 = cx (og 0 = 0 når

ot b o) således bestemt på samme tid.

Når f blir altfor stor i forhold til r, kan maksimumet ved © = oc + 18 0° nå og også overskride nivået for maksimumet ved © CX- for visse verdier av <J . Den på basis av likning (2) beregnede hastighet sammenliknes da med den hastighet som avledes fra endringen i y i avhengighet av <> . Det er således mulig å fjerne tvetydighet for det tilfelle at forholdet ^ /r er stort.

Andre målinger muliggjør også bestemmelse av

5>og v.

Det kan vises at dersom T-^ er den tid som går mellom to halveringer når summen av de tre halveringer er minimum for det tilfelle at en av de elektro-optiske detektorer dreier fra 0 til 180°, og T^er halveringstiden for den andre detektor, har man at:

<T>j<T1><+>?jr^ er uavhengig av v og utelukkende en

1 2 funksjon av f

På den.annen side er

1 1

jfT" ~nr- proporsjonal med -v og

1x2

Det er blitt vist foran at når v = 0, oppnås referansevinkelen © = ot ut fra middelverdien av den sentrale halvering for tre intervaller som representerer en maksimal varighet. Når v ikke lenger er neglisjerbar, er det nødvendig å gjøre en korreksjon på

w\r$J' radianer, som da den

er et korreksjonsledd, kan sammenliknes med ^— som, i overens-OJr

stemmelse med likning (3), er lik

Tl - T2

eller, i overensstemmelse med likning (2), er lik

Tl<+><T>2

2

Ved styring av et automatisk roterende prosjektil er det nødvendig å tilveiebringe en tidsbasis i prosjektilet. Spesielt er det nødvendig ut fra denne tidsbasis å kjenne den

tid som kreves for prosjektilet for å utføre en omdreining.

o dot

Nar —— 5^> 0, er denne tid den periode som medgår mellom to suksessive hovedmaksima, eller det doble av den periode som medgår mellom to suksessive minima. Når det gjelder prosjektiler med høy hastighet, og når N er av størrelsesordenen 10 omdreininge]pr. sekund, vil^rr— være neglisjerbar.

Anta derfor at prosjektilet er forsynt med en tidsbasis, selvom det skal bemerkes at det ikke er nødvendig at denne tidsbasis er presis, og at det er tilstrekkelig at den er forholdsvis stabil under varigheten av prosjektilets flukt.

Idet denne tidsbasis benyttes, gjøres en måling

av den tid som svarer til tre suksessive intervaller, og ut fra denne måling beregnes tidspunkten<e>,<T>2, T3 etc. som svarer til de suksessive hovedmaksima. Tidene

er de tider som er nødvendig for at en omdreining skal finne sted. Disse tider variérer bare langsomt i avhengighet av flukthastigheten. V ^ halveringer av A fra 0° til 180° og V2halveringer av B i samme periode, dvs. fra 180° til 360 ,. måles. Ut fra disse målinger beregne.s. følgende: Dersom ikke er neglisjerbar, er det nød-vendig å måle rotasjonshastigheten CJ . Dette kan gjøres ved at prosjektilene forsynes med to identiske akselerometere som er anordnet symmetrisk om den langsgående hovedtreghetsakse og hver i en avstand d fra denne akse. Halve summen av denne måling gir

En tidsbasis muliggjør beregning av dot ut fra denne verdi.

For å utligne rotasjonshastigheten for prosjektilet, om dettes akse 0, er det nødvendig å forskyve signalene med et beløp

Det er også mulig å forskyve signalene med

et fast beløp ror ^ ta hensyn til den tidsforsinkelse som opptrer mellom det øyeblikk da det elektriske signal, utsendes til prosjektilet og det øyeblikk i hvilket signalet adlydes, f.eks. ved hjelp av prosjektilets ror (nedsakking av roret), og signalene kan også forskyves et beløp h3 for å utligne gyroskopeffekten.

For å forenkle, forklaringen antas at:

a) Prosjektilets ror manøvreres på "alt eller ingenting"-basis. Under disse forhold er rormomentet proporsjonalt med den periode under hvilken styringen aktiveres, forutsatt av vinkler nye større enn -?■ ikke avsøkes; b) prosjektilet er bare forsynt med et ror i ett plan.

Denne betingelse er ikke vesentlig, men på bakgrunn av

de rotasjonshastigheter som forekommer, setter den prosjektilet istand til å bli korrekt styrt;

c) det øyeblikkelige rormoment er i planet AB; og

d) en kontrollhastighet

er blitt etablert under hensyntagen til en mer eller mindre

betydelig utglatting av og v. Det er helt klart at antall utsendte signaler pr. sekund øker med N og med

• antall detektorer som er anordnet på prosjektilet.

