DE3308076A1 - Platform with servo motors - Google Patents

Abstract

A platform (1) with servo motors (7) is to be designed in such a way that it can execute extremely quick pivoting movements in a predetermined range of spatial angles. For this purpose, the platform (1) is no longer fitted into a system of gimbals with rotatively acting servo motors, but is suspended between the final control elements (10) of linear motors (9); in this arrangement, a two-dimensional support of the platform (1) with respect to its carrier object (4) can take place along side edges (24) and guide faces (26) fixed to the carrier object. The linear motors (9), which are preferably coil systems (12) with solenoid plungers (11), operate against counter forces, which may be applied by linear motors (9) acting on the platform (1) in the opposite sense. In the case of a platform (1) pivotally supported on the carrier object (4), it can at the same time serve as a lever for transferring the forces between the counter-acting linear motors (9). The platform (1) may be designed as a carrier for navigation elements (2). Driving of the linear motors (9) is preferably undertaken by digital controllers (microcomputers). <IMAGE>

Description

Plattform mit Stellmotoren Platform with servomotors

Die Erfindung betrifft eine Plattform mit Stellmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a platform with servomotors according to the preamble of claim 1.

Derartige Einrichtungen von mittels Stellmotoren verschwenkbaren Plattformen finden insbesondere zur Zielsuche und Zielverfolgung Anwendung, wie etwa aus der DE-AS 21 10 807 bekannt. Die Plattform-Bewegung erfolgt mittels Servomotoren, deren Ausgangswellen rotatorisch auf die Drehlagerungen von kardanischen Rahmenkonstruktionen für die Plattform Aufhängung einwirken. Wie dort dargelegt, sind bei solcher kardanischer Aufhängung theoretisch gegebenen Freiheitsgrade in der Praxis nicht ohne weiteres ausnutzbar, was zusätzliche Steuerungsmaßnahmen bei der Servo-Nachführung erfordert.Such devices from platforms which can be pivoted by means of servomotors are used in particular for target search and target tracking, such as from the DE-AS 21 10 807 known. The platform is moved by means of servomotors, whose Output shafts rotatory on the pivot bearings of cardan frame structures act for the platform suspension. As stated there, such are gimbal Suspension theoretically given degrees of freedom in practice is not easy exploitable, which requires additional control measures for servo tracking.

Aus der DE-AS 23 10 767 ist es bei gattungsähnlichen Plattformen in kardanischer Aufhängung bekannt, die Ansteuerung der als Stellmotoren vorgesehenen Servomotoren mit einer tachometrisch wirkenden Gegenkopplung auszustatten, sowie Filterschaltungen zur Kompensation des dadurch auftretenden Servofehlers vorzusehen.From DE-AS 23 10 767 it is in generic platforms in cardanic suspension known, the control of the provided as servomotors Equip servomotors with a tachometric negative feedback, as well as Provide filter circuits to compensate for the resulting servo error.

In Zusammenhang mit erdgebundenen Trägheits-Navigationsverfahren ist es allgemein bekannt, über aufwendige Datenverarbeitung aus gegenüber einem Fahrzeug plattformentkoppelten Beschleunigungsmessern Bewegungsgrößen bzw. Ortsparameter des die Plattform enthaltenden Trägerobjektes gegenüber einem erdfesten Bezugssystem abzuleiten.In connection with terrestrial inertial navigation methods is it is well known about complex data processing from compared to a vehicle Platform-decoupled accelerometers, movement quantities or location parameters of the carrier object containing the platform in relation to a fixed reference system derive.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei der eingangs genannten gattungsbildenden Einrichtung wie auch bei den danach erörterten gattungsähnlichen Einrichtungen selbst im Falle aufwendiger regelungstechnischer Maßnahmen die Möglichkeiten der Orientierung und Verschwenkung der Plattform bei Anforderungen an besonders hohe Verschwenkbewegungen in präzise Endausrichtungen nicht ausreichen, was in erster Linie auf das dynamische Verhalten der Servo-Stellmotore zurückzuführen ist.The invention is based on the knowledge that at the beginning named generic facility as well as the generic facility discussed afterwards Facilities even in the case of complex control measures the possibilities the orientation and swiveling of the platform for special requirements high pivoting movements in precise final alignments are not sufficient, which in the first place Line can be traced back to the dynamic behavior of the servo actuators.

In Erkenntnis dieser Mängel herkömmlicher Einrichtungen von mittels Stellmotoren ausrichtbaren Plattformen liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einrichtung derart auszubilden, daß sich - unter Gewährleistung aller Ausrichtungs-Freiheitsgrade im konstruktiv vorgegebenen Bereich - die Dynamik der Plattform-Bewegung wesentlich steigern läßt; insbesondere um infolge hoher Plattform-Winkelgeschwindigkeiten auch bei rascher Vorbeibewegung relativ zu Zielobjekten eine schnelle Zielauffassung und sichere Zielverfolgung sicherstellen zu können.Recognizing these shortcomings of conventional facilities by means of Servomotors alignable platforms, the invention is therefore based on the object to train a generic device in such a way that - under warranty all alignment degrees of freedom in the structurally specified area - the dynamics the platform movement can be increased significantly; especially as a result of high platform angular velocities quick target perception even when moving quickly past target objects and to ensure safe target tracking.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Plattform mit Stellmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gemäß den Teilmerkmalen dessen kennzeichnenden Teils ausgestattet ist.According to the invention, this object is essentially achieved by that the platform with servomotors according to the preamble of claim 1 according to the Part features whose characteristic part is equipped.

Durch die Krafteinleitung zur Bewegung der Plattform mittels Linearmotoren als Stellmotoren - anstelle der bisher üblichen rotatorischen oder Servo-Stellmotore - bei direkter Aufhängung der Plattform zwischen diesen Linearmotoren entfallen nämlich die dynamischen Störeinflüsse und Betriebsbeschränkungen, die durch die Trägheit der rotatorisch zu bewegenden Massen eines Kardanrahmen-Aufbaues und durch die Lose der dabei gewöhnlich erforderlichen getrieblichen Bewegungsübertragung gegeben sind.Through the introduction of force to move the platform by means of linear motors as servomotors - instead of the previously common rotary or servo servomotors - No need for direct suspension of the platform between these linear motors namely the dynamic disturbances and operational restrictions caused by the Inertia of the rotating masses of a gimbal structure and through the loss of the gear transmission usually required given are.

