DE2944004C2 - Feuerleitsystem - Google Patents

Description

— zu diesem Zweck wird die Orientierung der orthogonalen Linie des Rasters von Hand verstellt, bis sie parallel zur Bewegungsbr'in des Zielobjekts verläuft —

und die Geschwindigkeit des Zielobjektes

dabei bilden die Merkmale a), a2), b), b2), b2,l), b2,3) den Oberbegriff.

— zu diesem Zweck wird die Wanderungsgeschwindigkeit der parallelen Linien des Rasters von Hand so eingestellt, daß sie mit der Wanderungsgeschwindigkeit des Bildes des Zielobjekts auf der Sichtanzeige übereinstimmt.

Während der Bestimmung dieser beiden Bewegungsparameter bleibt das Gesichtsfeld der Visiervorrichtung unverändert und die große träge Masse des Geschützturms in Ruhe. Erst danach wird das Gesichtsfeld wieder geändert, nämlich um die Entfernung des Zielobjekts zu messen, wozu die Visiermarke (Seelenachsenmarke), welche die Zielrichtung der Visiervorrichtung und des Entfernungsmessers angibt, mit dem Zielobjekt zur Deckung gebracht werden muß.

Die unabhängig ermittelten Informationen über Entfernung. Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Zielobjekts werden dem Rechner übermittelt, welcher sie zur Berechnung der Feuerleitsignale verwendet und zu diesem Zweck den Bildgenerator so steuert, daß dieser — nach erfolgter Berechnung — anstelle des Rasters die Zielmarke in die Sichtanzeige einblendet, deren Lage durch die berechneten Feuerleitsignale bestimmt ist. Was danach noch zu tun bleibt, ist, die Zielmarke mit dem Bild des Zielobjekts zur Deckung zu bringen und

zu feuern, was der Schütze von Hand ausführen kann, wobei ihn der Rechner aber auch unterstützen kann.

Mit dem neuartigen Feuerleitsystem ist das Geschütz schneller feuerbereit als bisher.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen nachfolgend beschrieben.

F i g. 1 zeigt in Form eines Blockdiagramms den grundlegenden Aufbau eines Feuerleitsystems,

F i g. 2 zeigt in detaillierter Darstellung die Visiervorrichtung des Feuerleitsystems aus F i g. 1,

F i g. 3 gibt ein Bild wieder, wie es von einer Bedienungsperson am Okular der Visiervorrichtung beobachtet werden kann, und

F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Visiervorrichtung.

Im Feuerleitsystem nach Fig. 1 gibt es Zielortungsmittel 20 in einer Beobachtungsstation, u. a. bestehend aus einer Visiervorrichtung 11 und aus einem Laser-Entfernungsmesser 12, die beide im nicht dargestellten Panzerturm angeordnet sind und den Zielschauplatz 13 erkünden und ausmessen. Ein Rechner 14 erhält von Meßfühlern 15 Eingangssignale mit Informationen über Umgebungsbedingungen wie Lufttemperatur, Luftdruck, Windrichtung und -geschwindigkeit, Kompaßkurs und Schwere. Der Rechner 14 erhält ferner Signale mit Inforniationen über ballistische Parameter wie Temperatur der Ladung, Art der gewählten Munition und Biegung des Kanonenrohrs. Aus den ihm zugeführten Signalen leitet der Rechner 14 nach einem vorgegebenen Programm Feuerleitsignale her und übermittelt diese an den Antrieb 16 der Kanone 17. Der Rechner 14 kann eir Analog-, Digital- oder Hybridrechner sein. Seine Programmierung kann im Einklang mit den Bewegungsgleichungen erfolgen, die in dem Buch »New Methods in Exterior Ballistics« von F. R. Moulton abgeleitet sind.