Dersom det f. eks. antas at morqentet fra roret skal rettes mot 0, er det øyeblikk eller tidspunkt ved hvilket signalet for posisjon i innledes: og det tidspunkt ved hvilket-signalet for posisjon i avsluttes er:

idet cS er den algebraiske sum av de akselerasjoner eller retarda-sjoner som det må tas hensyn til (særlig S-^, &2eller ^3)*

Av den foregående teoretiske forklaring vil det innses at kombinasjonen av en strålingssender som frembringer

en stråle som beskrevet, og av en eller flere strålingsdetektorer som er anordnet på det roterende legeme, setter legemet istand til å styres langs en ønsket bane. Den utsendte stråle kan dess-, uten benyttes for innsikting av et våpen og måling av avstanden til målet.

I overensstemmelse med en ytterligere utførelse

1

benyttes en stråle av elektromagnetisk stråling som utgjøres av et mønster av bånd som fortrinnsvis har lik bredde og som vekselvis avgrenser områder med høy og lav strålingsintensitet, hvilket, mønster oppnås ved inndeling av et plan P som er beliggende i en avstand D fra strålingssenderen i like vinkelsektorer, hvilke som sentrum har linjen 0 for stråle-aksen i dette plan, idet fortrinnsvis er et like, helt tall, og ved at det på de /* halveriirgslinjer for sektorene tilveiebringes et antall punkter M-^, M2, . M^. som er slik anordnet at:

og ved at det fra de nevnte punkter trekkes linjer som er parallelle med de rette linjer som avgrenser vinkelsektorene, idet den således oppnådde stråle roteres om sin akse i en retning som er motsatt av prosjektilets rotasjonsretning.

Idet det nå henvises til fig. 3, viser denne figur en stråle som er dannet i et plan P beliggende i en avstand D fra strålingssenderen. 0 betegner strålens akse i planet P. Sistnevnte er inndelt i ju. like vinkelsektorer som"har sitt sentrum ved 0, idetjia. fortrinnsvis er et like, helt tall.

Med utgangspunkt ved 0, er et antall punkter M^, M2, ....... M^avmerket på de skjæringslinjer for de således dannede.vinkelsektorer, idet disse punkter er slik at:

Med utgangspunkt i punktene M^, U^, M^. trekkes linjer parallelt med de rette linjer som avgrenser vinkelsektorene, og på denne måte defineres et mønster dannet av bånd med lik bredde som vekselvis avgrenser områder med høy og lav strålingsintensitet.

I den på fig. 3 viste utførelse er antallet av vinkelsektorer lik 8, og vinkelen for sektorene er derfor: og bredden er hvert av båndene er:

Den utstrålte stråle bringes til å rotere om sin egen akse med en vinkelhastighet lik it . Når strålen utfører en omdreining, blir antall forandringer som registreres av en detektor A som er beliggende i et fast punkt i rommet i en avstand fra sentrum O på mellom (k-l)d og kd, lik:

Dette tall er derfor proporsjonalt med k, og derfor med avstanden fra sentrum 0.

For å oppnå det på fig. 3 viste mønster og

sende dette ut i rommet, kan den ovenfor beskrevne metode benyttes, idet strålen oppnås ved avsetning av et reflekterende metallisk belegg, som gjengir formen på mønsteret, på den

ytre overflate av det halvreflekterende glass av et laser-resonanskammer.

For å bevirke rotasjon av strålen kan laser-resonanskammeret roteres om sin egen akse . Det er også

mulig'ganske enkelt å rotere en gjennomhullet skive og sende ut bildet av denne skive.

I et modifisert arrangement kan det gjøres bruk av mønstre som er forskjellige fra det som er beskrevet ovenfor under henvisning til.fig. 3. I stedet for rette linjer som avgrenser vinkelsektorene kan det f.eks. også gjøres bruk av krumme linjer, f.eks. skruelinjer.

Som vist på fig. 4, er det også mulig å benytte bånd med samme bredde som avgrenser vekselvis områder med høy og lav strålingsintensitet og med akser som passerer gjennom sentrum 0.

