DE3123468C1

DE3123468C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abschatten von Stoerzielen bei Ortungsgeraeten und Nachfuehreinrichtungen

Info

Publication number: DE3123468C1
Application number: DE3123468A
Authority: DE
Inventors: Herbert Wiest
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1981-03-25
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2001-03-26
Also published as: FR2692361A1; GB2266424B; GB2266424A; IT8267372A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschatten von Störzielen in der Bildebene einer Flugkörper-Lenkvorrichtung mit Hilfe einer mechanischen Blende, die auf einem hinter der Bildebene angeordneten Detektor nach dem Start des Flugkörpers nur die Strahlungsenergie des eigenen Bildbereichs sowie diejenige seiner unmittelbaren Umgebung zur Abbildung gelangen läßt, die zuvor in der Bildebene mit konstanter Frequenz moduliert wurde, wobei eine Ablage des Flugkörpers von der optischen Achse eine als Frequenzhub Δf bezeichnete sinusförmige Abweichung von der Mittelfrequenz bewirkt, die ein Maß für die Ablage r des Flugkörpers von der optischen Achse darstellt, während die zeitliche Verschiebung Δt des Nulldurchgangs des Frequenzhubs ein Maß für die Winkellage R im Polarkoordinatensystem ist.

Ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu seiner Durchführung ist im wesentlichen aus der DE-AS 25 55 306 bekannt. Derselben ist ferner zu entnehmen, daß die minimale Blendengröße von der Genauigkeit der Ausgangssignale der Meßeinrichtung, der Manövrierfähigkeit des Flugkörpers und von äußeren Einflüssen wie z. B. Richtungsbewegungen der Einrichtung abhängt. Es fehlen dagegen nähere Angaben über die Ausbildung einer solchen Blende sowie über die Vielfalt der in Frage kommenden Verwendungsmöglichkeiten. Die in dieser Druckschrift angesprochene Bestimmung der Ablage (= Wiinkelabweichung eines Flugkörpers gegenüber einer Bezugsrichtung) mit Hilfe seiner abgestrahlten Wärmeenergie wird in der DE-AS 11 91 119 und der DE-PS 13 03 486 behandelt.

Die Aufgabe der Erfindung wird in der Entwicklung einer Möglichkeit gesehen, die Blende des gattungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung entsprechend der jeweiligen Lage des Flugkörpers im Bildfeld mit hoher Genauigkeit und geringem Zeitaufwand nachführen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die Winkellage R des Flugkörpers und der Frequenzhub Δf in gleichgroße Winkelschritte unterteilt werden,
b) eine Blende in Form von zumindest zwei hintereinander sowie koaxial zum Mittelpunkt der Bildebene angeordneten Schlitzscheiben verwendet wird,
c) die Scheiben so verdreht werden, daß zumindest ein als Blendenloch verwendbarer Kreuzungsbereich der zugehörigen Schlitze entsteht,
d) das Blendenloch mit der Abbildung der Strahlungsenergie des Flugkörpers in der Bildebene zur Deckung gebracht wird und
e) die den Flugkörper steuernden Ablagesignale werden zur Steuerung der Schlitzscheiben verwendet, so daß der Flugkörper durch weiteres Verdrehen der Schlitzscheiben zusammen mit dem Blendenloch in den von der Blende nicht abgeschatteten Mittelpunkt der Bildebene geführt wird.

Eine Blende dieser Art ist einfach sowie relativ preisgünstig herzustellen und läßt sich in Fahrzeugen und Fluggeräten aller Art vibrations- und schocksicher einbauen sowie einem Flugkörper mit hoher Genauigkeit und geringem Zeitaufwand nachführen.

Durch die Einteilung der Winkellage R und des Frequenzhubes Δf in gleichgroße Schritte wird es in Weiterbildung der Erfindung möglich, das Blendenloch im Bildfeld durch Verdrehen der ersten Schlitzscheibe um die Winkellage R_n und der zweiten Schlitzscheibe um die Winkellage R_n minus oder plus den Tiefenwinkel ρ_n auf jede gewünschte Stelle im Bildfeld zu verschieben. Zum Erreichen einer geforderten Blendenstellung ist demnach lediglich eine Addition oder Subtraktion der primären Meßwerte R und ρ durchzuführen. In einem elektronischen Rechner sind dies die schnellsten Rechenoperationen, und außerdem gewinnt man Laufzeit in der Auswerteelektronik des Modulationssystems und vermeidet die Ungenauigkeiten der Umrechnung in karthesische Koordinaten.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann z. B. bei einer Nachführvorrichtung Verwendung finden, indem der von der Blende nicht abgedeckte Mittelpunkt auf einen festen Zielstrahler, beispielsweise einen Fixstern, ausgerichtet, und mit dem Blendenloch unabhängig hiervon die relative Lage eines Flugkörpers in R- und ρ-Stellung bestimmt wird, wobei von beiden Zielen zeitlich voneinander getrennte Ablagesignale gewonnen werden. Der restliche Sternenhimmel ist in diesem Fall ausgeblendet.

