DE2216734C3 - Verfahren und Anordnung zum Steuern einer Zieloptik für ein Geschütz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Zieloptik im Sinne einer unabhängigen Visierlinie für ein direkt zielendes Geschütz mit im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen sowie auf Anordnungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Aus der DT-PS 767 973 ist eine Anordnung zur Einstellung des Vorhaltes für eine auf der Ober- oder Unterlafette angebrachte Zieleinrichtung bekannt, wobei der Vorhalt aufgrund der Richtwinkelgeschwindigkeit und der Geschoßflugzeit elektrisch ermittelt wird und der über ein zwischen Richthandrad und Richtzahnkranz eingeschaltetes Differential zu gebende Vorhaltbetrag durch einen das Visier um den Vorhaltbetrag zurückstellenden Motor eingedreht wird, dessen Verstellweg abhängig ist von der durch eine Vergleichseinrichtung feststellbaren Differenz zwischen dem Sollbetrag und dem nachgesteuerten Istbetrag des Vorhaltes. Diese bekannte Anordnung arbeitet grundsätzlich so, als ob die Visierlinie von der Einführung des gewünschten Zielwinkels unabhängig wäre, wobei sowohl für die Zieloptik als auch für die Geschützplattform eine direkte mechanische Steuerung vorgesehen ist Ein einfacher Ersatz der direkten mechanischen Steuerung für das Geschütz ist nicht möglich, da der mit der Einführung eines Servosystems für die Geschützsteuerung verbundene Servofehler nicht unberücksichtigt bleiben darf.

Aus der DT-AS 1 270 449 ist weiter eine Regelung für eine auf einer Basis verstellbar angeordnete Plattform mit einer gegenüber dieser festen Waffe und einer gegenüber der Waffe verstellbaren Zieloptik bekannt, wobei einem Regelkreis für die Verstellung der PIaU-fonn eine Winkelgeschwindigkeit vorgegeben wird und zwei Regelkreise miteinander kombiniert sind, von de nen der eine aus dem Sollwert für einen Vorhaltewin kel und dem augenblicklichen Winkei zwischen der Visierlinie der Zieloptik und der Seelenachse der Waffe eine Regelabweichung für die Verstellung der Visierlinie bildet und diese entsprechend verstellt, während der zweite Regelkreis aus einem der Istgeschwindigkeit dieser Verstellung nach Vorzeichenumkehr entsprechenden Sollwert, dem vorgegebenen Verstellgeschwindigkeitssollwert und dem Istwert der Verstellgeschwindigkeit für die Verstellung der Plattform dieser ein entsprechendes Verstellsignal vorgibt. Bei dieser bekannten Regelung erfolgt die Steuerung der Waffe über die Zieloptik, da der Differenzwinkel zwischen der Visierlinie der Zieloptik und der Seelenachse der Waffe nur dem Stellmotor für die Verstellung der Visieroptik. nicht aber auch dem für die Verstellung der Plattform direkt zugeführt wird. Dies bedeutet aber, daß ein leichtes Bauteil — die Zieloptik — ein wesentlich schwereres Bauteil — die Plattform mit der Waffe — steuern muß, woraus sich erhebliche Störungen bzw. Verzögerungen für die Nachführbewegung durch Trägheitskräfte ergeben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei denen der nachteilige Einfluß von Störungen, die sich aus der unzureichenden und nur allmählichen Einstellung des schweren Geschützes bei der Eingabe des erforderlichen Differenzwinkels zwischen der Visierlinie und der Seelenachse ergeben, auf den Zielverfolgungsvorgang merklich verringert ist

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also der dem Servofehler entsprechende Fehlerwinkel gemessen und als zusätzlicher Winkel für die Verstellung der Zieloptik eingeführt Fehler in der Servosteuerung für das Geschütz können sich daher nicht nachteilig auf die Steuerung der Zieloptik auswirken. Außerdem steuert das Geschütz die Zieloptik, so daß also ein relativ leichtes Bauteil nachgeführt wird und keine Störungen bzw. Verzögerungen der Nachführbewegung durch Trägheitskräfte auftreten.

Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Anordnung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet, und vorteilhafte Ausführungsformen für eine solche Anordnung bilden den Gegenstand weiterer Unteransprüche 3 und 4.

Für Geschütze, die auf einem Fahrzeug montiert sind, das sich auch während des Schießens in Fahrt befindet, haben das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die danach arbeitende Anordnung noch einen wichtigen weiteren Vorteil. Die Erfassung des FehlerwLikels, der dem Servofehler für das Geschütz entspricht, bietet nämlich die Möglichkeit, auch durch den Fahrvorgang bedingte Fehler in der Geschützeinstellung zu erkennen und für das Schießen unwirksam zu machen, indem die Schußauslösuiig während der Fahrt dann veranlaßt wird, wenn der erfaßte Fehlerwinkel den Wert Null aufweist, da das Geschütz dann ideal auf die Visierlinie ausgerichtet ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. I ein Blockschaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiel und

F i g. 2 ein entsprechendes Schaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten AusführungsLcispiel gibt ein mit einem vom Richtkanonier betätigbaren Handrad 15 gekoppeltes Potentiometer 1 auf einer Leitung 2 eine seiner Drehung proportionale Spannung ab, die in diesem System die gewünschte Geschwindigkeit für die Visierlinie darstellt und zum einen einem Integrator 3 und zum anderen multipliziert mit einer Zeitkonstante einem Summierer 4 zugeführt wird. Der Summierer 4 wirkt auf einen Servomechanismus für ein Geschütz, der einen Servomotor 16 und einen Kreisel 6 enthält. Der Integrator 3 wird außerdem über eine Leitung 5 aus einem Rechner 17 mit einer die Steuergeschwindigkeit für den Richtwinkel und über eine Leitung 7 vom Kreisel 6 mit einer die momentane Winkelgeschwindigkeit des Geschützes wiedergebenden Spannung gespeist, die außerdem nach Multiplikation mit einer Zeitkonstanten auf den Summierer 4 gegeben wird. Die an den Ausgang des 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 Richtkanonier eingebrachten Steuergeschwindigkeit und der Ge- so schwindigkeit für den Richtwinkel gesteuert.

Als Servomechanismus für die Zieloptik sind bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1 ein Servomotor 12, ein Winkelanzeiger, ein Potentiometer 13 und eine Last 14 vorgesehen, und dieser Servomechanismus wird über 5s die Leitung 8 vorn Integrator 3 mit dem Fehlerwinkel und über eine Leitung 10 vom Rechner 17 mit dem Richtwinkel gespeist, wobei die entsprechenden Signale in einem Summierer 9 aufsummiert werden, der an einem dritten Eingang über eine Leitung U vom Poten- de tiometer 13 gespeist wird und seinerseits an seinerr» Ausgang auf den Servomotor 12 wirkt.

Die im Summierer 9 gebildete Summe stellt gemäß den vorstehenden Darlegungen die gewünschte Lage für die Visierlinie in Relation zur momentanen Winkellage des Geschützes dar. In Relation zum Ziel im Gelande 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 Baustufe 18 zugeführt, die ein logisches Ausgangssignal erzeugt, das die Annäherung des Fehlerwinkels an den Wert Null und gegebenenfalls auch seine Änderungsgeschwindigkeit zur Grundlage hat und einen geeigneten Zeitpunkt für die Schußauslösung anzeigt

Bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1 wird ein sogenannter Geschwindigkeitskreisel verwendet; das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 arbeitet mit Kreiseln anderer Art, wobei stellvertretend für diese ein sogenannter geschwindigkeitsintegrierender Kreisel ge/eigt ist. Im übrigen sind in F i g. 2 gleiche Bauteile auch mit den gleichen Bezugszahlen wie in F i g. 1 bezeichnet.