På,, fig, 3 er det roterende legeme i form. av

et prosjektil med et rotasjonssentrum 0' som er beliggende i en avstand£fra 0. Prosjektilet roterer automatisk med en vinkelhastighet co .Slik som i den foregående utførelse

bærer prosjektilet to strålingsdetektorer A og B som er beliggende ved hver sin ende av en diameter som passerer gjennom prosjektilets rotasjonsakse 0'.

La det være antatt at:

AB 2r (med fordel r = d)

Prosjektilet roterer i motsatt retning av rotasjonsretningen for strålen, og co «-.GL

Rotasjonshastigheten Sl for strålen kan justeres på utskytningsstasjbnen, slik at den får en veldefinert verdi. Det er fordelaktig å benytte den størst mulige rotasjonshastighet for strålen som er forenlig med detektorenes respons-tid. De målemetoder som benyttes på prosjektilet, er basert på denne hypotese.

I prosjektilet memoreres tiden:

idet dette er den tid som kreves for strålen for å utføre en omdreining.

Dersom N, og NB er antall gjennomskjæringer som registreres av detektorene A og B i løpet av tiden

2 7T

At = - q- > nar man under disse betingelser at

som er en nær tilnærmelse til den virkelige verdi.

For at denne relasjon også skal være gyldig

i det tilfelle hvor y er tilnærmet lik null, blir mønsteret ved planet P med fordel modifisert rundt sentrum, slik at halveringene rundt origo elimineres, slik som vist f.eks. på fig. 5. Fremdeles som et eksempel er de stumpe vinkler blitt halvert i dette mønster for å gjøre halveringene mer nøyaktige. I dette eksempel er d = r og f*. - 4) .

Når en verdi på 2 velges for j& , er det

å foretrekke a£ mønsteret er noe forskjellig fra den teoretiske form'som er angitt ovenfor, slik at båndet k 0 ligger på

begge sider av origo som vist på fig. 6.

For at den generelle formel også skal gjelde når f er tilnærmet lik 0, vii det sentrale bånd igjen bli modifisert rundt sitt utspring slik som vist på fig. 6.

Det er også mulig, f.eks., å avbryte båndene som vist på samme figur for å unngå tangentiale halveringer.

Det antall ganger pr. sekund som o skal beregnes, er meget høyt, f.eks. ^ jf~*°9ut fra dette er det mulig å beregne et rundt tall for som er tilstrekkelig nøyaktig til å muliggjøre beregning av

Videre har man:

Når spesielt cos .0 = 1, dvs. når detektoren A befinner seg ved C, fås

og når<0>"f'fås NANB"

Dette\ gjør det mulig å beregne det tidspunkt T da detektoren A når C.

Ved å telle antall halveringer i løpet av en forutbestemt periode, er det således på prosjektilet mulig å oppnå data som muliggjør at prosjektilet kan styres automatisk langs strålens akse.

Idet det nå henvises til fig. 7 og 8, blir

en stråle av elektromagnetisk stråling- i form av eri laser-stråle utsendt i rommet mot et mål B' gjennom en roterende sikteanordning M og ét optisk system T med variabel brennvidde på en slik måte at et tverrsnitt S av strålen over hele banens lengde forblir innrettet med prosjektilet som er representert ved linjen M'. Prosjektilet gis en markert rullende rotasjon og bærer to detektorer Dl og D2 som er beliggende i et plan normalt på prosjektilets bevegelses-

plan. Dersom prosjektilet har mer enn to bevegelsesplan, benyttes mer .enn to detektorer.

Som det vil innses, består styringssystemet

i at man beregner, i et aksesystem som er knyttet til prosjektilet (fig. 8), polarkoordinatene f m Ql? <p m f°r prosjektilets posisjon i forhold til sentrum C for den utstrålte stråle, hvor ^m betegner avstanden mellom prosjektilets akse og sentrum av strålen, og <pm betegner bevegelses-senterets helling i forhold til den radiale passasje gjennom prosjektilets akse.

Et "alt eller ingenting"-signal påtrykkes

i et visst tidspunkt t idet man starter fra punktet for passasje gjennom <p = 0, hvis utstrekning er f.eks. proporsjonal med.

Verdiene av <f m og bestemmes på følgende måte: a) Det inngraverte merke på sikteanordningen M er slik at den informasjon som mottas av detektorene er proporsjonal med

radien, og

b) da sikteanordningen roterer med en hastighet som er mye større enn hastigheten av rullende rotasjon for prosjektilet, tilveiebringer, sistnevntes detektorer D-^og D2informasjon om verdiene av;?1og ?2<s>llk at.

hvor 1 er avstanden mellom de to detektorer D-^og D2.

