DE2216734A1 - Verfahren und Anordnung zum Steuern eines Richtgeräts für ein Geschütz - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dipl.-Ing.H.Strohschänk 7.4.1972 -ar

8 München 60 190-993P

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AGAAKTIbBüLAG, Lidingö 1 (Schweden)

Verfahren und Anordnung zum Steuern eines Sichtgeräts

für ein Geschütz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Sichtgeräts für ein in Bezug auf mindestens eine Drehachse damit gekoppeltes, direkt zielendes Geschütz unter Handverstellung der Sichtung der optischen Visierlinie durch Integration der Bichtgeschv/indigkeiten, Eingabe von durch einen geschützeigenen .Rechner gelieferten Feuerleitwerten entsprechenden Üifferenzwinkeln zwischen Visierlinie und Geschützachse, Bestimmung von Differenzwinkeln zwischen Istlage und Sollage anhand von an geschützeigenen Bezugselementen abgenommenen Signalen und Steuerung von Servomotoren für die Geschützverstellung durch diesen Winkelwerten entsprechende Signale, sowie eine Anordnung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Bei der Erfindung geht es darum, die Verfahren und Anordnungen zu verbessern, die es für bestimmte direkt zielende Geschütze ermöglichen, eine sogenannte unabhängige Visierlinie zu haben. Eine genauere Beschreibung dieser Problemetellung und eine mögliche Lösung dafür finden sich in der BE-PS 75& 195-

Die Grundidee dieser Lösung besteht darin, daß die Feuerleitwerte, die in einem nicht rotierenden Koordinatensystem bestimmt sind, das die vektorielle Differenz zwischen der Zielrichtung des Geschützes und dem relativ dazu beweglichen Visier bildet, in ihren Koordinaten in ein Koordinaten-

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syetem transformiert und darin zur Wirkung gebracht werden, das durch die Drehachsen für das Geschütz bzw. für die Zieloptik festgelegt ißt. Dieses Koordinatensystem ist in der Regel gegenüber dem erdfesten Koordinatensystem verdreht. Außerdem werden im nicht rotierenden Koordinatensystem für die Feuerleitwerte Ableitungen gebildet, die gleichfalls in das geschutzfeste Koordinatensystem transformiert werden, oder es werden äquivalente Daten in anderer "weise gebildet. Diese stellen die Richtgeschwindigkeiten für Servoeinrichtungen zum Richten des Geschützes dar und sollten mit raumfester Bezugsgröße, z. B. mittels geschwindxgkextsanzexgender Kreisel, integriert werden.

Unter der Voraussetzung, daß diese Integration st-· t', :.;iijch und dynamisch völlig korrekt erfolgt und daß die optische Visierlinie rasch abgelenkt wird, kann das gewünschte Ziel, nämlich eine raumfeste und von Änderungen in den Feuerleitwerten unabhängige Lage der Visierlinie, erreicht werden.

In vielen Fällen jedoch, ja sogar in der Regel ist aber die Servoeinrichtung, die zur Integration für die Geschwindigkeitssteuerung für das Geschütz dient, deswegen relativ langsam, weil ihre Last nicht nur aus dem Geschütz, sondern beispielsweise bei lanzern außerdem auch aus dem gesamten Panzerturm besteht. Diese Last ändert sich außerdem mit dem Reibungswiderstand, der Bodenneigung usw. Es ist daher schwierig und oftmals sogar unmöglich, die Servoeinrichtun&en für das Geschütz und für die Zieloptik miteinander zu synchronisieren, so daß ihre Bewegungen gleich und aufeinander ausgerichtet würden.