In vorstehendem Zusammenhang ist es sinnvoll, daß zusammen mit den beiden Schlitzscheiben eine weitere, die beiden Strahler abwechselnd hindurchlassende Scheibe mit einer um die Exzentrizität e versetzten Drehachse verwendet und diese Exzentrizität in ihrer Winkellage der Winkellage R_n des Flugkörpers nachgeführt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Verfahrens können jeweils zwei Flugkörper gleichzeitig auf getrennte Ziele gelenkt werden, wenn der von dem Blendenloch gegen das Umfeld geschützte und in den nicht abgedeckten Mittelpunkt bzw. in die Visierlinie übergeführte erste Flugkörper - durch die weitere Scheibe geschützt - auf sein Ziel gesteuert, parallel hierzu ein zweiter Flugkörper auf eine vorgegebene seitliche Wartebahn abgeschossen, durch die wieder freie Blende geschützt, auf eine zweite Ziellinie geführt, dort bis zum Erreichen des ersten Ziels durch den ersten Flugkörper gehalten, dann ein zweites Ziel anvisiert, die vorgegebene Wartebahn aufgehoben und schließlich der zweite Flugkörper in die Visierlinie bzw. in das ihm zugedachte Ziel gelenkt wird, und dann wieder parallel hierzu ein dritter, vierter usw. Flugkörper abgeschossen wird.

Auch ist es denkbar, daß der Modulator eingeschaltet und die beiden Schlitzscheiben in eine vorprogrammierte, dem voraussichtlichen Eintritt des Flugkörpers entsprechende Erwartungsstellung gedreht werden.

Was nun die konstruktive Ausbildung der Blende der erfindungsgemäßen Vorrichtung anbetrifft, so ist es von Vorteil, daß die Scheiben, aus denen sie sich zusammensetzt, kreisförmig ausgebildet sind und je einen sich vom gemeinsamen Mittelpunkt auf unterschiedlichen Wegen bis in den Randbereich erstreckenden Schlitz aufweisen, von denen der eine kreissektor- und der andere spiralförmig ausgebildet ist, und beide Scheiben einen gemeinsamen Mittelpunkt in Form einer im wesentlichen kreisförmigen Luke besitzen. Durch diese Luke wird der Zielpunkt des Visiers und dessen unmittelbare Umgebung auf der Bildebene abgebildet. Bei Ortungsgeräten, die den Flugkörper automatisch mittels der gewonnenen Ablagespannungen auf die Visierlinie zurückführen, darf sich in dieser Luke kein Störstrahler befinden, da sie das zum Schluß verbleibende Blendenloch nach Rückführung des Flugkörpers darstellt.

Hinsichtlich der Abmessungen der Spirale ist es von Vorteil, daß der radiale Zuwachs der Spirale dem Abstand aus der Bildmitte

und der Winkelzuwachs der Änderung des Frequenzhubs Δf entspricht. Mitunter kann es zweckmäßig sein, daß anstelle der Scheibe mit dem kreissektorförmigen Schlitz eine Scheibe verwendet wird, die einen zum spiralförmigen Schlitz spiegelbildlich ausgebildeten Schlitz aufweist.

Bei großer Ablage des Flugkörpers deformiert sich die Sinusform des Frequenzhubs. Dies hat zur Folge, daß sich die Messung der Winkellage R vom theoretischen Wert R_th unterscheidet. Dieser Unterschied δ in der Zeitverschiebung ist abhängig von der Ablage r und erfordert bezüglich seiner rechnerischen Korrektur einen vergleichsweise großen Aufwand, der gemäß der in Rede stehenden Erfindung in der Kurvenform beider Schlitze so berücksichtigt wird, daß die Kurvenform in der Bildebene um einen Korrekturfaktor δ stärker oder schwächer gekrümmt ausgebildet ist.

Im oben benannten Sonderfall, mit zwei Nutzstrahlern im Bildfeld, muß die Exzentrizität der Drehachse der weiteren Scheibe mindestens dem halben Durchmesser des festen Zielstrahlers entsprechen.

Was den Antrieb der kreisförmigen Schlitzscheiben anbetrifft, so ist es vorteilhaft, daß dieselben entweder als über einen Schrittmotor oder über einen kontinuierlichen Antrieb mit Motor und Tachogenerator antreibbare Zahnräder oder aber als Reibrad- oder Riemenantrieb ausgebildet sind. Dabei ist es sinnvoll, daß die Anfangsstellung mit R=0°C gekennzeichnet ist. In diesem Zusammenhang ist es sodann zweckmäßig, daß eine definierte Stelle am Umfang der Schlitzscheibe oder des zugehörigen Zahnkopfes verspiegelt ausgebildet und eine sich bei Anfangsstellung schließende und ein Zählwerk auf Null setzende Lichtschranke mit Lichtquelle und Empfänger gegenüber aufgestellt ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß in den Scheiben zu den vergleichsweise großen Schlitzen ein feinmaschiges Netz von gegenläufig angeordneten und eine Evolventenform mit konstanten Abständen besitzenden Gitterschlitzen eingearbeitet ist, deren Breite verglichen mit ihrem gegenseitigen Abstand nur wenige Prozent beträgt. Das Netz auf der Schlitzscheibe kann als ein zu dieser konzentrisch verlaufender Ring angeordnet sein oder aber im Fall einer schnellen Rückführung des Flugkörpers ist die Bildfeldmitte die ganze Scheibe - ausgenommen die Schlitze - bedecken.