I de forskjellige utførelser som er beskrevet ovenfor, er det inngraverte mønster på sikteanordningen M

i form av grupper av linjer eller frynser, og verdiene for

?1og ? 2 avleses ved ganske enkelt å telle de pulser

som genereres av detektorene ved passasje av hver frynse.

Man har funnet at bruken av sikteanordninger

med frynser ledsages av følgende begrensninger:

1) Betydelig kvantiseringsstøy på grunn av det begrensede antall frynser, og 2) vanskelighet ved benyttelse av en pulset laser som intro-duserer ytterligere kvantiseringsstøy.

Det er. imidlertid fordelaktig å benytte en pulset laser som tillater betydelig reduksjon i energiforbruk og følgelig i vekt og volum av en batteri-energikilde, idet dette er vesentlig i det tilfelle hvor belysningsanordningen er bærbar.

I en modifisert utførelse av oppfinnelsen blir følgelig verdiene av C? og ^2som tilveiebringes av detektorene i prosjektilet, avlest ved å telle kronologiske pulser som tilføres i løpet av en godkjennelses-åpningspuls som tilveiebringes av hver detektor i løpet av belysningsperioden.

I en ytterligere modifisert utførelse av oppfinnelsen benyttes en pulset laser som strålesender, og verdiene av Cj og £ 2 avleses ved å telle pulser tilveiebragt av detektoren.

I enda en annen utførelse av oppfinnelsen oppnås merkingen av sikteanordningen ved hjelp av en sektor avgrenset av geometriske kurver som danner sektorer med forholdsvis stor bredde som varierer med. avstanden fra sentrum. Sådanne kurver kan f.eks. være skruelinjér.

Fig. 9 viser et eksempel på en sikteanordning

med en spiralformet sektor.

Denne figur viser ved D linjen for en.prosjektil-detektor i planet for stråletverrsnittet. Slik som ovenfor antydet, avleses verdiene for ^ ^ og ^2ve<^ en tids telling., eller for å være mer nøyaktig, ved å telle differansen mellom de klare perioder og de mørke perioder som er en funksjon av avstanden

Anvendelsen av en sikteanordning som har en spiralformet sektor, tillater bruk av en pulset laser, og reduserer kvantiseringsstøyen.

I det ovenfor beskrevne system er utskytningsstasjonen spesielt enkel og visse av dens elementer kan benyttes for andre formål.

Utskytningsstasjonen omfatter i hovedsaken senderen sammen med dennes optiske system med variabel brennvidde som, under utskytning, vanligvis vil være programmert på den teoretiske bevegelseshastighet for prosjektilet. Om nød-vendig kan en avstandsmåler som . måler den avstand som er tilbakelagt av det bevegelige legeme, benyttes for å kontrollere det optiske system. Før utskytning vil det optiske system være i en posisjon som svarer til overtagelsesavstanden Dm^n, og dets felt er således på sitt bredeste. Senderen belyser da nesten ensartet det område som er inneholdt i dennes felt

utenfor avstanden D ...

mm

Det kan også gjøres bruk av et fjernsynskamera

som er følsomt for strålingen fra senderen og utstyrt med et krysslinjegitter, for utførelse av observasjoner om dagen og natten og for å utløse skuddet når målet befinner seg innenfor ildgivingsområdét.

Ved å justere den variable brennvidde er skytteren om nødvendig istand til å måle tilnærmet målåvstanden ved å foku: ringene på sistnevnte. På samme tid er han istand til å kontrollere og innstille koinsidensen mellom de kryssede linjer på gitteret og strålens akse.

Et vanlig teleskop som arbeider i synkronisme med de to ovennevnte innretninger, kan selvsagt komplettere utskytningsstasjonen og lette observasjoner om dagen, og det kari også erstatte fjernsynskameraet.

En utskytningsstasjon av denne type muliggjør avfyring av en korrigert granat, en rakett eller enhver annen ballistisk anordning.