Stattdessen können die Stellmotore nun - apparativ sogar weniger aufwendig - einfach als elektromagnetisch betreibbare Tauchankersysteme oder andere Linearmotoranordnungen ausgebildet sein, die an verschiedenen Punkten der Plattform angreifen und so durch ihre Linearverstellung die Plattform in weiten Winkelbereichen im Raum verschwenken können. Die Linearmotore können dabei im Interesse dynamisch stabiler Verstellbewegungen gegen elastische Rückstellkräfte arbeiten; als die nicht gesteuerte oder vorzugsweise gegensinnig gesteuerte entsprechende Linearmotore vorgesehen sein können, mit Berücksichtigung des dynamischen Systemverhaltens bei der Ansteuerung des jeweils gerade gegensinnig arbeitenden Linearmotors.Instead, the servomotors can now - even less expensive in terms of equipment - simply as electromagnetically operated plunger systems or other linear motor arrangements be designed to attack at different points on the platform and so through their linear adjustment pivot the platform in wide angular ranges in space can. The linear motors can in the interest of dynamically stable adjustment movements work against elastic restoring forces; than the uncontrolled or preferably Corresponding linear motors controlled in opposite directions can be provided, with consideration of the dynamic system behavior when controlling each in opposite directions working linear motor.

Insbesondere für die Zielauffassung und Zielverfolgung von einem Flugkörper als Plattform-Trägerobjekt aus braucht die Plattform-Orientierung lediglich einen begrenzten Raumwinkel zu überstreichen; wobei jedoch zum Ausgleich der Eigenbewegung des Trägerobjektes gegenüber einem raumfesten Bezugssystem bzw. dem Zielpunkt eine Vielzahl von Bewegungskomponenten einander zu überlagern sind. Während es grundsätzlich für die Plattform-Bewegung ausreichen würde, die Plattform an den Ecken eines Dreiecks gelenkig abzustützen und eine dieser Stützstellen am Trägerobjekt selbst anzulenken, also nur zwei Angriffsstellen für die Linearmotore vorzusehen, ist es deshalb zweckmäßig, die Plattform vollständig beweglich im Trägerobjekt aufzuhängen, nämlich mit Anlenkung von drei oder vorzugsweise sogar vier Linearmotoren an in der Hauptebene der Plattform möglichst weit auseinanderliegenden Angriffsstellen. Die mechanisch stabile Halterung der Plattform im Trägerobjekt ist einfach dadurch sicherstellbar, daß wenigstens einer der Linearmotore seinerseits starr am Trägerobjekt gehaltert ist.Especially for target acquisition and target tracking from a missile As a platform support object, the platform orientation only needs one to sweep over a limited solid angle; however, to compensate for the proper movement of the carrier object in relation to a spatially fixed reference system or the target point A large number of motion components are to be superimposed on one another. While it is basically for the platform movement would be sufficient, the platform at the corners of a triangle articulated and to link one of these support points to the carrier object itself, so to provide only two points of attack for the linear motors, it is therefore advisable to to hang the platform completely movably in the carrier object, namely with articulation of three or preferably even four linear motors on in the main plane of the platform attack points that are as far apart as possible. The mechanically stable bracket the platform in the carrier object can simply be ensured that at least one of the linear motors is in turn held rigidly on the carrier object.

Insbesondere bei betriebsbedingt begrenzt vorgegebenem Schwenkwinkel der Plattform kann es andererseits zweckmäßig sein, diese selbst als Hebelarm zwischen zwei gegensinnig zu beaufschlagenden Linearmotoren auszubilden und dafür die Plattform nach Maßgabe ihrer Bewegungs-Freiheitsgrade im Hebel-Drehpunkt am Trägerobjekt anzulenken, nämlich für eindimensionale Schwenkbewegungen längs einer zylindrischen Fläche und für zweidimensionale Schwenkbewegungen längs einer kugelförmigen Fläche abzustützen.In particular with operationally limited predetermined swivel angles the platform, on the other hand, it may be useful to use it as a lever arm between train two linear motors to be acted upon in opposite directions and the platform for this to articulate according to their degrees of freedom of movement in the lever pivot point on the carrier object, namely for one-dimensional pivoting movements along a cylindrical surface and for two-dimensional pivoting movements along a spherical surface.

Wenn die Plattform-Träger von Ortungselementen im Suchkopf eines Flugkörpers ist, treten beim Abschuß ganz erhebliche mechanische Beanspruchungen der Plattform-Abstützung dem Trägerobjekt gegenüber auf.When the platform supports locating elements in the seeker head of a missile is, occur when launching very significant mechanical stresses on the platform support opposite the carrier object.

Gemäß einer Weiterbildung von insoweit auch selbständiger Bedeutung ist vorgesehen, zur Erhöhung der mechanischen Beanspruchbarkeit der Plattform-Lager aufgrund der bei Beschleunigung eines Trägerobjekt-Flugkörpers auftretenden Reaktionskräfte eine derartige kugelförmige Abstützung für zwei Freiheitsgrade der Plattform-Schwenkbewegungen an den Außenrand der Plattform und damit außerhalb der Angriffsbereiche der Linearmotoren zu verlegen. Dafür ist am Trägerobjekt eine in dessen Beschleunigungsrichtung offene hohikugelförmige Stützfläche nach Art einer Kugelabschnitt- Geometrie ausgebildet, gegen die die Plattform mit entsprechend konfigurierten seitlichen Führungsflanschen anliegt. Die großflächige Abstützung längs einer Kugelgeometrie ergibt somit eine überaus hohe mechanische Beanspruchbarkeit aufgrund entsprechend verringerten spezifischen Flächendruckes.According to a further development of independent importance in this respect is intended to increase the mechanical strength of the platform bearings due to the reaction forces occurring when a carrier object missile accelerates such a spherical support for two degrees of freedom of the platform pivoting movements to the outer edge of the platform and thus outside the attack areas of the linear motors relocate. For this purpose, there is an open one in the direction of acceleration on the carrier object spherical support surface designed in the manner of a spherical segment geometry, against the platform with appropriately configured lateral guide flanges is present. The large-area support along a spherical geometry thus results in a extremely high mechanical strength due to correspondingly reduced specific Surface pressure.