Die Visiervorrichtung 11 umfaßt eine Sichtanzeige, die im einzelnen noch beschrieben wird. Die Sichtanzeige wird von einer Bedienungsperson in einer Station 20 beobachte» in der eine von Hand bedienbare Steuereinrichtung 21 vorgesehen ist, welche bei Betätigung das Gesichtsfeld der Visiervorrichtung 11 ändert. Die Zielortungsmittel 10 sind noch über ein Verbindungsglied 22 mit dem Rechner 14 gekoppelt, damit sie diesem Signale mit Informationen über die Lage des Zielobjekts übermitteln können.

Die Visiervorrichtung 11 ist näher in Fig. 2 darge stellt und enthält ein Okular 30 mit den optischen Komponenten 314,310,31C, welche das vom Zielschauplatz 13 kommende Licht entlang der Visierlinie 304 zum Okular 30 führen, an welchem ein Bild des Zielschauplatzes 13 entworfen wrd. Die optische komponente 31C is* ein teilweise reflektierender ebener Spiegel, der die Möglichkeit bietet, ein in einem Mustergenerator 32 erzeugtes Bildmuster in die Visierlinie 304 einzuschleusen und am Okular 30 dem Bild des Zielschauplatzes 13 zu überlagern.

Ein typisches Bild, wie es sich einer Bedienungsperson am Okular 30 darbietet, ist in F i g. 3 dargestellt. Es umfaßt ein Abbild des Zielschauplatzes 13. welches mit einem Muster aus mehreren vertikalen Linien 35A und eo einer horizontalen Linie 35B überlagert ist.

Der Mustergenerator 32 besitzt zwei von Hand bedienbare Einstelleinrichtungen 32A und 325, von denen die erste (32A) zur Erzeugung einer scheinbaren seitlichen Bewegung der vertikalen Linien 35Λ dient, wäh<· rend mittels der zweiten Einstelleinrichtung 32ßdie horizontale Linie 35B gekippt werden kann. Unabhängig von der Neigung der Linie 355 bleiben die Linien 35/4 orthogonal zu der Linie 35Ä Die Einsteileinrichtungen 324 und 32B des Mustergenerators 32 speisen Signale auch in das Verbindungsglied 32 (F i g. 1) ein.

Bei der Bedienung des erfindungsgemäßen Feuerleitsystems sucht die Bedienungsperson ein Zielobjekt, in dem sie zunächst den Panzerturm und die Visiervorrichtung in azimutaler Richtung bewegt In der Höhe ist die Visiervorrichtung 11 unabhängig beweglich, und sobald die Bedienungsperson mit der Visiervorrichtung 11 ein Zielobjekt gesichtet hat werden diese Bewegungen eingestellt und jede weitere Bewegung des Zielobjekts über die Sichtanzeige wird von der Bedienungsperson dadurch verfolgt, daß sie die Einstelleinrichtungen 32Λ und 325 betätigt, und zwar in der Weise, daß die Richtung der Linie 35S mit der Bewegungsrichtung des Zielobjekts übereinstimmt während die Geschwindigkeit mit der die Linie 35 4 über die Sichtanzeige wandern, mit der Geschwindigkeit synchronisiert wird, mit der das Zielo'jjekt über die Sichtanzeige wandert Die Einstellungen an den Einstellvorrichu. igen 324 und 32S, welche zur Erzielung dieses Zustande j des durch die Linien 354 und 3bB gebildeten Bildmusters erforderlich sind, können über das Verbindungsglied 22 der¹ Rechner 14 mitgeteilt werden, der daraus den nötigen Voreilwinke' der Kanone berechnen kann. Die Bedienungsperson führt die Kanone 17 und die Visiervorrichtung 11 unter Verwendung der Steuereinrichtung 21 nun von Hand nach, und zwar so, daß die Seelenachsenmarke MBS(mean bore sight mark) mit dem Zielobjekt zusammenfällt, und ermittelt die Zielentfernung durch Betätigen des Entfernungsmessers 12. Nach der Entfernungsmessung v/erden die Entfernung des Zielobjekts und der Voreilwinkel automatisch über das Verbindungsglied 22 dem Rechner 14 mitgeteilt, der daraus eine Zielmarke herleitet und auf der Sichtanzeige abbildet. Die Zielmarke hat üblicherweise die Gestalt einer Ellipse, deren Größe von der Entfernung des Zielobjekts bestimmt wird. Die Bedienungsperson führt die Zielmarkc durch Betätigen der Steuereinrichtung 21 nach, bis sie mit dem Zielobjekt auf der Sichtanzeige zusammenfällt und feuert dann die Kanone 17 ab

