DE2658683A1

DE2658683A1 - Zielverfolgungs- und recheneinrichtung fuer das flugabwehrschiessen

Info

Publication number: DE2658683A1
Application number: DE19762658683
Authority: DE
Inventors: Vittorio Dr Ing Spicci
Original assignee: GALILEO SpA OFF; Officine Galileo SpA
Current assignee: GALILEO SpA OFF; Officine Galileo SpA
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1977-12-15
Also published as: CH612498A5; NO147157B; NO764237L; IT1070381B; DE2658683C2; NO147157C; GB1561670A; BE853081A; SE7614067L; FR2353822B1; FR2353822A1

Description

Officine Galileo S.p.A., Milano, Italien

Zielverfolgungs- und Recheneinrichtung für das Flugabwehrschießen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die zur Benutzung auf schnellfeuernden Maschinengewehren mit Kalibern im Bereich von 2o bis 3omm ausgebildet und mit Nachführungsgliedern oder Servomotoren ausgerüstet ist, die zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung der Kanone sowohl in azimutaler Richtung als auch in Höhenrichtung ausgebildet ist. Mit diesen Einrichtungen steuert der das Geschütz Bedienende von. seinem Sitz, der fest mit der Waffe verbunden ist, mittels eines Hebels mit zwei Freiheitsgraden (Steuerknüppel) die Geschwindigkeit und das Vorzeichen der Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie (der Achse des Geschützes); dem Richtschützen

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BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4 030 448 (BLZ 200 800 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 · TELEGRAMM: SPECHTZIES

steht dabei offensichtlich ein Visier oder eine Sichtlinie zur Verfügung, die normalerweise parallel zur Feuerlinie ist.

Das wesentliche Problem beim Schießen gegen bewegte Ziele, insbesondere gegen Flugzeugziele, ist es, den Vorhaltewinkel zu berechnen und die Feuerlinie um diesen Winkel in Bezug auf die Sichtlinie vorzuhalten. Beim Schießen muß daher die Parallelität zwischen der Sichtlinie und der Geschützachse, d.h. der Feuerlinie, aufgegeben werden; der Richtschütze hält die Visierlinie ununterbrochen auf das Ziel gerichtet, während die Feuerlinie um einen Winkel vorwärtsbewegt werden muß, der in jedem Moment in Abhängigkeit von der Zielentfernung und der scheinbaren Geschwindigkeit des Zieles variiert.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die zum Nachführen und Berechnen bei Flugabwehr-Schießvorgangen dient. Gemäß der Erfindung schließt diese Nachführ-und Recheneinheit Mittel zum Bilden einer leuchtenden Abbildung des Vorhaltewinkels in Bezug auf Geschwindigkeit und Richtung auf einem Nachfülirungs· schirm ein, wobei ein Ende immer mit der Richtung der Feuerlinie zusammenfällt; die Daten für diesen Vorhaitewinkel werden durch einen Rechner geliefert, der die geschätzten Daten und die Daten aufnimmt, die durch den Visiervorgang geliefert werden, indem das Ziel mit dem anderen Ende des Vorhaltewinkels in Deckung gehalten wird.

Die genannten Mittel schließen praktischerweise eine Reihe von ausgerichteten, und Seite an Seite liegenden Dioden ein, die so ausgebildet sind, daß eine verschiedene Anzahl von ihnen in Abhängigkeit von der augenblicklichen Länge des

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Vorhaltewinkels von einem Ursprung beleuchtet werden kann; diese Dioden werden durch eine Konstruktion getragen, die sich um diesen Ursprung in Abhängigkeit von der Orientierung der scheinbaren Flugbahn, d.h. der Richtung des Vorhaltewinkels, dreht . Es sind weiter optische Mittel vorgesehen, um das Bild des so erhaltenen leuchtenden Segmentes auf den Nachführungsschirm mit Kollimation auf unendlich zurückzubringen.