Hinsichtlich einer speziellen Gerätekonzeption kann es bedeutsam sein, daß die ersten Schlitzscheiben und die zweiten Schlitzscheiben wenigstens zweier Blenden durch je eine Übersetzung untereinander und die Schlitzscheiben der einen Blende jeweils über ein Getriebe mit dem Schrittmotor in Eingriff stehen, während die Schlitzscheiben der anderen Blende mit je einer Lichtschranke zusammenwirken. Die Schlitzscheiben können unterschiedlich große oder gleichgroße Durchmesser haben und sind an der Bodenseite von im wesentlichen topfförmig ausgebildeten sowie über ein Doppelkugellager miteinander verbundenen und in einem Gehäuse gehalterten Fassungen befestigt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile diesselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

Fig. 1 das herkömmliche Modulationsprinzip für die Strahlungsenergie eines bewegten Zieles zum Zweck der Bestimmung seiner Ablage von der Visierlinie,

Fig. 2 den Zusammenhang einer konstanten Frequenzmodulation gemäß Fig. 1 mit der bei Ablage des Zieles entstehenden sinusförmigen Abweichung,

Fig. 3 die herkömmliche Umwandlung der in Polarkoordinaten vorliegenden Ablagesignale in karthesische Koordinaten,

Fig. 4a die erste Scheibe einer erfindungsgemäßen Blende mit radialem Schlitz, wobei hier sowie in den Fig. 4b, 5, 8, 9, 11 und 12 die großen Zahlen die jeweilige beispielhafte Winkellage darstellen,

Fig. 4b die zweite Scheibe einer erfindungsgemäßen Blende mit spiralförmigem Schlitz,

Fig. 5a das Zusammenwirken der beiden Schlitzscheiben gemäß Fig. 4a und 4b,

Fig. 5b das Zusammenwirken der spiralförmigen Schlitzscheibe gemäß Fig. 4b mit einer ebensolchen, jedoch spiegelbildlich angeordneten Schlitzscheibe,

Fig. 6 der aus der Deformation der Sinusform bei großen Ablagewerten resultierende Unterschied der gemessenen Winkellage R zu der theoretischen Rt_h,

Fig. 7 die Abhängigkeit der Zeitschiebung gemäß Fig. 6 von der Ablage r des Flugkörpers gegenüber der Visierlinie,

Fig. 8a den entsprechend der Zeitverschiebung gemäß Fig. 6 und 7 korrigierten Radialschlitz von Fig. 4a,

Fig. 8b den entsprechend der Zeitverschiebung gemäß Fig. 6 und 7 korrigierten Spiralschlitz von Fig. 4b,

Fig. 8c den korrigierten Spiralschlitz von Fig. 4b in spiegelbildlicher Anordnung,

Fig. 9a das Zusammenwirken der beiden mit korrigierten Kurven versehenen Schlitzscheiben gemäß Fig. 8a und 8b,

Fig. 9b das Zusammenwirken der beiden mit korrigierten Kurven versehenen Schlitzscheiben gemäß Fig. 8b und 8c,

Fig. 9c das Zusammenwirken der beiden mit korrigierten Kurven versehenen Schlitzscheiben gemäß Fig. 8a und 8c,

Fig. 10 eine zusätzliche Scheibe für die aus den Fig. 5 und 9 ersichtliche zentrale Luke,

Fig. 11a bis Fig. 11c die Schlitzscheiben gemäß den Fig. 8a bis 8c mit je einem feinmaschigen Netz von Gitterschlitzen,

Fig. 12 eine Scheibenkombination gemäß den Fig. 11b und 11c, deren Schlitze in sog. Erwartungsstellung stehen,

Fig. 13a und Fig. 13b die Zusammenhänge der Ablagen r, der Schlitz-Korrekturwinkel ρ, des Vergrößerungsverhältnisses β zweier Objektive und der Tiefenwinkel ρ bei Modulationssystemen mit zwei verschiedenen, aufeinander umschaltbaren Bildwinkeln,

Fig. 14a den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung - im Schnitt ,

Fig. 14b die Vorrichtung gemäß Fig. 14a - in Draufsicht und ohne Deckplatte sowie

Fig. 15 einen Schnitt in gestreckter Länge durch die Vorrichtung gemäß Fig. b.

Wenn sich in Fig. 1 im Bildfeld 5 des zeichnerisch nicht näher dargestellten Visiers mehrere Strahler 6 oder auch Reflektoren befinden, die eine vergleichbare oder stärkere Strahlungsenergie in Richtung des Visiers senden, wird die Lage der stärksten Energiequelle bzw. der Energieschwerpunkt gemessen. Um solche Störstrahler zu unterdrücken, wird nach Zuordnung der anfänglichen Lage des Nutzstrahlers im Bildfeld eine im folgenden noch zu erläuternde Blende auf diese Stelle ausgerichtet, die das restliche Bildfeld abdeckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Nutzstrahler ein von einer Rampe abgeschossener Flugkörper.

Die Blende kann vor der Bildebene eingesetzt werden, so daß die Energie der Störstrahler nicht auf die sich mit ω₁ und ω₂ um den Radius R bewegende Modulationsscheibe 7 fallen kann, oder auch hinter der Bildebene. In beiden Fällen gelangt nur die modulierte Strahlung, die durch die Öffnung der Blende fällt, auf den zeichnerisch gleichfalls nicht dargestellten Detektor. Die jetzt unbeeinflußte Messung der Lage des Nutzstrahlers sowie dessen eventuelle relative Bewegungen zur Visierlinie 8, die mit dem Mittelpunkt des Bildfeldes 5 zusammenfällt, können zur Nachführung der Blende genutzt werden.

