SE513028C2 - Förfarande och anordning för att bestämma rollvinkel - Google Patents

Description

LL.. H u.. 20 25 30 0282 i kroppens rotationshastiäghet efter utskjutningsögonblicket, riskerar dock den roterbara kroppen att mycket snai-t ha infort oacceptabel avvikelse i rollvinkeläge.

En annan anordning fo ' att bestämma rollvinkel är forut känd genom svenska patentet 465 794. I detta fall är en permanentmagnet anbringad i den utskjutbara kroppen som när kroppen skjuts ut utskjutningsanordningens utskjutningsrör inducerar ett fält i lindningar anbringade i'utskjutningsröret. Genom lämplig Signalbehandling kan rollvinkeln vid utskjut ngsögonblicket bestämmas. Information om denna rollvinkel och tid som forflutit efter utskjutningen tillfores via en kommunikationslänk den utskjutbara kroppen so hämr med hjälp av innefattad elektronik beräknar det aktuella rotationsläget. Under 'rutsättning att den utskjutbara kroppens rotationshastighet med god noggrannhet kan fprutses eller bestämmas under kroppens hela flygforlopp fram till en eventuell korrigerin' stidpunkt, ger den kända anordningen möjlighet att beräkna rotationsläget med i n rmala fall acceptabel noggrannhet. Om emellertid den rotationshastighet som] används vid beräkning av ett rollvinkelläge avviker från den korrekta rotationshastil eten, kommer felet i rollvinkelläge, särskilt när lång tid forflutit eñer utskjutnitligen, att vara oacceptabelt.

I Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett forfarande och en anordning som uppvisar stor noggrannhet utan att for den skull medföra stor komplexitet. Ett annat' ändamål är att åstadkomma enkel kommunikation mellan utskjutningsanordninggoch den utskjutbara kroppen. i Uppfinningsändarnåle uppnås genom ett forfarande kännetecknat av att for rollvinkelbestärnning lpprättas kommunikation mellan utskjutningsanordningen och den utskjutbara kroppen u der den utskjutbara kroppens färd genom utsändande av en polariserad bärvåg i a slutning till utskjutningsanordningen och att den utsända polariserade bärvågen detekteras i den utskjutbara kroppen med avseende på rotationsberoende, t en anordning kännetecknad av att en sändare är anordnad i anslutning till utskjutriingsanordningen for kommunikation med den utskjutbara kroppen genom utsändande av en polariserad bärvåg och att den utskjutbara kroppen innefattar en polarisatronsriktningskänslig mottagare vars polarisationsriktnings- känslighet är anordna? att folja den utskjutbara kroppens rotation. l 10 15 20 25 30 513 028 3 Genom att inrymma de magnetfältsavkärmande organen i den utskjutbara kroppen kan den utskjutbara kroppen självständigt hålla reda på sin rollvinkel baserat på vinkelläge vid utskjutningsögonblicket och räkning av minima i en bärvågssignal.

Enligt ett fördelaktigt forfarande bestäms den utskjutbara kroppens rollvinkel i utskjutningsögonblicket i den utskjutbara kroppen baserat på det eller de inducerade fälten, detekteras och räknas minima i den utsända polariserade bärvågen från utskjutningstidpunkten och startas en tidmätning vid utskjutningsögonblicket. Genom att hålla reda på rninima och koppla dessa till den utskjutbara kroppens rollvinkel då den lämnar utskjutningsanordningen erhålls en enkel lösning på entydighetsproblemet att skilja på O och n radianer.

Enligt ännu ett fördelaktigt forfarande baserat på föregående forfarande bestäms for forsta detekterade minima, utgående från den vid utskjutningsögonblicket bestämda rollvinkeln, om minimat motsvarar O eller n radianer baserat på det eller de vid utskjutningsögonblicket inducerade fälten.

En specifik rotationsvinkel ot for den utskjutbara kroppen efter tidpunkten tnoflürl) identifieras som tiden t, där r = 01/360 ~ T, 2 ' At = T, A1 = infinner) - ïnonm; OCh tnomn) representerar tidpunkten efter utskjutningsögonblicket då det n:te minimat i den polariserade bärvågen detekteras.