Det vil innses at den ovenfor beskrevne anordning gjør det mulig å sløyfe gyroskoper på det styrte, vandrende legeme, og dette gir følgende fordeler: 1 Det er ikke nødvendig å bibringe en forutbestemt rullende posisjon til det bevegelige legeme på dettes utskytnings-stas jon eller i utskytningsrøret, da det ikke finnes noe gyroskop som skal kjøres i stilling. Hellingen av utskytnings- stas jonen er ikke lenger av betydning, og låse- eller sikrings-anordningen kan forenkles betydelig eller også sløyfes. 2 I bevegelige legemer som er utstyrt med gyroskoper er det nødvendig å anordne en elektrisk eller mekanisk for-bindelse mellom det bevegelige legeme og utskytningsstasjonen for å utløse og frigjøre gyroskopet før avfyring. I det foran beskrevne system kan de elektriske forbindelser mellom det styrte, bevegelige legeme og utskytningsstasjonen elimineres. 3 I de konvensjonelle raketter er gyroskopet det element som begrenser den mulige utgangsakselerasjon. Det er imidlertid nødvendig å øke akselerasjonen i utskytningsrøret eller på utskytningsplattformen for å oppnå den høyest mulige munningshastighet. Akselerasjon gjennom luften er i virkeligheten en viktig årsak til spredning som ofte gjør det vanskelig å overta for styresystemet, og i alle tilfeller reduserer nøyaktigheten på korte avstander.

Andre enheter som er anordnet i det bevegelige legeme, såsom batterier, elektroniske eller optiske komponenter, rorkontroller etc. kan anordnes eller konstrueres på en slik

måte at de tåler akselerasjoner på flere tusen g,

slik at det oppnås en munningshastighet som ligger langt inne i det supersoniske område. Frem til overtagelse og innretting er det en fordel at trykket fra marsjpropellen dersom en sådan er tilstede, utbalanserer luftmotstanden på best mulig måte, slik at spredningen gjøres minst mulig. Den foran beskrevne anordning påvirkes heller ikke av forstyrrelser av den type som opptrer i de nåværende anordninger.

Oppfinnelsen kan også anvendes på visse områder av landmåling hvor det er nødvendig å sikte inn stillingen av en akse.

Claims (25)

1. Fremgangsmåte ved styring av et roterende, bevegelig legeme for å holde dette på kurs mot et mål, karakterisert ved at det ved hjelp av en strålingssender som har et optisk system med variabel brennvidde som muliggjør at legemet kan følges under flukten, utsendes elektromagnetisk stråling som har meget kort bølgelengde og er i form av en stråle som amplitudemoduléres på en slik måte at forskjellige områder over et tverrsnitt av strålen i et plan som passerer gjennom legemet som styres, inneholder stråling av henholdsvis høy og lav intensitet, at denne stråle avsøkes med minst én strålings-detektor som-er montert på legemet som styres, og at det ut fra de signaler som utsendes av detektoren eller hver detektor, beregnes data som er nødvendige for automatisk styring av legemet langs en akse som strekker seg mellom-séntrum av den amplitudemodulerte stråle og målet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strålestrukturen velges på en slik måte at den gjør det mulig å utføre tilnærmet måling av avstanden til målet og å sette legemet istand til å styres langs den nevnte akse.

3.. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at stråletverrsnittet omfatter et antall sirkulære ringer hvor radiene for de forskjellige sirkler som danner ringene, er gitt ved:

hvor 1, 2, 3 ....... k er en rekke hele tall, n er en eksponent som er tilnærmet lik 1, og 1 er en lengde.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at stråletverrsnittet omfatter et mønster av bånd som har i hovedsaken samme lengde og som avgrenser vekselvis områder av høy og lav strålingsintensitet, idet mønsteret er beliggende i et plan P og oppnås ved inndeling x-/ *- like vinkelsektorer som har som sentrum det punkt i hvilken strålens akse krysser planet, idet P på de / a. halveringer av sektorene tilveiebringer et antall punkter , M2, ...M^ som er slik anordnet at

og det fra de nevnte punkter trekkes linjer som er parallelle med linjene som avgrenser vinkelsektorene, idet den således oppnådde stråle roteres om sin akse i en retning som er motsatt av rotasjonsretningen for det legeme som styres.

5.. Fremgangsmåte ifølge krav .4, karakterisert ved at de linjer som avgrenser vinkelsektorene, er rette.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at de linjer som avgrenser vinkelsektorene, er krumme.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at de linjer som avgrenser vinkelsektorene, er spiralformede.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 4- 7, karakterisert ved at de bånd som danner strålemønsteret, har samme bredde og aksene for disse bånd passerer gjennom, sentrumspunktet.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av 4 - 8, karakterisert ved at mønsteret modifiseres rundt sentrumspunktet slik at halveringer rundt sentrumspunktet elimineres.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 4-9, karakterisert ved at den tid som kreves for strålen for å utføre en omdreining', memoreres i legemet som styres, idet strålens rotasjonshastighet reguleres slik at den tillater berégning av antall halveringer av strålen av detektoren eller hver detektor i løpet av denne tid.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at verdiene av som represéntérer avstanden mellom detektoren eller hver detektor og strålens akse, og som tilveiebringes av de nevnte detektorer, avleses ved å telle kronometerpulser som tilføres under en godkjennelses-åpningspuls tilveiebragt av detektoren eller hver detektor i løpet av den periode i hvilken stråling faller på denne.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at strålingssenderen omfatter en pulset laser og verdiene av i avleses ved å telle pulser som tilveiebringes av detektoren eller hver detektor;