Es ist nun bekannt, daß bei der Steuerung von Geschützen mittels eines solchen üervosystems die Differenz zwischen der gev/ünschten und der tatsächlichen Geschwindigkeit beispielsweise laittels eines speziellen elektronischen Integrators integriert werden kann, dessen Ausganfssignal dann die Winkeldifferenz zwischen den gewünschten und den tatsächlichen werten, also die momentane Winkeldifferenz angibt. Der gewünschte Wert ergibt eich im vorliegenden Falle als die Summe aus der durch Integration der vom Richtkanonier an einem oder mehreren Handrädern eingegebenen Steuer-

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geschwindigkeiten gewonnenen Sollage für die Visierlinie und aus der gewünschten Geschwindigkeit für die gemäß oöigem bestimmten Feuerleitwerte. Der tatsächliche Viert ist die integrierte Ausgangsgeschwindigkeit, die in diesem Falle durch einen geschwindigkeitsanzeigenden Kreisel, einen sogenannten Geschwindigkeitskreisel gemessen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß es die Erzielung einer unabhängigen Visierlinie gewährleisten kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Winkelwerten entsprechenden Signale zu den vom geschützeigenen fiechner gelieferten Feuerleitwerten hinzuaddiert werden, daß die den so erhaltenen Summen entsprechenden und die gewünschte Lage wiedergebenden Signale zur Ablenkung der Visierlinie relativ zum Geschütz verwendet werden und daß diese Ablenkung durch in ein optisches Servosystem eingebaute Servomotore vorgenommen wird, die durch den Differenzen zwischen der die Ablenkung der Visierlinie wiedergebenden Istlage und der gewünschten Lage entsprechende Signale gesteuert werden.

Erfindungsgemäß wird also die Ausgangsgröße des Integrators als Fehlerlage für das Geschütz interpretiert, das dank seiner mechanischen Kopplung mit dem Zielgerät auch auf die optische Visierlinie wirkt, die daher um den entsprechenden Winkel fehlgerichtet ist, und diese Fehlerlage wird dem in seine Koordinaten zerlegten Feuerleitwinkel in der betreffenden Koordinate hinzuaddiert, wodurch der Servoaechanismus für die Steuerung der optischen Visierlinie relativ zum Geschütz so synchronisiert wird, daß er auf das so erhaltene gewünschte Winkelsignal mit einer Geschwindigkeit anspricht, die groß ist gegen die Geschwindigkeit des Servomechanismus für das Geschütz.

Der oben definierte Lagefehler für den Integrator läßt sich außerdem prinzipiell unabhängig von servotechnischen Problemen in folgender Weise ausnutzen. Während der Fahrt eines das Geschütz tragenden Fahrzeugs über unebenen Boden sucht das Geschütz eine i>age im .Raum beizubehalten, die

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durch die oben definierte Funktion des Integrators bestimmt wird. Die zuvor erwähnten Mangel führen unabhängig davon, ob Änderungen in den Feuerleitwerten vorliegen oder nicht, zu Abweichungen. Wenn jedoch die Ausgangsgröße de6 Integrators KuIl ist, dann ist auch der Fehler im Servomechanismue KuIl, und im vorliegenden Falle ist das Geschütz ideal auf die Visierlinie ausgerichtet, deren Lage zum Ziel wiederum durch einen Zeiger gesteuert wird. Beim Schießen während der Fahrt des Geschützes muß daher dann geschossen werden, wenn die Ausgangsgröße des Integrators gleich Null ist. Die Einführung dieser zusätzlichen Bedingung in die vom Zeiger ausgeloste Schießelektrik läßt sich für den Fachmann leicht bewerkstelligen.

Eine Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Servomotor des optischen Servomechanismus an den Ausgang eines Sumniiergliedes angeschlossen ist, das an einem ersten Eingang mit von einem Rechner abgegebenen Feuerleitwerten, an einem zweiten Eingang mit durch ein Potentiometer gelieferten Richtgeschwindigkeitswerten und an einem dritten Eingang mit Fehlerwinkelwerten gespeist wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 ein entsprechendes Schaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei in beiden Fäulen der Übersichtlichkeit der Darstellung halber nur die Beeinflussung einer Koordinate gezeigt ist.