Med fordel utgörs de magnetfaltalstrande organen av en forsta och en andra perrnanentmagnet anordnade på utskjutningsröret och 90 grader inbördes vridna relativt utskjutningsrörets symmetriaxel for att generera var sitt magnetfält i en forsta respektive andra radiell riktning genom röret, vilka riktningar är vridna 90 grader. 1 i I' e l E . :i r en 10 15 20 25 30 isis 0284 För att avkänna det a1st'ade magnetfaltet är med fördel den utskjutbara kroppen försedd med magnetfält avkännande organ innefattande en spole och en första och en andra sampel- och hållkrets, vars utsignalnivåer är tillforda en processor.

Med fördel innefattar den utskjutbara kroppen vidare medel för detektering av minima i den signal som den utskjutbara kroppen mottar från den i anslutning till utskjutningsanordningen anordnade sändaren och medel för att räkna detekterade minima Medlen för detekteringav minima innefattar därvid enligt ett fördelaktigt utförande en fasdetektor och en professor. Medlen för att räkna detekterade rninima utgörs lämpligen av en processor.

Vidare innefattar den utskjutbara kroppen i anordningen enligt uppfinningen enligt ett annat fördelaktigt utfö ande medel för tidmätning. Vid en anordning enligt uppfinningen där den qitskjutbara kroppen är försedd med en eller flera styrladdningar, definierar därvid medldn för tidmätning en eller flera styrladdningars samtidiga utlösningstidpunkt bas|Lrat på transmitterad vinkelinformation ot och detekterade rmmma. i l Uppfinningen kommer' att beskrivas närmare nedan medelst ett utföringsexempel under hänvisning till bifogad? ritningar, där: Figur 1 visar delar av n utskjutningsanordning i vilken uppfinningen kan tillämpas.

Figur 2 visar en utskjutbar kropp med magnetfaltavkännande organ och ingående i uppfinningen, l Figur 3 visar exempel på en elektronikdel avsedd att ingå i den utskjutbara kroppen.

I :exempel på spänningar som uppträder i olika delar av I Figur 4a, 4b, 4c visar elektronikdelen enligt uppfinningen.

Figur 5 illustrerar sanrbandet mellan riktningen hos en spole ingående i de magnetfältavkärmand e organen och inducerade spänningspulser.

Figur 6a visar exempel på av sändare utsänd signal.

Figur 6b visar fasskifi detekterade i den utsända signalen enligt figur 6a.

Figur 6c visar exempel på i en mottagare resulterande signalstyrka baserad på signalen enligt figur 6a. 10 15 20 25 30 513 0285 Figur 7 visar arbetssättet for en i elektronikdelen enligt figur 3 ingående processor for exekvering av en styrsignal.

Den i figur 1 delvis visade utskjutningsanordningen 1 innefattar ett utskjutningsrör eller eldrör 2 med en konformad mynning 3. På eldröret är två perrnanentmagneter 4 och 5 anbringade att generera inducerande fält vinkelrätt mot eldrörets symmetriaxel 6 i eldrörets inre. Permanentmagneterna är inbördes vridna 90 grader. En altemativ placering av permanentmagnetema har antytts medelst streckade linjer 7, 8 i eldrörets mynning 3. I anslutning till utskjutningsanordningen 1 finns även en sändare 20 ansluten till en antenn 9 for utsändning av en polariserad bärvågssignal.

Figur 2 visar en utskjutbar kropp 10 i form av en granat eller liknande avsedd att i utgångsläget vara inrymd i utskjutningsanordningens eldrör 2. I antennens bakre del finns en mikrovågsantenn 11 avsedd att mottaga den av antennen 9 utsända signalen.

Mikrovågsantennen ll är kopplad till ett elektronikblock 12 som kommer att beskrivas närmare under hänvisning till figur 3. Kroppen 10 inrymmer vidare en spole 13, så kallad pick up-spole, riktad att avkänna radiellt inducerade fält. Spolen 13 är likaså kopplad till elektronikblocket 12.

I elektronikblocket 12 ingår en fasdetektor 14 vars ingång är ansluten till mikrovågsantennen 11 och vars utgång är kopplad till en processor 15.