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Feuerleitsystems werden die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Zielobjekts bestimmt, ohne diß es dazu nötig wäre, nach dem Auffinden des Zielobjekts noch den Panzerturm zu bewegen. Wegen der beträchtlichen Trägheit des Panzerturms liegt darin ein bedeutender Vorteil.

Zweckmäßigerweise wird das vom Mustergenerator 32 erzeugte Liniermuster aus der Sichtanzeige ausgeblendet, sobald die elliptische Zielmarke eingeblendet wird.

A.isteile eines Musters aus orthogonalen Linien können auf der Sichtanzeige dem Bild vom Zielschauplatz aber auch andersartige Muster überlagert »verden, z. B. eine Folge von sich ausdehnenden konzentrischen Kreisen, die aus dem gemeinsamen Mittelpunkt hervorquellen und deren Ai'idehnungsgecchwindigkei' einstellbar ist. Das Muster könnte auch die Gestalt einer aus dicht nebeneinander liegenden Punkten gebildeten Matrix haben, deren Reihen aufeinander folgend einzeln aufleuchten und dadurch den Eindruck einer wandernden Linie hervorrufen, deren Wanderungsgeschwindigkeit einstellbar ist. Einf weitere Möglichkeit besteht darin, das Muster als eine Matrix aus orthogonalen Linien zu bilden, deren beide Teilgruppen in der Weise bewegt werden können, v/ie es zuvor anhand der Fig.3 beschrieben wurde.

Der Mustergenerator kann sehr verschiedengestaltig aufgebaut sein. Zum Beispiel kann das zu überlagernde Muster durch eine Flüssigkristallmatrix, eine Leuchtdiodenmatrix oder durch ein optisches Gitter erzeugt werden, welches durch eine Servoeinrichtung verschiebbar ist Man kann aber auch eine Kathodenstrahlröhre verwenden, die mit Steuerkreisen für die Bildpunktablenkung ausgerüstet ist Das in Fig.3 abgebildete Muster, dessen Linien 35/4 in der einen oder anderen Richtung mit wählbarer Geschwindigkeit über die Lichtanzeige wandern, läßt sich z. B. bestimmen aus dem Grad der Fehlanpassung der Ablenkfrequenz in λ'-Richtung an die Ablenkfrequenz in Y- Richtung, wobei die Linie 35ßdie Folge eines Aufhellimpulses ist, der während der Rücklaufzeit der A"-Ablenkung erzeugt wird. Die Einstelleinrichtung 32Λ dient daher zur Steuerung der Ablenkfrequenz entweder in X-Richtung oder ill ι ιτϊ^ιιτίιιίς. um ulkt im ■ ig. ^ uuigvittvitt^ uiiiivimiu ster um einen bestimmten Winkel θ kippen zu können, kann die Einstelleinrichtung 32Z? ein sinusförmig gewikkeltes Potentiometer sein, welches mit zwei Mischkreisen gekoppelt ist, die beide die X- und y-Ablenksignale empfangen und deren Ausgänge wiederum mit den X- und Y- Ablenkschaltkreisen gekoppelt sind