In Fig. 1 gibt ein mit einem vom Richtkanonier betätigbaren Handrad gekoppeltes Potentiometer 1 auf einer zeitung ά eine seiner Drehung Droportionale Spannung ab, die in diesem System die gewünschte GeGchwinuigkeit für-die Visierlinie darstellt und zum einen einem Integrator 3 und zum anderen einem Summierer k zugeführt wird. Der Summierer k wirkt auf einen Servomechanismus für ein Geschütz, der einen Motor 16 und einen Kreisel 6 enthält. Der Integrator 3 wird außerdem über eine -^eitun^ Γ> aus einem itechner 17 mit einem Richtwinkel und über eine Leitun,, 7 vom

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Kreisel 6 mit einer die momentane Vi/inkelgeschwindigkeit des Geschützes wiedergebenden Spannung gespeist. Die an den Ausgang dee Integrators 3 angeschlossene Leitung 8 führt das Integral aus der Summe der beiden dem Integrator 3 über die leitungen 2 und 5 zugeführten Steuergeschwindigkeiten abzüglich der momentanen Geschwindigkeit des Geschützes, also den Fehlerwinkel. Durch diese Kopplung wird die Geschwindigkeit des Geschützes in an sich bekannter Weise durch die Summe aus der vom Sichtkanonier eingebrachten Steuergeschwindigkeit und der Geschwindigkeit für den Sichtwinkel gesteuert.

Der optische Servomechanismus besteht aus einem Motor 12, dem hinkelanzeiger, einem Potentiometer 13 und der Last 1*t und wird über die Leitung 10 vom .Rechner 17 mit dem Hichtwinkel und über die Leitung 8 vom Integrator 3 mit dem Fehlerwinkel gespeist, wobei die entsprechenden Signale in einem Summierglied 9 aufsummiert werden, das an einem dritten Eingang über eine Leitung 11 vom Potentiometer 13 gespeist wird und seinerseits auf den Motor 12 wirkt.

Die im Summierglied 9 gebildete Summe stellt gemäß den obigen Ausführungen die gewünschte Lage für die Visierlinie in -Relation zur momentanen Winkellage des Geschützes dar. In Relation zum Ziel im Terrain hängt die Visierlinie daher einfach von der durch den Zeiger gesteuerten gewünschten Lage ab. Diese Eigenschaft entspricht völlig dem Konzept der unabhängigen Visierlinie.

Das Winkelfehlersignal auf der Leitung 8 wird gewünschtenfalls auch einer Baustufe13 zugeführt, die ein logisches Ausgangssignal erzeugt, das die Annäherung des Fehlersignals an den Wert Null und gegebenenfalls auch seine Geschwindigkeit zur Grundlage hat und einen geeigneten Schießzeitpunkt anzeigt.

Bei dem Ausführungsbeiapiel von Fig. 1 wird ein sogenannter Geschwindigkeitskreisel verwendet; das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 arbeitet mit Kreiseln anderer Art, wobei stellvertretend für diese ein sogenannter geschwindifciceitsinbegrierender kreisel gezeigt ist. Im übrigen sind in Fig. 2 gleiche Bauteile auch mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 bezeichne b.

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In Fig. 2 betätigt der Richtkanonier wieder das Handrad 15, dessen, Drehung im Potentiometer 1 in eine Spannung auf der Jjeitung 2 umgesetzt wird, die der gewünschten Winkelgeschwindigkeit für die Visierlinie entspricht. Der Rechner 17 gibt über die Leitung 5 eine der gewünschten Geschwindigkeit entsprechende Spannung an einen Summierer 19» in dem sie rait der Spannung für die gewünschte Winkelgeschwindigkeit auf der leitung 2 addiert wird, so daß am Ausgang des Summierers 19 eine die gewünschte Geschwindigkeit für das Geschütz darstellende Spannung erscheint, die über eine leitung 25 einem fiichtungskreisel 20 zugeführt und davon in ein ihr proportionales Moment umgesetzt wird, das eine seitliche Präzession des Kreiselrotors hervorruft. Das kardanische Aufhängungösystem des Richtungskreisels 20 ist zweckmäßig so angeordnet, daß seine liichtungsachse senkrecht zur Achse des ^eschützlaufs und seine Gleichgewichtsachse parallel zur Elevationsachee des Geschützes verlaufen. Wenn dann die Winkelanzeiger für die Gleichgewichtsachse und die Richtungsachse des Richtungskreisels 20 den Wert Null anzeigen, verläuft daher der Momentenvektor des Kreiselrotors parallel zur Achse des Geschützlaufs.