Zusätzliche Weiterbildungen und Alternativen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen sowie aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispielen zu den erfindungsgemäßen Lösungen.Additional training and alternatives as well as other features and advantages of the invention emerge from the further claims and from the following Description of greatly simplified in the drawing, restricting it to the essentials outlined preferred exemplary embodiments of the solutions according to the invention.

Es zeigt: Fig. 1 in symbolisch vereinfachter Darstellung, dabei teilweise perspektivisch skizziert, eine freie Aufhängung einer ebenen Plattform zwischen jeweils zwei einander unmittelbar gegenüberliegenden und entgegenwirkenden Linearmotoren, die in einen Flugkörper als derem Trägerobjekt eingebaut sind, Fig. 2 in Prinzipdarstellung die Plattform als Hebel zur Kraftübertragung zwischen in gleicher Richtung gegensinnig angreifenden Linearmotoren mit kugelgelenkförmiger Abstützung des Hebe-Drehpunktes am Trägerobjekt, und Fig. 3 in Weiterbildungen der Maßnahmen entsprechend Fig. 2 eine Verlagerung der kugelförmigen Plattform-Abstützung in deren Randbereich bei Einbau der Plattform in den Suchkopf eines Flugkörpers.It shows: Fig. 1 in a symbolically simplified representation, partly sketched in perspective, a free suspension of a flat platform between two directly opposite and counteracting Linear motors that are built into a missile as its carrier object, Fig. 2 a schematic diagram of the platform as a lever for power transmission between in linear motors acting in opposite directions in the same direction with ball joint-shaped Support of the lifting pivot point on the carrier object, and FIG. 3 in further developments of Measures according to FIG. 2 relocate the spherical platform support in the edge area when installing the platform in the seeker head of a missile.

Die in Fig. 1 als rechteckig berandete, ebene Platte skizzierte Plattform 1 kann jede beliebige geometrische zweidimensionale oder dreidimensionale Formgebung aufweisen. Im konkreten Realisierungsfalle richtet sich die Formgebung nach dem Anwendungszweck. Insbesondere wenn die Plattform 1 gemäß dem bevorzugten Anwendungsbeispiel als Träger für ein aktives (Auswertung reflektierter Energie) oder für ein passives (Auswertung allein aus der Umgebung aufgenommener Energie) Ortungselement 2 dient, kann es zweckmäßig sein, durch entsprechende dreidimensionale Ausbildung der Plattform 1 ihr zugleich die Wirkung eines Reflektors für eine wünschenswerte Geometrie der Ortungscharakteristik 3 zu geben. Beim Ortungselement 2 kann es sich beispielsweise um eine Anordnung passiver und gegebenenfalls auch aktiver, im Infrarotbereich ansprechender elektrooptischer Bauteile oder um eine Anordnung von Höchstfrequenz-Antennen im Brennpunkt eines hohlspiegelförmigen Millimeterwellen-Reflektors handeln.The platform sketched in FIG. 1 as a rectangularly edged, flat plate 1 can be any geometric two-dimensional or three-dimensional shape exhibit. In the specific implementation case, the design is based on the Intended use. In particular if the platform 1 according to the preferred application example as a carrier for an active (evaluation of reflected energy) or for a passive (Evaluation of energy absorbed solely from the environment) Locating element 2 is used, it can be useful through appropriate three-dimensional design of the platform 1 you also have the effect of a reflector for a desirable geometry of the Localization characteristics 3 to be given. The locating element 2 can be, for example an arrangement more passive and possibly also more active, more appealing in the infrared range electro-optical components or an arrangement of high-frequency antennas in the Act focal point of a concave mirror-shaped millimeter wave reflector.

Um die, bevorzugt mit der Hauptrichtung der Ortungscharakteristik 3 übereinstimmende, Normale auf der Hauptebene der Plattform 1 in einer gewünschten -Richtung. im Raum zu orientieren, ist die Plattform 1 in ihrem im Raum beweglichen Trägerobjekt 4, beispielsweise im Suchkopf eines Flugkörpers 5, beweglichaufgehängt. Für eine Bewegung der Plattform 1 gegenüber dem Trägerobjekt 4 wirken an räumlich gegeneinander versetzten Angriffsstellen 6 Stellmotore 7 auf die Plattform 1, z.B.Around the, preferably with the main direction of the localization characteristics 3 matching normals on the main level of platform 1 in a desired one -Direction. To orientate in space, the platform 1 is movable in space Carrier object 4, for example in the seeker head of a missile 5, is movably suspended. For a movement of the platform 1 in relation to the carrier object 4, they act spatially mutually offset attack points 6 servomotors 7 on the platform 1, e.g.

in voneinander abweichenden Richtungen, ein. Die Stellmotore 7 sind zur Aufnahme der Reaktionskräfte ihrer Stellbewegungen gegenüber dem Trägerobjekt 4 abgestützt, z.B. an trägerobjektfesten Halterungsrahmen 8 montiert.in different directions. The servomotors 7 are to absorb the reaction forces of their positioning movements in relation to the carrier object 4 supported, e.g. mounted on support frame 8 fixed to the carrier object.

Die Plattform 1 ist raumfest, z.B. an wenigstens drei Punkten oder wie dargestellt an den vier Ecken eines Rechtecks, beweglich gehaltert.The platform 1 is fixed in space, e.g. at at least three points or as shown at the four corners of a rectangle, movably supported.