Wenn die Linie 35ß um den Winkel θ gekippt wird, das Ablenksignal in X-Richtung mit X'und das Ablenksignal in Y-Richtung mit Vbezeichnet wird, dann ist das an die X- Ablenkspule übermittelte Signal

das Zielobjekt im Gesichtsfeld auf die Seelenachsenmarke zentriert ist. Nachdem das Zielobjekt dann so zentriert ist, kann das Muster abschließend präzise einjustiert und dann die Rathodenstrahlröhre zur Erzeugung der Zielmarke veranlaßt werden. Dies ist deshalb von Vorteil, weil die Synchronisation des Musters mit dem Zielobjekt viel mehr Zeit in Anspruch nimmt als die Messung der Zielentfernung mit dem Laser-Entfernungsmesser, der dann automatisch die Zielmarke auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre einblendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

- V sinö

30

und das an die V-Ablenkspule übermittelte Signal
V'cosö + X'sinö

35

Eine entsprechende Schaltungsanordnung ist schematisch in F i g. 4 dargestellt.

Die Erzeugung des dem Bild des Zielschauplatzes zu überlagernden Musters mittels einer Kathodenstrahlrohre ist auch deshalb von Vorteil, wei! dann die Gestalt 40' des Musters bequem geändert und das Muster mit hoher Geschwindigkeit (z. B. 160 Bilder pro Sekunde) erzeugt werden kann, so daß dem Betrpjhter eine wandernde Linie wegen der raschen Bildfolge als stetig wandernd erscheint. Praktisch bedeutet dbs, daß die Lageänderung einer Linie in zwei aufeinanderfolgenden Bildern nicht mehr als 0.1 mm beträgt Dies erleichtert das Verfolgen von Zielobjekten, die sich mit Winkelgeschwindigkeiten im Bereich von 0,0001 rad/s bis 0.1 rad/s (1 rad 180° Iπ) bewegen. Eine Kathodenstrahlröhre ermöglicht es ferner, ohne mechanische oder optische Einstellung das Muster in beliebigen Winkellagen in bezug auf die waagerechte Lage zu orientieren. Wenn als Zielmarke eine Ellipse benutzt wird, kann auch diese von derselben Kathodenstrahlröhre erzeugt werden, wozu man für die Zielmarke und für das Muster je ein Zeilensprung-Halbbild erzeugt und diese beiden Halbbilder überlagert, so daß beide zugleich auf demselben Bildschirm zu sehen sind; die beiden Bilder des Musters und der Zielmarke können aber auch periodisch in zeitlicher Aufeinanderfolge auf demselben Bildschirm erzeugt und auf diese Weise überlagert werden (Zeitmultiplex-Betrieb). Letzteres ist besonders nützlich, da die Kathodenstrahlröhre das Muster so erzeugen kann, daß es die ganze Sichtanzeige bedeckt, und wenn das Zielobjekt erstmals auf der Sichtanzeige erscheint, dann können seine Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie zuvor beschrieben bereits bestimmt werden, bevor

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fsuerleitsystem für eine Kanone, welches in einer Kombination die nachfolgenuen Merkmale aufweist:

   a) zum Anvisieren eines Zielobjekts ist eine Visiervorrichtung (11) vorgesehen, weiche eine Sichtanzeige (40) umfaßt, auf der eine Visiermarke (Seelenachsenmarke 41), ein Bild des beobachteten Zielschauplatzes (13) sowie eine weitere Markierung einander überlagert dargeboten werden können, wobei die weitere Markierung

   al) abwechselnd entweder ein Raster aus einer Anzahl paralleler Linien (35Aj, die als Ganzes in Richtung einer weiteren, orthogonal zu ihnen verlaufenden Linie (35B) über die Sichtanzeige-',1O) verschiebbar sind, oder a2) eine ballistische Zielmarke (42) ist a3) welche beide von ein und demselben elektronischen Bildgenerator (32) erzeugt werden;