Diese optischen Mittel können einen optischen Block vom Reflektionstyp mit einer halb-reflektierenden geneigten Oberfläche und einer sphärischen Kollimationsoberfläche einschließen; diese halb-reflektierende Oberfläche betrifft dabei vorzugsweise das Sichtfeld eines einzelnen Auges.

Der Rechner ist von an sich bekanntem Typ und nimmt geschätzte und feste Daten, wie die lineare Geschwindigkeit und die nodale Entfernung (nodal distance) des Ziels, und sich ändernde Daten während der Verfolgung des Ziels auf, wie die Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie und deren Höhenwinkel ; darüber hinaus liefert dieser Rechner als Ergebnis den Vorhaltewinkelmodul in digitaler Form als die Anzahl von aktivierten Leuchtdioden oder Punkten und die Richtung des Vorhaltewinkels als die Winkeldrehung einer kleinen Platte, die das Diodengitter trägt.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen erläuternde Schemata und Ausführungsformen der Erfindung, die die Erfindung nicht einschränken sollen. Es zeigen:

Fig.1 eine Ansicht des Sichtfeldes des Richtschützen;

Fig. 2 u. 3 eine Ausführungsform eines optischen

Blocks, der mit der Visiereinrichtung kombiniert ist, in perspektivischer Ansicht und im Querschnitt;

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Fig.h_t 5,6 und 7 eine Vorderansicht und einen Querschnitt

entlang der Linie V-V von Fig.k einer Einheit, die das leuchtende Segment bilden soll, und einen winkelförmig bedienten Träger in Vorderansicht und im Querschnitt entlang der Linie VII-VII von Fig.6 ;

Fig. 8 die auf einer 'waffe zusammengesetzte Ein

richtung.

Der genannte Vorhaltewinkel kann, als ein orientierter Vektor dargestellt werden(der durch einen Modul und eine Richtung gekennzeichnet ist), der die Sichtlinie mit der Feuerlinie (siehe Fig.i) verbindet. Dieser Vektor kann im Visierfeld des Richtschützen wie ein Segment TM mit veränderbarer Länge (Modul des Vorhaltewinkeis) und einer Richtung dargestellt werden, die mit der augenblicklichen Bewegungsrichtung des Zieles zusammenfällt, d_oh₀ dem Winkel der "scheinbaren Flugbahn", der gewöhnlich in bezug auf den Horizont gemessen wird, wie dies durch das Bezugszeichen <T in Fig.1 angedeutet ist; das Segment wird sich daher um das Zentrum des Visierfeldes (Punkt T) drehen, das wiederum mit der Feuerlinie des Geschützes zusammenfällt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung verkörpert im wesentlichen den genannten orientierten Vektor oder das Segment (in Fig.1 durch TM angedeutet) in Form einer leuchtenden Linie ₉ die im Visierfeld einer geeigneten Visiereinrichtung erscheint, deren optische Achse immer mit dem Geschützrohr ausgerichtet gehalten wird, wobei eines der Enden des Vektors festgehalten ist und mit dem Punkt T zusammenfällt, der die Feuerlinie darstellt, während der Punkt M momentan das Ziel definiert, d.h. die Visierlinie. Demgemäß wird die Feuerlinie T der Visierlinie M genau um den Vorhaltewinkel vorangehen, wenn

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der das Geschütz Bedienende die Verfolgung des Ziels auf eine solche Weise vornimmt, daß er es immer mit dem Ende M des Vektors (d.h. der leuchtenden Linie) in Deckung hält.

Es ist klar, daß die Einrichtung einen Rechner einschließt, der ununterbrochen in Echtzeit die gegenwärtige Größe des Vorhaltewinkels TM verarbeitet und ihn durch Steuerung des Länge und Orientierung der Leuchtlinie darstellt. Der Rechner führt seine Berechnungen in Abhängigkeit von den augenblicklichen Nachführungsdaten aus, d.h. den Winkelgeschwindigkeiten des Geschützes und seines Höhenwinkels als auch den geschätzten Daten, die die Flugbahn des Ziels betreffen, die der Richtschütze eingegeben hat, bevor die Nachführung beginnt. Die Berechnung wird so ausgeführt, indem im wesentlichen angenommen wird, daß die Bewegung des Ziels gradlinig und gleichförmig ist.