Wenigstens zwei dieser Halterungapunkte - im dargestellten Beispielsfalle die vier Eckpunkte der Plattform 1 - dienen als Angriffsstellen 6 für Stellmotore 7 in Form von Linearmotoren 9. Unter Umständen können Hebelgestänge zwischengeschaltet sein, um spezifische kinematische Abhängigkeiten ohne das Erfordernis entsprechender elektrischer Anregungsfunktionen zu gewährleisten. Bevorzugt stimmt jedoch deren Wirkrichtung mit deren Achsrichtung und somit mit der Verschieberichtung ihrer Stellglieder 10 überein, nämlich im wesentlichen parallel zur Plattform-Normalen verlaufend. Die Motore 9 können vollständig gelenkig (in der Zeichnungs-Skizze durch kleine Kreise symbolisiert) zwischen den Halterungsrahmen 8 und der Plattform 1 für Aufbringen allein von Zug- und Druckkräften eingebaut sein. Für definierte Bewegungsabläufe abhängig von der Motor-Ansteuerung, also zur Sicherung gegen unerwünschte Verlagerungen der Plattform 1 längs ihrer Hauptebene, kann es neben anderen Maßnahmen aber zwerkmäßig sein, bei wenigstens einem der Linearmotore 9, Freiheitsgrade der Bewegung gegenüber dem Rahmen 8 zu beschränken.At least two of these mounting points - in the example shown the four corner points of platform 1 - serve as attack points 6 for servomotors 7 in the form of linear motors 9. Under certain circumstances, lever rods can be interposed be related to specific kinematic dependencies without the requirement to ensure electrical excitation functions. However, they are preferably correct Direction of action with their axial direction and thus with the direction of displacement of their actuators 10, namely running essentially parallel to the platform normal. The motors 9 can be completely articulated (in the drawing by small Symbols circles) between the mounting frame 8 and the platform 1 for application be installed solely by tensile and compressive forces. For defined movement sequences depending on the motor control, i.e. to protect against undesired displacements of the platform 1 along its main plane, it can, in addition to other measures, be plant-based be, in at least one of the linear motors 9, degrees of freedom of movement opposite the frame 8 to restrict.

Die Linearmotore 9 sind bevorzugt als elektromagnetische Tauchspulen systeme ausgebildet.The linear motors 9 are preferred as electromagnetic plunger coils systems trained.

Dafür ist jedes Stellglied 10 Bestandteil von einem, oder Koppelglied zu einem, beispielsweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Tauchanker 11, der je nach den elektromagnetischen Durchflutungsgegebenheiten und den entgegengerichteten äußeren Krafteinwirkungen mehr oder weniger tief in den hohlzylindrischen Innenraum eines Spulensystems 12 hineingezogen wird. Beim Tauchanker 11 kann es sich, wie in der Skizze dargestellt, um einen einfachen prismatischen Tauchanker handeln. Je nach der Ausbildung des Spulensystems 12 kann es sich aber auch beispielsweise um ein U-förmiges oder E-förmiges Gebilde handeln; beispielsweise wenn bei kurzen axialen Abmessungen des Linearmotors 9 in bestimmten radialen Richtungen Raum für Aufbau mehrerer nebeneinanderliegender einzelner Spulen des Spulensystems 12, für entsprechend größere elektromagnetische Kraftübertragung, zur Verfügung steht.For this purpose, each actuator 10 is part of a, or coupling element to a plunger 11, for example made of ferromagnetic material, depending on the electromagnetic flow conditions and the opposing ones external forces more or less deep in the hollow cylindrical interior a coil system 12 is drawn into it. When diving anchor 11 it can be, as shown in the sketch to be a simple prismatic plunger anchor. Depending on the design of the coil system 12, it can also be, for example act around a U-shaped or E-shaped structure; for example if at short axial dimensions of the linear motor 9 in certain radial directions space for Structure of several adjacent individual coils of the coil system 12, for correspondingly larger electromagnetic power transmission is available.

Der Tauchanker 11 kann polarisiert, also als permanent-magnetischer Dipol (Stabmagnet) ausgebildet sein, um allein über die elektromagnetische Durchflutungsrichtung im Spulensystem 12 eine Umkehr der Richtung der mechanischen Verstell-Einwirkung auf die Plattform 1 zu ermöglichen. Steuerungstechnisch und insbesondere schaltungstechnisch einfachere Verhältnisse werden sich jedoch im allgemeinen ergeben, wenn nur eine Durchflutungsrichtung im Spulensystem 12 vorgesehen wird und demzufolge der Tauchanker 11 gegen entgegengesetzt auf die Plattform 1 einwirkende Rückstellkräfte arbeitet, wie sie ohnehin für Gewährleistung definierter stationärer Eintauchstellungen in Abhängigkeit von den Spulen-Durchflutungen vorgesehen sind. Diese Rückstellkräfte können von einer in Richtung des Linearmotors 9 angreifenden Druckfeder oder von gegenüberliegend eingespannten Zugfedern aufgebracht werden; dann nimmt die Plattform 1 nach einer Verstellbewegung eine neue Ruhelage ein, die durch das Kräftegleichgewicht der Federauslenkung gegenüber der elektromagnetischen Durchflutung des Spulensystems 12 gegeben ist. Anstelle mechanischer Rückstellfedern kann die Gegenkraft aber auch durch magnetische Rückstellfedern realisiert sein, die - gemäß der zeichnerischen Skizze - wie die Stellmotore 7 nach Art von Linearmotoren aufgebaut sind, jedoch nun mit nicht-gesteuerter sondern konstanter Durchflutung ihrer Spulensysteme 12.The plunger 11 can be polarized, that is, as a permanent magnetic one Dipole (bar magnet) be designed to only use the electromagnetic flow direction in the coil system 12 a reversal of the direction of the mechanical adjustment action to enable platform 1. Control technology and especially circuit technology however, simpler relationships will generally result, if only one Flow direction is provided in the coil system 12 and consequently the plunger 11 works against opposing restoring forces acting on the platform 1, as they are used to guarantee defined stationary immersion positions in Depending on the coil flow rates are provided. These restoring forces can of a pressure spring acting in the direction of the linear motor 9 or of tension springs clamped opposite are applied; then take the platform 1 a new rest position after an adjustment movement, which is created by the equilibrium of forces the spring deflection compared to the electromagnetic flow through the coil system 12 is given. Instead of mechanical return springs, however, the counterforce can also be realized by magnetic return springs, which - according to the graphic Sketch - like the servomotors 7 constructed in the manner of linear motors are, however, now with a non-controlled but constant flow of their coil systems 12th

In diesem Falle ist die Federkonstante der Rückstellkraft durch die vom konstanten Magnetfeld auf den Tauchanker 11 ausgeübte magnetische Anzugskraft bzw. Abstoßungskraft gegeben.In this case the spring constant of the restoring force is given by the Magnetic attraction force exerted on the plunger 11 by the constant magnetic field or repulsive force given.