Gemäß F i g. 2 betätigt der Richtkanonier wieder ein Handrad 15, dessen Drehung in einem Potentiometer 1 in eine Spannung auf einer Leitung 2 umgesetzt wird, die der gewünschten Winkelgeschwindigkeit fur die Visierlinie entspricht. Ein Rechner 17 gibt über eine Lei tung 5 eine der gewünschten Geschwindigkeit entsprechende Spannung an einen Summierer 19, in dem diese Spannung mit der Spannung für die gewünschte Winkelgeschwindigkeit von 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 Richtungskreisel 20 zugeführt und davon in ein ihr proportionales Moment umgesetzt wird, das eine seitliche Prä/ession des Kreiselrotors hervorruft. Das kardanische Aufhängungssysiem des Richtungskreisels 20 ist zweckmäßig so angeordnet, daß seine Richtungsachse senkrecht zur Seelenachse des Geschützlaufs und seine Gleichgewichtsachse parallel zur Elevationsachse 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 Seelenachse des Geschützlaufs.

Der Richtungskreisel 20 besteht aus einem Richtmotor 21 und einem Winkelgeber 22. Das Ausgangssignal des Richtungskreisels 20 stellt die Differenz zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Richtung 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 einem Summierer 9 zugeführt, der in der gleichen Weise arbeitet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. wobei er wiederum mit einem Servomechanismus für die Zieloptik, mit einem Servomotor 12 und einem Potentiometer 13 gekoppelt ist, die aus dem Ausgangssignal des Summierers 9 einen Ablenkwinkel für die Visierlinie einer Last 14 gewinnen. Die Rückwirkung des Servomotors 16 auf den Richtungskreisel 20 ist in F i g. 2 durch eine gepfeilte Leitung 24 angedeutet.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung halber jeweils nur die Beeinflussung einer Koordinate für die Geschützeinstellung gezeigt, jedoch läßt sich das veranschaulichte Prinzip ohne weiteres auch auf die zweite Koordinate ausdehnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern einer Zieloptik im Sinne einer unabhängigen Visierlinie für ein direkt zielendes Geschütz, wobei die Zieloptik in bezug auf mindestens eine Drehachse mit dem Geschütz gekoppelt ist und wobei an Hand von durch einen geschützeigenen Rechner gelieferten Feuerleitwerten ein Steuersignal gebildet wird, das dem erforderü- ι ο chen Differenzwinkel zwischen der Visierlinie und der Seelenachse des Geschützes entspricht und über Steuereinrichtungen zugleich den Servomotoren sowohl der Zieloptik als auch des Geschützes zugeführt wird, derart, daß die Zieloptik relativ zum Geschütz um die die Kopplurg bewirkende Drehachse verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Differenzwinkel zwischen !stund Sollage der Seelenachse des Geschützes entsprechendes Steuersignal das an einem geschützeigenen Geber abgenommen wird, zu dem dem Servomotor der Zieloptik zugeführten, dem erforderlichen Differenzwinkel zwischen Visierlinie und Seelenachse entsprechenden Steuersignal hinzuaddiert wird.

2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß ein Summierglied (9). das mit einem ersten Eingang an einen geschützeigenen Rechner (17) für die Zuführung der Feuerleitwerte und mit einem zweiten Eingang an ein geschützeigenes Bezugselement (13) für die Bestimmung des Visierwinkels der Zieloptik angeschlossen ist, an einem dritten Eingang mit einer Quelle (3; 20) für Fehlerwinkelsignale für das Geschütz und an seinem Ausgang mit einem Servomotor (12) für die Verstellung der Zieloptik verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für die Fehlerwinkelsignale für das Geschütz ein Integrator (3) ist, der eingangsseitig mit drei Signalen gespeist wird, von denen das erste der gewünschten Geschwindigkeit für die Visierlinie, das zweite der Steuergeschwindigkeit für den Richtwinkel und das dritte der momentanen Winkelgeschwindigkeit des Geschützes entspricht (Fig. 1).

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für die Fehlerwinkelsignale für das Geschütz ein Richtungskreisel (20) ist, der eingangsseitig mit zwei Signalen gespeist wird, von so denen das eine der gewünschten Geschwindigkeit für das Geschütz und das andere der tatsächlichen Geschwindigkeit des Geschützes entspricht (Fig. 2).