Elektronikblocket innehåller vidare en forsta och en andra hållkrets 16, 17 styrda på ingångama av en gemensam sampelkrets 18. Hållkretsarnas utsignaler tillförs processorn 15, vilken processor har en styrorderutgång 19.

Ett utskjutningsforlopp kan tillgå enligt följande. När kroppen eller granaten 10 passerar magnetema 4 och 5 eñer avfyringen induceras spänningspulser u, och u; enligt figur 4a, som visar inducerad spänning som fimktion av tiden t. Spänningamas toppvärden betecknas därvid ü; resp. üz. Hållkretsarna 16 och 17 visade i figur 3 lagrar de inducerade spânningama, varvid figur 4b visar spänningen lagrad i hållkretsen 16 och figur 4c visar spänningen lagrad i hållkretsen 17. Figur 5 illustrerar sambandet mellan spolens orientering i granaten och de inducerade spänningarna u 1 och uz.

Utgângsvinkel oc, beräknas i processorn 15 baserat på sambandet: f 'rev a r . 4___ _ ._.._...__..__...1... .W 10 15 20 25 30 513 02§ oro =arctan üz/ül.

Under utskjutningstörltippet skickar sändaren 20 enligt det visade utförandet ut en E- faltspolariserad bärvågi exempelvis med vertikal polarisering. Den i granaten 10 av rnikrovågsantennen ll ifnottagna signalen är visad i figur 6a. Den mottagna signalen tillförs en fasdetektor 1:4, vars utsignal i princip indikerar minima i den mottagna signalen. En tänkt likiilitad bärvåg skulle se ut såsom visat i figur 6c och kan matematiskt skrivas u I ü - sin mm - t | , där com. avser granatens rotation. Detta ger en tvetydighet huruvida första minima motsvarar 0 eller n radianer. Med hjälp av den enligt ovan beräknade 1litgångsvinkeln ou, bestämmer processorn 15 om forsta rninima motsvarar 0 eller 1: radjaner. Med hjälp av insignalen från fasdetektorn 14, mäter processorn 15 tiden for granatens rotation och justerar en rotationsräknares 21 klockintervall. I procesjsom 15 visas schematiskt ett block 22 som i samverkan med en oscillator 23 hanterar rzotationsrälcnarens 21 justering. Ett styrkommando som skickas till exempel genom ett ifrekvensskifte av den av sändaren 20 utsända signalens bärvåg och hanteras av ett styrinforrnationsblock 24 ornräknas till motsvarande tidsvärde av rotationen och lagras iíen digital komparator 25. När rotationsräknarens tidsvarde uppnår det i komparatjam lagrade tidsvardet avges en styrsignal på processoms 15 styrorderutgång 19 foj utlösning av en eller flera i granaten anbringade styrladdningar, vilka laddningar vid akItiVering korrigerar granatens kurs. Kurskorrektionens storlek kan påverkas genom Jal av antal styrladdningar som samtidigt aktiveras. En enda utlöst laddning ger normalt 'ndre kurskorrektion än om två intilliggande styrladdningar samtidigt utlöses.

Om den mottagna signalens nollgenomgångar betecknas tnømn), där n svarar mot den I . U n:te nollgenomgångerï kan tiden mellan den n:te och (n+l):te nollgenomgangama skrivas At = tnorirn-r) - inom) och periodtiden T = 2 ' At. Tiden som motsvarar ot kan då uttryckas som t = 01/3 60 ' T.

Claims (12)