Der RLchtungskreisel 20 besteht aus einem Richtmotor 21 und einem winkelgeber 22. Das Ausgangssignal des Richtungskreisels 20 stellt die Differenz zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Kichtung dar, die ihrerseits durch den Geschützlauf bzw. durch den Kreiselrotor gegeben sind, und dieses Ausgangssignal wird über eine Leitung 26 zum einen einem Verstärker 23 im Seitenricht-Servomechanismus und über diesen einem Servomotor 16 und zum anderen dem Summierglied 9 zugeführt, das in der gleichen Weise arbeitet wie in Fig. 1, wobei es wiederum mit dem optischen Servomechanismus mit dem Motor 12 und dem Potentiometer 13 gekoppelt ist, die aus dem Ausgangssignal des Summiergliedes 9 einen Ablenkwinkel für die Visierlinie der Last 1*f gewinnen. Die Rückwirkung des Servomotors 16 auf den Richtungskreisel 20 ist in Fig. 2 durch eine gepfeilte Leitung 2h angedeutet.

Die Ausdehnung der Erfindung auf zwei Koordinaten und auf Geschütissysteme mit mechanischer Kopplung zwischen Zieloptik und Geschütz in nur einer Koordinate ergibt sich aus der obigen Beschreibung für den Fachmann ohne weiteres.

Fa tf η La do

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Claims (2)

1. Pa t e η tan ep rü cn e

   M.)Verfahren zum Steuern eines Richtgeräts für ein in Bezug auf mindestens eine Drehachse damit gekoppeltes, direkt zielendes Geschütz unter Handverstellung der Richtung der optischen Visierlinie durch Integration der .Richtgeschwindigkeiten, Eingabe von durch einen geschützeigenen Rechner gelieferten Feuerleitwerten entsprechenden Differenζwinkeln zwischen Visierlinie und Geschützachse, Bestimmung von Differenzwinkeln zwischen Istlage und Sollage anhand von an geschützeigenen Bezugselementen abgenommenen Signalen und Steuerung von Servomotoren für die Geschützverstellunt; durch diesen V/inkelwerten entsprechende Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die den Winkelwerten entsprechenden Signale zu den vom geschützeigenen Rechner (17) gelieferten Feuerleitwerten hinzuaddiert werden, daß die den so erhaltenen Suramen entsprechenden und die gewünschte Lage wiedergebenden Signale zur Ablenkung der Visierlinie relativ zum Geschütz verwendet werden und daß diese Ablenkung durch in ein optisches Sex'vosystem eingebaute Servomotore (12) vorgenommen wird, die durch den Differenzen zwischen der die Ablenkung der Visierlinie wiedergebenden Istlage und der gewünschten Lage entsprechende Signale gesteuert werden.
2. 2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Servomotor (12) des optischen Servomechanismus an den Ausgang eines Summiergliedes (9) angeschlossen ist, das an einem ersten Eingang (Leitung 1ü) mit von einem Rechner (17) abgegebenen Feuerleitwerten, an einem zweiten Eingang (Leitung 11) mit durch ein Potentiometer (13) gelieferten .Kichtgeschwindigkeitswerten und an einem dritten Eingang (Leitung 8 oder 26) mit Fehlerwinkelwerten gespeist wird.

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