Die Blendengröße hängt von der Genauigkeit der Ausgangssignale der Meßeinrichtung, der Manövrierfähigkeit des Flugkörpers und von äußeren Einflüssen wie z. B. Richtungsbewegungen der Meßeinrichtung ab. Außerdem ist die Stellgenauigkeit der Blende auf den Sollwert zu berücksichtigen und die Manövrierfähigkeit relativ zur Nachführgeschwindigkeit der Blende zu sehen.

In dem an sich bekannten Modulationssystem wird gemäß Fig. 2 die Strahlungsenergie eines Zieles auf der optischen Achse durch die Modulationsscheibe 7 (Fig. 1) mit konstanter Frequenz moduliert. Sobald der Flugkörper von der Visierlinie 8 (Fig. 1) abweicht, entsteht eine sinusförmige Abweichung 9 von der Mittelfrequenz 10. Die Größe des Frequenzhubes Δf ist ein Maß für die Ablage r von der Visierlinie, während die zeitliche Verschiebung Δt des Nulldurchganges des Frequenzhubes ein Maß für die Winkellage R im Polarkoordinatensystem darstellt.

Normalerweise werden, was in Fig. 3 dargestellt ist, die in Polarkoordinaten vorliegenden Ablagesignale R und ρ=r Brennweite des Objektivs von einer Auswerteelektronik in karthesische Koordinaten umgewandelt und als gerichtete Gleichspannungen zur Lenkung des Flugkörpers und zur Rückführung desselben auf die Visierlinie benutzt.

Die Grundform einer erfindungsgemäßen Blende setzt sich aus den in Fig. 4a und 4b gezeichneten Schlitzscheiben 1 und 2, die z. B. aus Blech herausgestanzt sein können, zusammen. Sie sind in rotationssymmetrischen Fassungen 27 und 28 (Fig. 14a) durch Kleben, Pressen oder dgl. befestigt sowie nahe der Bildebene hintereinander und koaxial zum Mittelpunkt 8 (Fig. 1) angeordnet. Die Scheibe 1 besitzt einen radialen Schlitz 11, dessen Öffnung entsprechend dem jeweiligen radialen Abstand auf die kleinste erforderliche Breite angepaßt ist. Die Scheibe 2 dagegen hat einen spiralförmigen Schlitz 12, wobei der radiale Zuwachs der Spirale dem Abstand

vom Mittelpunkt des Bildfeldes und der Winkelzuwachs der Änderung des Frequenzhubes Δf entspricht. In der beschriebenen Weise angeordnet, können die beiden Scheiben so verdreht werden, daß sich ihre beiden Schlitze etwa gemäß Fig. 5a kreuzen, und das Blendenloch 18 entsteht. Teilt man nun die Winkellage R und den Frequenzhub Δf in gleich große Winkelschritte n ein, so kann man das Blendenloch durch Verdrehen der Scheibe 1 um R_n und der Scheibe 2 um R_n-ρ_n auf jede gewünschte Stelle im Bildfeld 5 (Fig. 1) bringen.

Wird, wie in Bild 5b dargestellt, mit der Scheibe 2 die Scheibe 3 kombiniert, in der der spiegelbildlich geformte Schlitz 13 eingearbeitet ist, so ist die Stellung R_n+ρ_n einzustellen.

Ein Modulationssystem, wie oben beschrieben, besitzt nun die Eigenart, daß sich bei großer Ablage die Sinusform des Frequenzhubes deformiert. Dies hat zur Folge, daß sich die Winkelmessung R um den Betrag δ vom theoretischen Wert R_th unterscheidet. In Fig. 6 stellt die Kurve 15 den Freqenzverlauf bei kleiner und die Kurve 16 den Freqenzverlauf bei großer Ablage r von der Visierlinie 8 (Fig. 1) dar. Wie in Fig. 7 gezeigt wird, hat diese Zeitverschiebung folgende feste Abhängigkeit von r:

Um diese Zeitverschiebung rechnerisch zu korrigieren, wäre eine zeitraubende Winkelfunktionsberechnung durchzuführen. Dies kann durch eine entsprechende Korrektur der Kurvenform schon in den Scheiben berücksichtigt werden. In Fig. 8a ist die Scheibe 1 mit dem korrigierten Schlitz 11′ dargestellt. Fig. 8b dagegen zeigt die Scheibe 2 mit der um +ρ-δ korrigierten Kurve von Schlitz 12′ und Fig. 8c die Scheibe 3 mit der um -ρ-δ korrigierten Kurve von Schlitz 13′. Die Bezugszahlen 11 bis 13 geben Hinweise auf den Verlauf der Schlitz-Mittellinien bei den Fig. 4a und 5b, die nicht korrigierte Kurven enthalten. Wie ferner die Fig. 9a und 9b zeigen, ist mit solcherart Korrekturen die Verstellung immer noch gemäß den echten Meßwerten mit R_n-ρ_n und R_n+ρ_n durchzuführen. Das Zusammenwirken von Scheibe 1 und Scheibe 3 ist in Fig. 9c zu sehen.