l0 20 25 30 513 028, Patentkrav

1. Förfarande for att bestämma rollvinkeln hos en utskjutbar kropp (10), såsom en roterande projektil, granat, robot e d som är utskjutbar från en utskjutningsanordning (1), varvid inducerade fält utnyttjas for fastställande av den utskjutbara kroppens rollvinkel då den lämnar utskjutningsanordningen genom att minst ett inducerande fält genereras i utskjutningsanordningen och att det eller de inducerande fälten avkännes i den utskjutbara kroppen, kännetecknat av att for rollvinkelbestämning upprättas kommunikation mellan utskjutningsanordningen (1) och den utskjutbara kroppen ( 10) under den utskjutbara kroppens färd genom utsändande av en polariserad bärvåg i anslutning till utskjutningsanordningen och att den utsända polariserade bärvågen detekteras i den utskjutbara kroppen med avseende på rotationsberoende.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att den utskjutbara kroppens (10) rollvinkel i utskjutningsögonblicket bestäms i den utskjutbara kroppen baserat på det eller de inducerade fälten, att minima i den utsända polariserade bârvågen detekteras och räknas från utskjutningstidpunkten och att en tidmätning startas vid utskjutningsögonblicket.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat av att for forsta detekterade minima bestäms, utgående fiån den vid utskjutningsögonblieket bestämda rollvinkeln, om minimat motsvarar 0 eller rt radianer baserat på det eller de vid utskjutningsögonblicket inducerade fälten.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 2-3, kännetecknat av att rotationsvinkeln ot for den utskjutbara kroppen ( 10) eñer tidpunkten tmmntl, identifieras som tiden t, där t = (1/360 ' T, 2 - A: = T, Ai = komm) - inom) Oßh tflono.) representerar tidpunkten efter utskjutningsögonblicket då det n:te minimat i den polariserade bärvågen detekteras. I; Il ,i1_...aL__Q,.L_.Q..L_1_ .,,I~..|.<.A1I .una -Iuß-.I Inn-mm -I ..,...i Mitt ...Liu IULL 10 15 20 25 30 I 1 i I ;513 028 I

5. Anordning for att Éaestämma rollvinkeln hos en utskjutbar kropp (10), såsom en roterande projektil, granat, robot e d som är utskjutbar från i en utskjutningsanordning (1) ingående utskjutninfgsrör (2), vilken anordning innefattar magnetfältalstrande organ (4, 5) och magnetfálts lvkännande organ (13, 16-18) for fastställande av den utskjutbara kroppens rollvinkel då oppen (10) lämnar utskjutningsanordrtingens utskjutningsrör (2), varvid de magnetf tsalstrande organen (4, 5) är anordnade i anslutning till utskjutningsröret (2) o h att de magnetfaltsavkärmande organen (13, 16-18) är inrymda iden utskjutbara kroptiåen (10), kännetecknad av att en sändare (20) är anordnad i anslutning till utskjut 7 gsanordningen (1) for kommunikation med den utskjutbara kroppen (10) genom u sändande av en polariserad bärvåg och att den utskjutbara kroppen innefattar en olarisationsriktningskänslig mottagare (11, 12) vars polarisationsriktningskänslighet är anordnad att folja den utskjutbara kroppens ( 10) rotation.

6. Anordning enligt patentkravet 5, kännetecknad av att de magnetfältalstrande organen utgörs av en lörsta och en andra permanentmagnet (4, 5) anordnade på utskjutningsröret (2) och 90 grader inbördes vridna relativt utskjutningsrörets symmetriaxel for att g nerera var sitt magnetfält i en forsta respektive andra radiell riktning genom röret, :vilka riktningar är vridna 90 grader. I

7. Anordning enligt ipatentkravet 5, kännetecknad av att de magnetfaltavkärmande organen innefattar en 'spole (13) och en forsta och andra sampel- och hållkrets (16-18), I I I

8. Anordning enligt patentkravet S, kännetecknad av att den utskjutbara kroppen vars utsignalnivåer är tillförda en processor (1 S). (10) innefattar medel (14, 15) for detektering av minima i den signal som den utskjutbara kroppen ottar från den i anslutning till utskjutningsanordningen anordnade sändaren och medel 16) for att räkna detekterade minima.

9. Anordning enligt patentkravet 8, kännetecknad av att medlen for detektering av rninima innefattar en fasdetektor (14) och en processor (15). 10 513 0289

10. Anordning enligt patentkravet 8 eller 9, kännetecknad av att medlen för att räkna detekterade minima utgörs av en processor (15).

11. ll. Anordning enligt något av föregående patentkrav 5-10, kännetecknad av att den utskjutbara kroppen (10) innefattar medel (21-23) for tidmätning.

12. Anordning enligt patentkravet 11, varvid den utskjutbara kroppen (10) är försedd med en eller flera styrladdningar, kännetecknad av att medlen (21-23) for tidmätning är inrättade att baserat på transmitterad vinkelirifonnation o: for en eller flera styrladdningens samtidiga aktivering och detekterade minima definiera styrladdningens utlösningstidpunkt.