Am zueckmäßigsten jedoch wird es im Regel falle, wie in der Zeichnung berücksichtigt, sein, die Rückstell- oder Gegenkräfte ebenfalls über Linearmotore 9 aufzubringen, die nun gegensinnig bezüglich des jeweils gegenüberliegenden Linearmotors 9 angesteuert werden. Denn dadurch lassen sich sehr rasche und sehr definierte Stelleinwirkungen zur Bewegung der Plattform 1 gegenüber dem Halterungsrahmen 8 hervorrufen.However, it will usually be the easiest, as in the drawing be taken into account, the restoring or counter forces also via linear motors 9 to apply, which are now in opposite directions with respect to the respective opposite linear motor 9 can be controlled. Because this allows very quick and very defined control actions cause the platform 1 to move relative to the mounting frame 8.

Derartige, rasche und definierte, Bewegungen der Plattform 1 über große Schwenkwinkel bezüglich räumlicher Orientierung ihres Trägerobjektes 4 sind beispielsweise erforderlich bei der Scanning-Zielsuche und Zielverfolgung von einem Flugkörper 5 aus, bei raschem Ziel-Vorbeiflug.in relativ kurzem Abstand; wenn also die Raumrichtung der Ortungscharakteristik 3 mit hoher Winkelgeschwindigkeit gegenüber der Orientierung des Flugkörpers 5 verschwenkt werden muß - und dabei im Regel falle auch noch Nick-, Gier- und/oder Rollbewegungen des Trägerobjektes 4 gegenüber einem raumfesten Bezugssystems ausgeglichen werden müssen.Such rapid and defined movements of the platform 1 over large swivel angles with respect to the spatial orientation of their carrier object 4 are e.g. required when scanning target searching and target tracking of a Missile 5 off, with a rapid target-by-flight at a relatively short distance; if so the spatial direction of the locating characteristic 3 with a high angular velocity the orientation of the missile 5 must be pivoted - and it usually falls also pitching, yawing and / or rolling movements of the carrier object 4 with respect to one spatially fixed reference system must be compensated.

Selbst bei derart komplizierten Bewegungsabläufen der Plattform 1 ist die Ausnutzung aller verfügbarer Bewegungs-Freiheitsgrade durch Anlenkung der Linearmotoren 9 an vier in der Hauptebene der Plattform 1 gegeneinander versetzten Angriffsstellen 6, die ihrerseits dem Trägerobjekt 4 gegenüber verlagerbar sind, nicht unbedingt erforderlich. Grundsätzlich genügt, für Schwenkbewegungen der Ortungscharakteristik 3 in allen Raumrichtungen, eine Dreipunkt-Lagerung der Plattform 1 mit einem am Trägerobjekt 4 angelenkten Bewegungs-Punkt 23 und zwei dagegen in der Hauptebene der Plattform 1 versetzten Angriffsstellen 6 (wie oben diskutiert und in Fig. 2 zeichnerisch dargestellt).Even with such complicated motion sequences of the platform 1 is the utilization of all available degrees of freedom of movement by articulating the Linear motors 9 offset against each other on four in the main plane of the platform 1 Attack points 6, which in turn can be displaced with respect to the carrier object 4, not necessarily required. Basically sufficient for swiveling movements of the locating characteristics 3 in all spatial directions, a three-point mounting of the platform 1 with an am Support object 4 articulated movement point 23 and two on the other hand in the main plane attack points 6 offset from platform 1 (as discussed above and in FIG. 2 shown in the drawing).

Für den Einsatzfall einer Zielverfolgung mittels der Ortungscharakteristik 3 vom Flugkörper 5 aus werden in als solcher bekannter Weise die Empfangssignale 13 des Ortungselementes 2 in einer Ortungsrichtung 14 ausgewertet, um Ablageinformationen zu gewinnen. In einer Nachführeinrichtung 15 werden aus diesen Ablageinformationen Stellsignale 16 für die Ansteuerung der Linearmotore 9, also für die Durchflutung deren Spulensysteme 12, gewonnen, um durch entsprechende Verschwenkung der Plattform 1 die Ortungscharakteristik 3 wieder auf das erfaßte und beispielsweise im Vorbei flug des Flugkörpers 5 weiterhin zu erfassende Ziel auszurichten. Durch eine Aufschaltung von Störgrößen 17 - beispielsweise gemäß der Bewegung 18 des Flugkörpers 5 im Raum und/oder dessem Abstand zum zu verfolgenden Ziel - können in einer Führungseinrichtung 19 Einflußgrößen für Funktionen der Nachführeinrichtung 15 gewonnen werden, um beispielsweise bestimmte Randbedingungen der Bewegungsabläufe im Raum, und/oder von solchen Randbedingungen abhängige Zielvorhalte der Orientierung der Ortungscharakteristik 3, und/oder aus den Empfangssignalen 13 abzuleitende zusätzliche Wirkfunktionen zu berücksichtigen.For the application of target tracking by means of the location characteristics 3 from the missile 5 in a manner known as such, the received signals 13 of the locating element 2 evaluated in a locating direction 14 to store information to win. In a tracking device 15, storage information Control signals 16 for the control of the linear motors 9, so for the flow their coil systems 12, obtained by corresponding pivoting of the platform 1 the locating characteristic 3 again on the detected and, for example, in the past Flight of the missile 5 continues to aim to be detected target. Through an intrusion of disturbance variables 17 - for example according to the movement 18 of the missile 5 in space and / or its distance to the target to be pursued - can in a guide device 19 influencing variables for functions of the tracking device 15 can be obtained, for example certain boundary conditions of the motion sequences in space, and / or of such boundary conditions dependent targets of the orientation of the locating characteristic 3, and / or off the received signals 13 to take into account additional active functions to be derived.