Bei anderen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können - entsprechend den Flugeigenschaften eines Flugkörpers - auch andere Kombinationen von Scheiben und zugehörigen Schlitzen gewählt werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Wie man in den Fig. 5 und 9 erkennen kann, bleibt in den Blenden außer den Blendenloch 18 auf der Ablage r auch eine kleine, meist kreisförmige Luke 17 im Zentrum geöffnet. Durch diese Luke wird der Zielpunkt des Visiers und dessen unmittelbare Umgebung auf der Bildebene abgebildet. Bei Ortungsgeräten, die den Flugkörper automatisch mittels gewonnener Ablagespannungen auf die Visierlinie zurückführen, darf sich in dieser Luke kein Störstrahler befinden, da sie die zum Schluß verbleibende Öffnung nach Rückführung des Flugkörpers auf die Visierlinie darstellt.

Bei Trackern (= Nachführeinrichtungen) kann diese Luke zum Halten der vorbestimmten Zielrichtung, z. B. auf einem Fixstern, benutzt werden, während die unabhängig davon nachgeführte Blende in R- und ρ-Stellung zum Bestimmen der relativen Lage eines zweiten Zieles dient, wobei der restliche Sternenhimmel voll ausgeblendet wird. Dazu ist es notwendig, daß von den beiden Nutzstrahlern zeitlich voneinander getrennte Ablagesignale gewonnen werden. Dies wird damit erreicht, daß laut Fig. 10 eine weitere Scheibe 4 mit konstanter Geschwindigkeit ω₃ umläuft und dadurch abwechselnd den Strahler 6 und 6′ durchläßt. Die Scheibe 4 kann ebenso während eines Umlaufs mehrere Hell-Dunkel-Phasen aufweisen.

Um einen Strahler 6, der sich genau auf der Visierlinie befindet, auch wirklich voll abzuschatten, muß die Scheibe 4 eine versetzte Drehachse 8′ mit einer Exzentrizität e besitzen. Diese Exzentrizität sollte mindestens dem halben Durchmesser des Strahlers 6 entsprechen. Die Exzentrizität e kann in ihrer Winkellage gemäß R_n des Strahlers 6′ nachgeführt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß bei stehender Ziellinie und ruhigem Flug des ersten Flugkörpers zusätzlich ein zweiter Flugkörper auf ein getrenntes Ziel gelenkt wird: Nachdem der erste Flugkörper, mittels der ρ/R-Blende 1, 2, 3 vor Störstrahlern geschützt, auf die Visierlinie geführt worden ist und - durch die Luke 17 geschützt - ruhig auf sein Ziel zufliegt, wird der zweite Flugkörper auf eine vorgegebene seitliche Wartebahn abgeschossen und - durch die ρ/R-Blende seinerseits geschützt - auf eine zweite Visierlinie geführt sowie auf dieser gehalten. Sobald der erste Flugkörper sein Ziel erreicht hat, wird das zweite Ziel anvisiert und die fest vorgegebene Ablage für den zweiten Flugkörper aufgehoben, so daß nun dieser wieder auf die Visierlinie und damit ins Ziel gelenkt wird. Nach Erreichen der Visierlinie ist es möglich, einen dritten und später einen vierten Flugkörper abzuschießen usw.

Der in den Fig. 14a, 14b und 15 gezeichnete Teil des Gehäuses 25 ist Bestandteil der Goniometer- bzw. Trackeroptik des Ortungsgerätes. Die mit der Bezugszahl 36 bezeichnete strichpunktierte Linie stellt die Brennebene der Optik dar. Der Flugkörper, in diesem Fall eine Rakete, wird in herkömmlicher Weise dadurch ins Ziel gesteuert, daß vom Schützen die Visierlinie 8 (Fig. 1) des Tagsichtkanals eines Ortungsgerätes mit dem zu beschießenden Ziel zur Deckung gebracht wird und der Rakete in der Folge als Leitstrahl dient. Ihre Ablage vom Leistrahl wird von dem Goniometer aufgrund der abgestrahlten Wärmeenergie fortlaufend berechnet und die Flugbahn per Funk- oder Drahtverbindung entsprechend korrigiert.