13. Anordning for styring av et roterende, bevegelig legeme i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge krav 1, for å holde legemet på kurs mot et mål, karakterisert ved at den omfatter en strålingssender som er liggende på utskytningsstasjonen for legemet som skal styres, for å utsende elektromagnetisk stråling med.meget kort bølgelengde i form av en stråle som amplitudemoduleres på en slik måte at forskjellige områder over strålens tverrsnitt i ét plan som passerer gjennom legemet som styres, inneholder stråling av henholdsvis høy og lav intensitet, hvilken sender er forsynt med et optisk system med variabel brennvidde som muliggjør at legemet kan følges under flukten, minst én detektor som er montert på legemet som styres slik at den kan sveipe over strålen, idet detektoren eller hver detektor er i form av en elektro-optisk detektor med en konvergerende linse, ved hvis brennpunkt det er anbragt en celle som er følsom for den elektromagnetiske strålingsintensitet, og en i legemet tilveiebragt anordning for analyse av cellens utgangssignal for å bestemme legemets avstand fra strålens akse og den tidsdiriverte av denne avstand, og for å korrigere legemets bane på basis av denne analyse.

14. Anordning ifølge krav 13,. karakterisert ved at strålingssenderen'omfatter en laser, og at strålen amplitudemoduleres ved avsetning av et reflekterende metallisk belegg i form av et antall konsentriske ringer på den ytre overflate av det halvreflekterende glass av laserens resonanskammer.

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at et metallisk, halvreflekterende belegg er avsatt på den indre overflate av glasset i laserens resonans kammer, idet tykkelsen av glasset er slik at den tillater etablering av et system av stående bølger mellom de to metalliske belegg, idet det tas hensyn til det faktum at vibrasjonsknutepunktet befinner seg inne i metallet.

16. Anordning ifølge ett av kravene 13 - 15, karakterisert ved at den omfatter midler for korrigering av geometriske aberrasjoner.

17. Anordning ifølge ett av kravene 13 - 16, karakterisert ved at den elektrO-optiske detektor omfatter et filter som slipper gjennom bare monokromatisk stråling fra strålingssenteret.

18. Anordning ifølge ett av kravene 13 - 17, karakterisert ved at legemet som styres, er. forsynt med en tidsbasis.

19. Anordning ifølge ett av kravene 13-18, karakterisert ved at legemet som styres, er forsynt med to identiske akselerometere som er anordnet symmetrisk i forhold til legemets langsgående hovedtreghetsakse. .

20. Anordning ifølge ett av kravene 13 - 19, karakterisert ved at den på utskytningsstasjonen omfatter en avstandsmåler som måler den avstand som er tilbakelagt av legemet som styres, for derved å kontrollere det optiske system med variabel brennvidde.

21. Anordning ifølge ett av kravene 13 - 20, karakterisert ved at den på utskytningsstasjonen omfatter et fjernsynskamera som er følsomt for strålingen fra strålingssenderen og som er forsynt med et kryssUnjegitter for å. tillate dag- og nattobservasjon og å muliggjøre utløsning av skuddet når målet befinner seg på skuddavstand.

22. Anordning ifølge ett av kravene 13 21, karakterisert ved at den på utskytningsstasjonen omfatter et teleskop hvis kryssende linjer faller sammen med strålens akse og tillater observasjon og avfyring om dagen.

23. Anordning ifølge ett av kravene 13-22, karakterisert ved at strålingssenderen omfatter en laser, og at det er sørget for anordninger for å bringe laserens resonanskammer til å rotere om sin egen akse for å forårsake rotasjon av den utsendte stråle.

24. Anordning ifølge ett av kravene 13-22, karakterisert ved åt strålingssenderen omfater en gjennomhullet skive gjennom hvilken den utsendte stråle utsendes, idet skiven er innrettet til å rotere for derved å forårsake rotasjon av det bilde av skiven som utsendes av strålen.

25. Anordning ifølge ett av kravene 13-24, karakterisert ved at det legeme som styres, er et automatisk roterende prosjektil.