Wegen der bei solchen Anwendungsfällen außerordentlich raschen vorkommenden und um mehrere Achsen gleichzeitig wirksamen Verstellbewegungen der Plattform 1 kann es, wie in der Zeichnung berücksichtigt, zweckmäßig sein, die Nachführeinrichtung 15 nicht einfach als Steuerungssystem, sondern als Regler auszubilden, bei dessen Dimensionierung das dynamische Verhalten des Kraft-Bewegungs-Systems aus Linearmotoren 9 und Plattform 1 berücksichtigt wird. Die Stellsignale 16 repräsentieren dann Plattform-Lageabweichungen von einer über die Ortungseinrichtung 14 und gegebenenfalls die Führungseinrichtung 19 vorgegebenen momentanen Soll-Lage der Plattform 1 gegenüber dem Trägerobjekt 4. An den Linearmotoren 9 sind in Stellungs-Istwertgeber, beispeilsweise in Form von mit den Stellgliedern 10 verbundenen Linearpotentiometern oder von berührungslosen Bewegungsaufnehmern (in der Zeichnung nicht berücksichtigt), vorgesehen, die für die Steliglieder 10 und damit die entsprechenden Angriffsstellen 6 an der Plattform 1 Positions-Signale 20 zur Ermittlung der Regelabweichung an die Nachführeinrichtung 15 rückliefern.Because of the extremely rapid occurrence in such applications and adjustment movements of the platform 1 that are effective about several axes at the same time it can be useful, as taken into account in the drawing, to use the tracking device 15 should not simply be designed as a control system, but rather as a controller, with its Dimensioning the dynamic behavior of the force-movement system from linear motors 9 and platform 1 is taken into account. The control signals 16 then represent platform position deviations from one via the locating device 14 and possibly the guide device 19 predetermined current target position of the platform 1 in relation to the carrier object 4. Actual position value transducers are on the linear motors 9, for example in the form of linear potentiometers connected to the actuators 10 or of non-contact Motion sensors (not included in the drawing), intended for the Actuators 10 and thus the corresponding attack points 6 on the platform 1 position signals 20 for determining the control deviation to the tracking device 15 return.

Im Gegensatz zur Prinzipskizze gemäß Fig. 1 ist bei der Systemskizze gemäß Fig. 2 die Plattform 1 quer zur Längsachse 21 des Flugkörpers 5, nämlich hinter einem halbkugelförmigen Radom 22 seines Zielsuchkopfes eingebaut. Für den gegensinnigen Angriff der Linearmotoren 9 sind nun nicht mehr einander unmittelbar gegenüberliegende und entgegenwirkende Linearmotore 9 paarweise an der jeweiligen Angriffsstelle 6 angelenkt; vielmehr erfährt die Plattform 1 eine trägerfeste Führung um ihren Bewegungspunkt 23, so daß die Plattform 1 zugleich als Schwenkhebel zwischen den Stellmotoren 9 wirkt. enn zu bestimmter Verschwenkung der Plattform 1 das Stellglied 10 eines Linarmotors 9 ausgefahren wird, ergibt sich die Reaktionswirkung eines anderen angelenkten Linearmotors 9 deshalb infolge der Hebelübertragung der auf die Plattform 1 selbst ausgeübten Kräfte. Dadurch ist sowohl der bauliche Aufwand wie auch der steuerungstechnische Aufwand gegenüber einem Aufbau gemäß Fig. 1 verringert, ohne auf die Stabilisierungsmöglichkeiten durch das gegensinnig ansteuerbare System zu verzichten.In contrast to the schematic diagram according to FIG. 1, the system diagram 2, the platform 1 transversely to the longitudinal axis 21 of the missile 5, namely behind built into a hemispherical radome 22 of its homing head. For the opposite Attack of the linear motors 9 are now no longer directly opposite one another and counteracting linear motors 9 in pairs at the respective attack point 6 hinged; rather, the platform 1 experiences a guide fixed to the carrier around its point of movement 23, so that the platform 1 also acts as a pivot lever between the servomotors 9 works. For a certain pivoting of the platform 1, the actuator 10 of a linear motor 9 is extended, there is the reaction effect of another articulated linear motor 9 therefore as a result of the lever transmission exerted on the platform 1 itself Powers. This reduces both the structural effort and the technical control Reduced effort compared to a structure according to FIG. 1, without affecting the stabilization options to do without the system that can be controlled in opposite directions.

Der (Bewegungs-) Punkt 23 soll den Ruhepunkt, um den herum die Verschwenkbewegung der Plattform 1 stattfindet, darstellen. Bei Bewegungskomponenten, die ausschließlich in der Ebene der Darstellung wirken, handelt es sich beim Punkt 23 um den Durchtrittspunkt der Schwenkachse. en dagegen bei der Bewegung der Plattform 1 solche Nickbewegungen und quer dazu orientierte Gierbewegungen einander überlagert werden sollen, handelt es sich beim Punkt 23 um den Mittelpunkt von kugelabschnittförmigenHohlkugelFührunqsflächen 26, gegen die eine an der Plattform 1 befestigte Gelenkkugel 30 abgestützt ist.The (movement) point 23 is intended to be the point of rest around which the pivoting movement takes place the platform 1 takes place represent. For movement components that are exclusively act in the plane of the representation, point 23 is the point of passage the pivot axis. On the other hand, such nodding movements during the movement of the platform 1 and yaw movements oriented transversely to it are to be superimposed on one another At point 23 it is the center point of spherical segment-shaped hollow spherical guide surfaces 26, against which a joint ball 30 attached to the platform 1 is supported.