Wenn die Rakete von einer Rampe abgeschossen ist, so besitzt sie im allgemeinen zunächst eine relativ große Streuung. Das rampenseitige Ortungsgerät benötigt daher zum Einfangen der Rakete einen großen Bildwinkel. Sobald dies erfolgt ist und die (halb)automatische Steuerung des Flugkörpers einsetzt, ist die Streuung nunmehr gering, so daß automatisch auf einen kleineren Bildwinkel umgeschaltet wird. Aus diesem Grund werden hier zwei Blenden - je eine für jeden Bildwinkel des Wärmebildkanals - benötigt, von denen sich jede aus den mehrfach beschriebenen beiden Schlitzscheiben 1 und 2 zusammensetzt. Sie sind am Boden von topfförmig ausgebildeten Fassungen 27 und 28 (Fig. 14a) befestigt. Am Außenumfang der Fassung 27 ist das Doppelkugellager 29, 30 aufgezogen, welches in der am Gehäuse 25 befestigten Platte 35 eingebettet ist. Sozusagen als Gegenlager hierzu dient die die Blenden, ihre Lagerung und teilweise auch ihren Antrieb abdeckende Deckplatte 37, die ihrerseits an der Platte 35 befestigt ist. Der über das innere Kugellager 29 greifende Teil der Fassung 27 ist in seinem äußeren Bereich als Zahnrad 19 ausgebildet. Entsprechend ist der am Außenumfang des inneren Kugellagers 29 befestigte Teil der Fassung 28′ als Zahnrad 19′ ausgebildet. Diese beiden Zahnräder der in Blickrichtung linken Blende 1, 2 stehen über das Getriebe 31/32 bzw. 31′/32′ jeweils mit einem Schrittmotor 26 bzw. 26′ in Verbindung. Durch die Übersetzungen 33 bzw. 34 sind sie aber auch mit der in Blickrichtung rechten Blende bzw. deren Zahnrädern verbunden. Bei einem anderen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch ein Reibrad- oder Riemenantrieb oder auch ein kontinuierlicher Antrieb mittels Motor und Tachogenerator zur Messung der jeweiligen Stellung denkbar. Bei Antrieb mittels Schrittmotor ist es notwendig und bei den anderen Antriebsarten wünschenswert, die Anfangsstellung R_n=0° zu kennzeichnen. Hierfür wird eine bestimmte Stelle am Umfang der Blendenfassung, z. B. der in Fig. 14b dargestellte Zahnkopf 19, 19′ verspiegelt und die Lichtschranke 20 bzw. 20′ samt Lichtquelle und Empfänger dieser verspiegelten Stelle gegenübergestellt. Jedesmal, wenn für die Winkelstellung eine der Bedingungen

Scheibe 1: R_n
= 0° oder 360°
Scheibe 2: R_n - ρ_n	= 0° oder 360°
Scheibe 3: R_n + ρ_n	= 0° oder 360°

erfüllt ist, wird die Lichtschranke geschlossen und ein aus der Zeichnung nicht ersichtliches Zählwerk auf Null gesetzt. Würde die Lichtschranke durch verlorengegangene Schritte oder Schlupf früher oder später geschlossen, so kann dieser Fehler im Zählwerk autommatisch korrigiert werden.

Bei Sterntrackern ist die Lage der Fixsterne am Himmel vorher schon bekannt, und die Stellung der ρ/R-Blende 1, 2, 3 kann entsprechend vorgegeben werden. Bei Ortungsgeräten zur Lenkung von Flugkörpern kann erfahrungsgemäß davon ausgegangen werden, daß vom Flugkörper nach dem Start durch seine kurze Entfernung eine unverhältnismäßig große Leistung auf das Objektiv des Ortungsgerätes abgegeben wird und seine Strahlerfläche auch einen realtiv großen Bildwinkel darstellt. Die Strahlung, welche durch ein feinmaschiges Netz von Schlitzen 24 der Scheiben auf die Bildebene fällt, reicht daher zur Identifizierung des Flugkörpers aus und kann zum Einfangen durch die ρ/R-Blende 1, 2, 3 genutzt werden. In den Fig. 11a bis 11c ist jeweils auf den Scheiben 1 bis 3 mit den Schlitzen 11′ bis 13′ ein solches feinmaschiges Netz durch eine Anzahl Gitterschlitze am Rande dieser Scheiben eingearbeitet. Die Gitterschlitze einer Scheibe verlaufen in bezug auf die Schlitze 12 bis 13 bzw. 12′ bis 13′ gleich - und in bezug auf die Gitterschlitze der anderen Scheibe gegenläufig. Die gegenläufige Anordnung ist am besten der Fig. 12 zu entnehmen, wo die beiden Scheiben einer Blende übereinanderliegend dargestellt sind und durch den Schlitz der oberen Scheibe 2 das Raster der Gitterschlitze 24 der unteren Scheibe 3 zu sehen ist. Die Gitterschlitze besitzen Evolventenform und haben dadurch einen konstanten Abstand voneinander. Die Breite der Gitterschlitze beträgt wenige Prozent ihres gegenseitigen Abstandes, so daß bei Überlagerung eines gegenläufigen Schlitzmusters eine Transmission in der Größenordnung einiger Promille entsteht. Die Breite des Gitterringes wird so gewählt, daß nach dem Auffassen des Flugkörpers sein Einfangen durch die ρ/R-Blende 1, 2, 3 gewährleistet ist, bevor dieser durch die Lenkung zu sehr in die Mitte 8 (Fig. 1) des Bildfeldes 5 geführt wird. Verläuft diese Rückführung sehr schnell, so ist das Gitterraster - die Schlitze ausgenommen - auf der ganzen Blende aufzubringen.

Um das Einfangen des Flugkörpers zu beschleunigen, kann die Blende 2, 3 nach Fig. 12 in eine sogenannte Erwartungsstellung 21 gebracht werden. Um diese Stellung zu erreichen, werden nach Einschalten der Modulationsscheibe 7 (Fig. 1) die beiden Scheiben 2 und 3 solange gedreht, bis die Lichtschranke 20 bzw. 20′ (Fig. 14b) jeweils ihren Impuls abgibt und die Zählwerke auf Null gesetzt werden. Daraufhin werden die beiden Scheiben auf ihre vorprogrammierte Stelle gefahren, die entsprechend dem voraussichtlichen Eintritt des Flugkörpers in das Bildfeld bestimmt wird. In Fig. 12 wird der Flugkörper beispielsweise von links oben bis oben erwartet, wobei die Gitterschlitze 24 einen Transmissionsanteil von 5% aufweisen. Es entsteht eine voll durchlässige Zentrumsluke 17, die - wie oben erwähnt - unschädlich ist. Des weiteren gibt es einen Kreisring 22, in dem die Transmission 2,5‰ beträgt und, wenn die breiten Schlitze bis in den Gitterschlitzring hineinragen, zwei in diesem Kreisring befindliche Flächen 23 mit 5% Durchlässigkeit. Der Kreisring kann entsprechend der Genauigkeit der Voraussage des Flugkörpereintritts in seinem Öffnungswinkel eingeschränkt werden, so daß er in Erwartungsstellung z. B. 180° beträgt, während der Kreisring- Ausschnitt, in dem sich die beiden Blendenbleche überdecken, immer kleiner wird, je mehr der Flugkörper zur Mitte geführt wird.