   b) es ist ein ballistischer Rechner (14) vorgesehen, welcher den Bildgenerator (32) steuert und aus elektrischen Eingangssignalen Feuerleitsignale berechnet und dem Stellantrieb (16) der Kanone (17) zuleitet wobei diese Eingangssignale

   bl) einesteils mit Informationen über Umgebungsbedingungen und ballistische Parameter von Meßfühlern (9,15) und andernteils

   b2) mit Informationen über das anvisierte Zielobjekt von durch «Jen Scnützen bedienten wirkungsmäßig der Visiervorrichtung (11) zugeordneten Instrumenten (U, 21,324, Z2B) geliefert werden, wobei diese Instrumente (12, 21, 32A,32S;

   b2,l) eine handbetätigte Steuereinrichtung (21) zur Änderung des Gesichtsfeldes der Visiervorrichtung (11),

   b2,2) zwei Einstelleinnchtungen (49, 50). welche unabhängig voneinander durch je eine handbetätigte Steuereinrichtung (32/4. 32B) betätigt werden und /ur Einstellung der Geschwindigkeit, mit welcher die parallelen Linien (35/l^des Rasters über die Sichtanzeige (40) wandern, bzw. zur Verstellung der Orientierung der zu diesen Linien (35A) orthogonalen Linie (35B) auf der Sichtanzeige (40) dienen, und

   b23) einen Laser-Entfernungsmesser (12) umfassen, der die Entfernung des Zielobjekts mißt, während die Visiermarke (Seelenachsenmarke 41) auf der Sichtanzeige (40) mit dem Zielobjekt zur Deckung gebracht ist;

   c) die Steuerung des Bildgenerators (32) durch den Rechner (14) ist derart ausgebildet, daß der Bildgenerator (32) — ausgelöst durch das Eintreffen eines Entfernungsmeßsignals vom Entfernungsmesser (12) beim Rechner (14) — automatisch d;r- Raster aus der Sichtanzeige (40) ausblendet und statt dessen die ballistische Zielmarke (42) einblendet;

   Die Erfindung geht aus von einem Feuerleitsystem mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

   Bei den bekannten Feuerleitsystemen befinden sich die Visiervorrichtung und die zugehörige Bedienungsperson im Innern des Geschützturmes. Wenn die Bedienungsperson ein Zielobjekt auf der Sichtanzeige ausfindig gemacht hat muß sie dieses verfolget:. Zur Änderung des Gesichtsfeldes in azimutaler Richtung wird der so gesamte Geschützturm samt Visiervorrichtung verschwenkt. Wegen der großen Trägheit des Geschützturmes ist dies nicht einfach und erfordert viel Mühe und Geschick seitens der Bedienungsperson. Die Rechenprogramme, durch die das Geschütz ausgerichtet wird, setzen nämlich voraus, daß nach dem Auffinden eines Zielobjekts auf der Sichtanzeige dessen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung bestimmt werden, ehe das Geschütz in die optimale Feuerposition gebracht wird. Diese Bestimmung erfolgt bei den bekannten Feuerleitsystemen dadurch, daß die Bedienungsperson die Visiervorrichtung nachführt und dadurch das Zielobjekt an einer gleichbleibenden Stelle der Sichtanzeige, zumeist in deren Zentrum, zu halten sucht

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Bedienungsperson das Bestimmen der Bewegungsparameter des Zielobjekts zu erleichtern.

   Diese Aufgabe w.rd gelöst durch ein Feuerleitsystem mit den im Patentanspruch angegebenen Merkmalen.

   Bei dem erfindungsgemäßen Feuerleitsystem wird zunächst — unter Verschwenken des Geschützturmes

   — ein Zielobjekt aufgespürt Sobald ein Zielobjekt auf der Sichtanzeige eingefangen wurde, setzt der Schütze den Geschützturm still und bestimmt mit Hilfe des elektronisch erzeugten, in die Sichtanzeige eingeblendeten Rasters die Bewegungsrichtung des Zielobjekts