Ein axial gedrängter und hochbeanspruchbarer Aufbau für die Hebeldrehbpunkt-Abstützung der Plattform 1 gegenüber dem Trägerobjekt 4 ergibt sich wenn - wie für ein Anwendungsbeispiel in Fig. 3 skizziert -die Stützfunktion der Gelenkkugel 30 aus dem Mittenbereich der Plattform 1 heraus und an deren Randbereiche verlegt wird, wo eine Anlage gegen großflächigere Hohlkugel-Führungsflächen 26 und damit ein geringerer spezifischer Flächen-Stützdruck realisierbar ist. Die Funktion der Gelenkkugel 30 gemäß Fig. 2 wird nun durch,bezüglich derFührunqsflächen 26 außen konzentrisch berandete,Führungsflansche 25 an den Seitenrändern 24 der Plattform 1 wahrgenommen, die jetzt um einen Bewegungspunkt 23 verschwenkbar ist, der zwischen den Führungsflanschen 25 in der Mitte vor der Plattform 1 liegt.An axially compressed and heavy-duty structure for the fulcrum support the platform 1 compared to the carrier object 4 results when - as sketched for an application example in FIG. 3 - the support function of the joint ball 30 laid out from the central area of the platform 1 and on its edge areas is where a system against large-area hollow ball guide surfaces 26 and thus a lower specific surface support pressure can be achieved. The function of the The joint ball 30 according to FIG. 2 is now through, with respect to the guide surfaces 26 on the outside concentrically edged guide flanges 25 on the side edges 24 of the platform 1 perceived, which is now pivotable about a movement point 23 between the guide flanges 25 is in the middle in front of the platform 1.

Wenn die Stützflächen zwischen Gelenkkugel 30 oder Führungsflanschen 25 und Führungsflächen 26 die Geometrie der Oberfläche von Kugelabschnitten aufweisen und wenigstens ein weiterer solcher Linearmotor 9 aus der Zeichenebene heraus versetzt an der Plattform 1 angreift, ergibt sich über Verstellung der Stellglieder 10 (im Rahmen des konstruktiv vorgegebenen Schwenkwinkels) die Möglichkeit einer beliebigen Rollbewegung der Plattform 1 um den Bewegungspunkt 23. Um für diesen weiteren Linearmotor 9, für die Gierkomponente der Bewegung der Plattform 1, keines zusätzlichen gegenwirkenden Systems zu bedürfen, können die beiden in Fig. 2/3 skizzierten Linearmotore 9 (für die Nickkomponente der Bewegung),entgegen der Darstellung,aus der Vertikalebene durch die Längsachse 21 und damit aus der Zeichenebene heraus versetzt sein, so daß sie gemeinschaftlich zu dem erwähnten dritten Linearmotor 9 die gegenwirkende Komponente liefern (in der Zeichnung nicht berücksichtigt).If the support surfaces between joint ball 30 or guide flanges 25 and guide surfaces 26 have the geometry of the surface of spherical sections and at least one further such linear motor 9 offset from the plane of the drawing acts on the platform 1, results from adjustment of the actuators 10 (in Frame of the structurally specified swivel angle) the possibility of any Rolling movement of the platform 1 around the movement point 23. Um for this further linear motor 9, for the yaw component of the movement of the platform 1, no additional counteracting System, the two linear motors 9 sketched in Fig. 2/3 (for the pitching component of the movement), contrary to the illustration, from the vertical plane be offset by the longitudinal axis 21 and thus out of the plane of the drawing, so that they jointly to the mentioned third linear motor 9 the counteracting Deliver component (not included in the drawing).

Da dann keiner der Linearmotore 9 eine Bewegungsrichtung ausschließlich beeinflußt, sondern die Bewegungen untereinander verkoppelt sind, erfolgt die Ansteuerung vorzugsweise über einen digitalen Regler, der die Abhängigkeiten durch entsprechende Algorithmen kompensiert.Since then none of the linear motors 9 have only one direction of movement influenced, but the movements are linked to each other, the control takes place preferably via a digital controller, which the dependencies by appropriate Compensated algorithms.

Im Beispielsfalle der Fig. 3 weist das Ortungselement 2 einen mm-Wellen-Strahler 27 mit Parabolreflektor 28 auf, die zusammen mit den elektronischen Sende- und Empfangseinrichtungen 29 zwischen den Führungsflanschen 25 in der kugelabschnittförmigen Plattform 1 montiert und mit dieser innerhalb des Radom 22 verschwenkbar sind.In the example of FIG. 3, the locating element 2 has a mm-wave radiator 27 with parabolic reflector 28, which together with the electronic transmitting and receiving devices 29 between the guide flanges 25 in the spherical segment-shaped platform 1 assembled and can be pivoted with this within the radome 22.

Dadurch ergibt sich ein kompakter und besonders stabiler Aufbau, bei in Hinblick auf die Abschußbeschleunigung eines Flugkörpers 5 überaus stoß fester Lagerung infolge der großflächigen Abstützung der Rotationsflächen der Plattform-Führungsflanschen 25 gegenüber den außen anliegenden trägerobjektfesten Führungsflächen 26.This results in a compact and particularly stable structure with regard to the launch acceleration of a missile 5 extremely shock resistant Storage due to the extensive support of the rotating surfaces of the platform guide flanges 25 opposite the guide surfaces 26 fixed on the outside of the carrier object.