Bei Modulationssystemen mit zwei verschieden großen Bildwinkeln bleibt der Winkel R_th gleich, während sich die Ablage r des Bildes und damit auch der Korrekturwinkel δ entsprechend dem Vergrößerungsverhältnis β =f₂/f₁ der Objektive ändern. Somit muß man die neue Stellung der Blende nach dem Umschalten aus der alten Stellung berechnen und während dem Umschaltvorgang die entsprechenden Winkelschritte nachstellen. Die Umschaltung von ρ₁ zu ρ₂ wird entsprechend Fig. 13a durch die β-fache Addition oder Subtraktion des Winkels ρ₁ durchgeführt. Da gemäß Fig. 13b der Korrekturwinkel δ_n keine lineare Funktion darstellt, muß ein Faktor δ_n1 _→ _-n2 =y · ρ_n1≈δ_n2 ermittelt werden, so daß bei ganzzahligem y eine möglichst kleine Abweichung zu δ_n2 entsteht. Die in diesen beiden Figuren strichpunktierte Linie entspricht derjenigen der Fig. 8a bzw. 4b und deutet die zugehörigen Schlitze 11′ bzw. 12 an. Auf diesen Linien stellen die Positionen 6 _n1 bzw. 6 _n2 die Abbildung des Strahlers 6 - der jeweiligen Brennweite zugeordnet - dar. Somit kann die neue Stellung der Scheiben nach folgenden Formeln auf wenige Schritte Genauigkeit berechnet werden:

Scheibe 1: R_n1 _→ _n2
= R_n1 + δ_n1 _→ _n2
	= R_n1 + yρ_n1
Scheibe 2: R_n1 _→ _n2 - ρ_n1-n2	= R_n1 _→ _n2 + δ_n1 _→ _n2 - βρ_n1
	= R_n1 + (y - β) ρ_n1
Scheibe 3: R_n1 _→ _n2 + ρ_n1-n2	= R_n1 _→ _n2 + δ_n1 _→ _n2 + βρ_n1
	= R_n1 + (y - β) ρ_n1

Nach erfolgtem Umschalten wird die Berechnung der Blendennachführung wieder normal gemäß den neuen Meßwerten R_n2 und ρ_n2 fortgesetzt.

Claims

1. Verfahren zum Abschatten von Störzielen in der Bildebene einer Flugkörper-Lenkvorrichtung mit Hilfe einer mechanischen Blende, die auf einem hinter der Bildebene angeordneten Detektor nach dem Start des Flugkörpers nur die Strahlungsenergie des eigenen Bildbereichs sowie diejenige seiner unmittelbaren Umgebung zur Abbildung gelangen läßt, die zuvor in der Bildebene mit konstanter Frequenz moduliert wurde, wobei eine Ablage des Flugkörpers von der optischen Achse eine als Frequenzhub Δf bezeichnete sinusförmige Abweichung von der Mittelfrequenz bewirkt, die ein Maß für die Ablage r des Flugkörpers von der optischen Achse darstellt, während die zeitliche Verschiebung Δt des Nulldurchgangs des Frequenzhubs ein Maß für die Winkellage R im Polarkoordinatensystem ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Winkellage R des Flugkörpers (6) und der Frequenzhub Δf in gleichgroße Winkelschritte unterteilt werden,
b) eine Blende in Form von zumindest zwei hintereinander sowie koaxial zum Mittelpunkt (8) der Bildebene angeordneten Schlitzscheiben (1; 2; 3) verwendet wird,
c) die Scheiben (1; 2; 3) so verdreht werden, daß zumindest ein als Blendenloch (18) verwendbarer Kreuzungsbereich der zugehörigen Schlitze (11 bis 13′) entsteht,
d) das Blendenloch (18) mit der Abbildung der Strahlungsenergie des Flugkörpers (6) in der Bildebene zur Deckung gebracht wird und
e) die den Flugkörper (6) steuernden Ablagesignale zur Steuerung der Schlitzscheiben (1; 2; 3) verwendet werden, so daß der Flugkörper durch weiteres Verdrehen der Schlitzscheiben zusammen mit dem Blendenloch (18) in den von der Blende gleichfalls nicht abgeschatteten Mittelpunkt der Bildebene geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blendenloch (18) im Bildfeld (5) durch Verdrehen der Schlitzscheiben (1; 2; 3) um die Winkellage R_n bzw. R_n minus oder plus den Tiefenwinkel ρ_n verschoben werden (Fig. 5a, 5b und 9a bis 9c).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Nachführvorrichtung.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Blende nicht abgedeckte Mittelpunkt auf einen festen Zielstrahler (6) ausgerichtet, mit dem Blendenloch (18) unabhängig hiervon die relative Lage eines Flugkörpers (6′) in R- und ρ-Stellung bestimmt wird und von beiden ZIelen zeitlich voneinander getrennte Ablagesignale gewonnen werden (Fig. 10).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als fester Zielstrahler ein Fixstern benutzt und der restliche Sternenhimmel voll ausgeblendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit den beiden Schlitzscheiben (1; 2; 3) eine weitere, die beiden Strahler abwechselnd hindurchlassende Scheibe (4) mit einer um die Exzentrizität e versetzten Drehachse (B′) verwendet und diese Exzentrizität in ihrer Winkellage der Winkellage R_n des Flugkörpers (6′) nachgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Blendenloch (18) gegen das Umfeld geschützte und in den nicht abgedeckten Mittelpunkt bzw. in die Visierlinie übergeführte erste Flugkörper - durch die weitere Scheibe (4) geschützt - auf sein Ziel gesteuert, parallel hierzu ein zweiter Flugkörper (6′) auf eine vorgegebene seitliche Wartebahn abgeschossen, durch die wieder freie Blende (1; 2; 3) geschützt, auf eine zweite Ziellinie geführt, dort bis zum Erreichen des ersten Ziels durch den ersten Flugkörper gehalten, dann ein zweites Ziel anvisiert, die vorgegebene Wartebahn aufgehoben, und schließlich der zweite Flugkörper in die Visierlinie bzw. in das ihm zugedachte Ziel gelenkt wird, und dann wieder parallel hierzu ein dritter, anschließend vierter usw. Flugkörper abgeschossen wird.