Die benutzte Visiereinrichtung kann vorteilhafterweise vom Reflextyp sein: In der Tat schließt sie eine halbreflektierende Oberfläche ein, auf die das Bild des Vorhaltewinkels, in Form einer leuchtenden Linie, reflektiert wird und durch die eine direkte Ansicht der äußeren Welt erhalten wird, ohne irgendwelche Vergrößerungen oder Einschränkungen im Feld. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, schließt die Reflexionsvisiereinrichtung zwei Blöcke 3 und 5 aus optischem Glas ein, die passend geformt und miteinander entlang einer metallisierten Oberfläche 7 verklebt sind, die

die halbreflektierende Ebene bildet; eine Fläche 5^A des so erhaltenen Parallelepipeds ist dabei sphärisch und auf solche Weise metallisiert, daß sie einen sphärischen Spiegel innerhalb des Blooks bildet; die der sphärischen Fläche 5^· gegenüberliegende Fläche 3A erstreckt sich entlang einer Kompensationskurve der Abbildungsfehler des sphärischen Spiegels; das Bild des Vorhaltewinkels tritt durch die Fläche 3A ein. Wie dies besonders in Fig.3 gezeigt ist, wird das ,gemäß-jdem .Pf ail f1 ankommende Bild

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der gradlinigen Leuchtquelle durch das rechte Auge D des Richtschützen zusammen mit dem äußeren Hintergrund gesehen, auf dem das mögliche Ziel erscheinen kann; das linke Auge S das nur auf den Hintergrund sieht, ermöglicht es jedoch, ein totales Visiergebiet V zu beobachten, das fast gleich ist zu demjenigen, das mit freiem und direktem Sehen erhalten wird.

Der sphärische Spiegel 5A wirkt wie ein Kollimator in Bezug auf die Leuchtquelle, deren Strahlen daher durch das Auge so gesehen werden, als wenn sie aus unendlicher Entfernung kommen, und zwar genauso wie die Strahlen, die von den Zielen kommen, die im Visiergebiet erscheinen.

Der Visierblock 3,5 ist einschließlich der Glieder, die die gradlinige Quelle erzeugen, auf einem Träger 9 (siehe Fig.8) angebracht, der einstellbar auf einem Arm 1IA eines drehbaren Tragkastens 11 ruht, der genau den Elevationswinkel des Geschützes B mitmacht und außerdem den horizontalen Bewegungen des Geschützes folgt.

Die leuchtende Linie, die den Vorhaltewinkel im Visierbereich der Visiereinrichtung verkörpert, ist mit einer Halbleitereinrichtung aufgebaut, die auf einer in ¥inkelrichtung bewegbaren Konstruktion angeordnet ist. Sie schließt eine Mehrzahl von (ungefähr 6o oder über 6o) lichtemittierende Gallium-Arsenid-Dioden (LED) ein, die bei Ik angedeutet sind und in einer geraden Linie in Seite-an-Seite-Beziehung so angeordnet sind, daß sie ein leuchtende Segment bilden, das durch eine Reihe von leuchtenden Punkten gebildet wird; die leuchtenden Punkte können durch Leiter 15X und 15Y auf solche ¥eise unabhängig voneinander aktiviert, d.h. "beleuchtet" werden, daß die Simulation eines leuchtenden Segmentes ermöglicht wird, das eine veränderbare Länge hat,

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die von einem durch eine Diode 14A dargestellten Ursprungspunkt beginnt, wobei diese Diode 1hA immer beleuchtet ist und die Feuerlinie, d.h. den Punkt T von Fig.1, darstellt. Die einzelnen Punkte haben Abstände von ungefähr o,5mm voneinander, und die gesamte Anordnung der Punkte hat eine Länge von ungefähr 3omm; die emutierenden Dioden ΛΗ sind von einem Typ großer Helligkeit und können rot sein, was einen guten fabblichen Kontrast zum Himmelshintergrund sicherstellt. Die Dioden lh sind diagonal unter einem transparenten Sichtfenster bzw. einer Skala 16 angeordnet, die durch einen Kasten 18 getragen wird. Die Einheit 16,18 ist auf einer scheibenähnlichen Konstruktion 2o befestigt, die winkelmäßig gemäß der scheinbaren Bahn des Ziels orientiert werden kann. Die Skala ist auf solche ¥eise angeordnet, daß die Diode IkA immer der Feuerlinie entspricht; die Zahl von Dioden 14, die gleichzeitig aktiviert sind, ist so, daß die Länge des Segmentes der Größe des VorhaitewinkeIs entspricht; die Diode i4B, die augenblicklich das Ende des Segmentes von leuchtenden Dioden darstellt, das der Diode 1 kA. gegenüberliegt, stellt den Punkt dar, der mit dem Ziel in Deckung gebracht werden muß, d.h., sie stellt die Visierlinie M dar. Die Brennweite des sphärischen Spiegels 5A, der ein Teil der Visiereinrichtung ist, ist auf solche ¥eise berechnet, daß sie die leuchtende Linie dem Richtschützen unter einem scheinbaren Winkel von ungefähr 16 darbietet. Tatsächlich entspricht diese Amplitude dem größten Vorhaitewinkel, der bei fliegenden Zielen mit Geschwindigkeiten von bis zu 35om/sec. entlang Luftangriffs-Flugbahnen wirklich auftritt. Der lineare "Vorhang" von leuchtenden Dioden, der in dem abgeschlossenen Kasten 16,18 mit einer durchsichtigen Öffnung 16 eingeschlossen ist, ist auf der kreisförmigen Platte 2o angebracht, die als gedruckter Schaltkreis ausgebildet ist und durch einen rechnenden Servomechanismus gedreht wird, der dazu ausgebildet ist, den scheinbaren Winkel der Flugbahn des Ziels,

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d.h. den Winkel S von Fig.1_f in eine mechanische Größe umzusetzen.

Auf diese Weise erhält man eine leuchtende Linie, die in Längsrichtung durch fortschreitende Zündung der Leuchtdioden gesteuert wird, um die Größe des Vorhaltewinkels darzustellen; diese Linie ist auch richtig orientiert gemäß dem Winkel der scheinbaren Flugbahn, der um den Ursprungspunkt T, d.h. die Diode 14A herum schwenkt, und zwar gemäß der scheinbaren Richtung der Flugbahn des Ziels, die mit der richtigen Orientierung des Vorhaltewinkels zusammenfällt. Der das Geschütz Bedienende muß daher lediglich das Ende M des auf der Skala gebildeten leuchtenden Vorhaitewinkels, d.h. den durch die Diode 1 kB gebildeten Punkt, auf das Ziel halten.

Der Rechner erhält als Eingang einige Werte oder Größen, die in Form von Spannungen eingeführt werden, die für die Bewegung des Ziels charakteristisch sind, und zwar insbesondere : die lineare Geschwindigkeit des Ziels, die nodale Entfernung oder Querentfernung, die augenblicklichen Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie, und den Höhenwinkel der Feuerlinie.

Die lineare Geschwindigkeit des Ziels wird durch den Richtschützen geschätzt und bei Beginn der Nachführung eingegeben. Gewöhnlich wählt der Richtschütze zwischen 5 oder 6 Geschwindigkeiten, die zwischen 15o und 35o m/sec. liegen.

Die nodale Entfernung oder Querentfernung ist die geringste Entfernung, die während des Fluges, der als gradlinig und gleichförmig angenommen wird, zwischen dem Ziel und der Nachführetation angenommen wird. Auch für diese Größe trifft der Richtschütze gewöhnlich zwischen 5c oder 6 Werten eine Auswahl, die zwischen 3oo und 8oom liegen. Es sollte bemerkt

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werden, daß diese Schätzungen durch die Tatsache erleichtert werden, daß das Geschütz normalerweise zur Verteidigung eines bestimmten Zieles aufgestellt ist und daß das Flugzeug gewissen Angriffsbahnen folgen muß.