8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (7) eingeschaltet und die beiden Schlitzscheiben (2; 3) in eine vorprogrammierte, dem voraussichtlichen Eintritt des Flugkörpers entsprechende Erwartungsstellung (21) gedreht werden (Fig. 12).

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (1; 2; 3) kreisförmig ausgebildet sind und je einen sich vom gemeinsamen Mittelpunkt (8) auf unterschiedlichen Wegen bis in den Randbereich erstreckenden Schlitz (11 bis 13′) aufweisen, von denen der eine kreissektor- und der andere spiralförmig ausgebildet ist und beide Scheiben einen gemeinsamen Mittelpunkt in Form einer im wesentlichen kreisförmigen Luke (17) besitzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zuwachs der Spirale dem Abstand aus der Bildmitte und der Winkelzuwachs der Änderung des Frequenzhubs Δf entspricht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) mit dem kreissektorförmigen Schlitz (11 bzw. 11′) durch eine Scheibe (3) ersetzt ist, die einen zum spiralförmigen Schlitz (12 bzw. 12′) spiegelbildlich ausgebildeten Schlitz (13 bzw. 13′) aufweist (Fig. 5b und 9b).

12. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenform beider Schlitze in der Bildebene um einen Korrekturfaktor δ stärker oder schwächer gekrümmt ausgebildet ist (Fig. 8a bis 8c).

13. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität e mindestens dem halben Durchmesser des festen Zielstrahlers entspricht.

14. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Schlitzscheiben entweder als über einen Schrittmotor (26 bzw. 26′) oder über einen kontinuierlichen Antrieb mit Motor und Tachogenerator antreibbare Zahnräder (19; 19′) oder aber als Reibrad- oder Riemenantrieb ausgebildet sind (Fig. 14a, 14b, 15).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangsstellung mit R=0° gekennzeichnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Stelle am Umfang der Schlitzscheibe oder des zugehörigen Zahnkopfes (19 bzw. 19′) verspiegelt ausgebildet und eine sich bei Anfangsstellung schließende und ein Zählwerk auf Null setzende Lichtschranke (20 bzw. 20′) mit Lichtquelle und Empfänger gegenüber aufgestellt ist (Fig. 14b).

17. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Scheiben (1; 2; 3) zu den vergleichsweise großen Schlitzen (11 bis 13′) ein feinmaschiges Netz von gegenläufig angeordneten und eine Evolventenform mit konstanten Abständen besitzenden Gitterschlitzen (24) eingearbeitet ist, deren Breite verglichen mit ihrem gegenseitigen Abstand wenig Prozent beträgt (Fig. 11a bis 11c).

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz von Gitterschlitzen (24) auf der Schlitzscheibe (1; 2; 3) als ein zu dieser konzentrisch verlaufender Ring angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schlitzscheiben (1) und die zweiten Schlitzscheiben (2) wenigstens zweier Blenden (1, 2) durch je eine Übersetzung (33 bzw. 34) untereinander und die Schlitzscheiben der einen Blende jeweils über ein Getriebe (31/32 bzw. 31′/32′) mit dem Schrittmotor (26 bzw. 26′) in Eingriff stehen, während die Schlitzscheiben der anderen Blende mit je einer Lichtschranke (20 bzw. 20′) zusammenwirken (Fig. 14b).

20. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzscheiben (1; 2; 3) unterschiedliche oder gleichgroße Durchmesser aufweisen, und an der Bodenseite von im wesentlichen topfförmig ausgebildeten sowie über ein Doppelkugellager (29, 30) miteinander verbundenen und in einem Gehäuse (25) gehalterten Fassungen (27; 28) befestigt sind.