Die beiden vorgenannten Größen werden in den Rechner in Form von Gleichspannungsniveaus eingegeben, die mit einfachen Schaltern ausgewählt werden.

Außer den zwei geschätzten Größen erhält der Rechner-, wieder in Form von Gleichspannungen, die Daten, die mit den beiden ¥inkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie im Zusammenhang stehen; die den Elevationswinkel der Feuerlinie betreffenden Daten werden dagegen in mechanischer Form eingeführt, d.h. als Drehwinkel einer Achse,

Mit diesen Eingangsdaten, zwei festen und drei variablen während des Nachführens, berechnet der elektronische Rechner des analog-digitalen Typs fortdauernd und in Echtzeit zwei Ausgangsgrößen: den Modul oder den Betrag des Vorhaltewinkels und seine Richtung. Die erste wird als numerische elektrische Daten ausgegeben, d.h. als eine Zahl von zu beleuchtenden Dioden, beginnend bei der Ursprungsdiode·, die Richtung des Vorhaltewinkels ist dagegen ein mechanischer Ausgang, d.h. eine Winkelrotation (Winkel S ) einer Achse, deren Bewegung die Platte 2o mitmacht, auf der das Gitter von Leuchtdioden angebracht ist.

Der genannte Rechner folgt einem ganz traditionellen Schema von kinematisch-ballistischen Berechnungen, sogar wenn die Benutzung einer äußerst fortgeschrittenen Technologie angenommen wird. Mit der vorliegenden Patentanmeldung soll kein Schutz für den Computer als solchen beansprucht werden,

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sondern nur die Benutzung· in Verbindung mit dem Ziel- und Nachführsys tem.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

( 1,1 Nachführung- und Recheneinrichtung für das Flugabwehr-

^ ' schießen, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zum

Bilden einer leuchtenden Nachbildung des Vorhaltewinkels in Bezug auf Größe und Richtung auf einem Nachführungsschirm einschließt, wobei ein Ende immer mit dem Bild oder der Richtung der Feuerlinie übereinstimmt; daß • die Daten dieses VorhaitewinkeIs durch einen Rechner geliefert werden, der geschätzte Daten und solche Daten aufnimmt, die durch das Nachführen beschafft werden, das dadurch bewirkt wird, daß das Ziel mit dem anderen Ende des Vorhaltewinkels zusammenfallend gehalten wird.
2. Einrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Reihe von ausgerichteten und Seite an Seite angeordneten Dioden enthalten, von denen verschiedene Anzahlen als Funktion der augenblicklichen Länge des Vorhaltewinkels von dessen Ursprung an gerechnet erleuchtbar sind, wobei diese Dioden durch eine Konstruktion getragen werden, die um den Ursprung in Abhängigkeit von der Orientierung der scheinbaren Flugbahn, d.h. der Richtung des Vorhaitewinkeis, rotiert, wobei optische Mittel vorgesehen sind, um das Bild des so erhaltenen leuchtenden Segmentes auf den Nachführungsschirm mit Kollimation auf unendlich zu projizieren.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel einen optischen Block vom reflektierenden Typ mit einer geneigten halbreflektierenden Oberfläche und einer sphärischen Kollimationsoberfläche enthalten, wobei die halbreflektierende Oberfläche Vorzugs-

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... 1 2

ORIGINfAL INSPECTED

weise im Visierfeld eines einzelnen Auges liegt,

h. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner geschätzte und feste Daten wie die lineare Geschwindigkeit des Ziels und die nodale Entfernung (Querentfernung) als auch veränderliche Daten, wie die Winkelgeschwindigkeiten der Feuerlinie und den Elevationswinkel derselben, während der Zielverfolgung aufnimmt und daß der Rechner als Ausgang die Größe des Vorhaltewinkels in digitaler Form als die Anzahl von aktivierten Dioden oder leuchtenden Punkten und die Richtung des VorhaitewinkeIs als Winkelrotation einer Platte, die das Diodengitter trägt, abgibt.

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