Bezugszeichenliste 1 Plattform (als Träger von 2) 2 Ortungselement (für Gewinnung von 13 mittels 3) 3 Ortungscharakteristik (im Raum verschwenkbar mittels 1 gegenüber 4, 5) 4 Trägerobjekt (für 1) 5 Flugkörper (als 4) 6 Angriffsstellen (von 7 an 1 gegenüber 8/4) 7 Stellmotore (zur Bewegung von 1/3) 8 Halterungsrahmen (zur Befestigung von 7 an 4/5) 9 Linearmotore (als 7 zwischen 8 und 1/6) 10 Stellglieder (für die mechanische Kraftübertragung von 7/8 nach 1) 11 Tauchanker (von 10) 12 Spulensystem (für 11) 13 Empfangssignale (von 3/2 nach 14) -14 Ortungseinrichtung (zur Ansteuerung von 15) 15 Nachführeinrichtung (zur Gewinnung von 16) 16 Stellsignale (zur Ansteuerung von 7/9) 17 Störgrößen (zur Berücksichtigung in 15 über 19) 18 Bewegung (von 4/5 im Raum) 19 Führungseinrichtung (zur Berücksichtigung von 17 bei 16) 20 Positions-Istsignale (von 6/10 gegenüber 8/4) 21 Längsachse (von 5) 22 Radom (an der Spitze von 5 vor 1/2) 23 Bewegungspunkt (Ruhepunkt der Bewegung bei Verschwenkungen von 1 gegenüber 4/5) 24 Seitenrand (von 1) 25 Führungsflansch (bei 24, um 23 als 30) 26 Führungsflächen (an 4/5 für 25) 27 Strahler (für 2) 28 Parabolreflektor (für 27) 29 Sende- u. Empfangseinrichtungen (von 2; für 27) 30 Gelenkkugel (an 1 um 23 gegen 26) LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 platform (as a carrier of 2) 2 locating element (for obtaining 13 by means of 3) 3 location characteristics (can be swiveled in space by means of 1 versus 4, 5) 4 carrier object (for 1) 5 missiles (as 4) 6 attack points (from 7 to 1 compared to 8/4) 7 servomotors (to move 1/3) 8 support frames (for fastening 7 to 4/5) 9 linear motors (as 7 between 8 and 1/6) 10 actuators (for the mechanical power transmission from 7/8 to 1) 11 plunger anchors (from 10) 12 Coil system (for 11) 13 received signals (from 3/2 to 14) -14 location device (to control 15) 15 tracking device (to obtain 16) 16 control signals (to control 7/9) 17 disturbance variables (to take into account in 15 over 19) 18 Movement (from 4/5 in space) 19 guide device (to take into account 17 at 16) 20 actual position signals (from 6/10 compared to 8/4) 21 longitudinal axis (from 5) 22 radome (at the top of 5 to 1/2) 23 point of movement (point of rest of the movement when pivoting from 1 to 4/5) 24 side edge (from 1) 25 guide flange (at 24, by 23 as 30) 26 guide surfaces (on 4/5 for 25) 27 spotlights (for 2) 28 parabolic reflector (for 27) 29 transmitting and receiving devices (from 2; for 27) 30 joint ball (on 1 at 23 against 26)

Claims (10)

Patentansprüche r . \Plattform (1) mit Stellmotoren (7) für veränderbare Ausrichtung der Plattform (1) gegenüber ihrem Trägerobjket (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotore (7) als Linearmotore (9) ausgebildet sind, die zuischen der Plattform (1) und dem Trägerobjekt (4) angelenkt sind, wobei die Stell-Wirkrichtungen der Linearmotore (9) im wesentlichen parallel zur Normalen auf die Hauptebene der Plattform (1) ausgerichtet sind. Claims r. \ Platform (1) with servomotors (7) for changeable Alignment of the platform (1) with respect to its carrier object (4), characterized in that that the servomotors (7) are designed as linear motors (9), which add to the Platform (1) and the carrier object (4) are articulated, the actuating effective directions the linear motors (9) essentially parallel to the normal to the main plane of the Platform (1) are aligned. 2. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Stellmotore (7) als elektromagnetische Linearmotore (9) mit Spulensystemen (12) und Tauchankern (11) ausgebildet sind, welche über Stellglieder (10) an die Plattform (1) angelenkt sind.2. Platform according to claim 1, characterized in that its servomotors (7) as electromagnetic linear motors (9) with coil systems (12) and plungers (11) are formed which are articulated to the platform (1) via actuators (10) are. 3. Plattform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearmotore (9) an der Plattform (1) angreifenden Rückstellkräften entgegenwirkend angeordnet sind.3. Platform according to claim 1 or 2, characterized in that the Linear motors (9) counteracting restoring forces acting on the platform (1) are arranged. 4. Plattform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkräfte durch Rückstellfedern auf die Plattform (1) aufgebracht sind.4. Platform according to claim 3, characterized in that the restoring forces are attached to the platform (1) by return springs. 5. Plattform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkräfte durch, den vorgenannten Linearmotoren (9) entgegenwirkend, an die Plattform (1) angelenkte Linearmotore (9) aufgebracht sind.5. Platform according to claim 3, characterized in that the restoring forces by counteracting the aforementioned linear motors (9) to the platform (1) hinged linear motors (9) are applied. 6. Plattform nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an wenigstens drei Stellen gelenkig gehaltert ist, wobei wenigstens zwei dieser Stellen als Angriffsstellen (6) für die Linearmotore (9) ausgebildet sind.6. Platform according to one of the preceding claims, characterized in that that it is articulated in at least three places, with at least two these points are designed as points of attack (6) for the linear motors (9). 7. Plattform nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Halterung für Ortungselemente (2) ausgebildet ist.7. Platform according to one of the preceding claims, characterized in that that it is designed as a holder for locating elements (2). 8. Plattform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ortungselemente (2) eine Ortungseinrichtung (14) angeschlossen ist, der eine Nachführeinrichtung (15) nachgeschaltet ist, die Stellsignale an die Linearmotore (9) liefert.8. Platform according to claim 7, characterized in that the locating elements (2) a locating device (14) is connected to the tracking device (15) is connected downstream, which supplies control signals to the linear motors (9). 9. Plattform nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem Trägerobjekt (4) um eine Bewegungsachse oder einen Bewegungspunkt (23) verschwenkbar gehaltert ist und als Hebel zwischen gegensinnig angreifenden Linearmotoren (9) eingesetzt ist.9. Platform according to one of the preceding claims, characterized in that that they are in their carrier object (4) around an axis of movement or a point of movement (23) is pivotally supported and as a lever between oppositely acting Linear motors (9) is used. 10. Plattform, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit außen rotationssymetrisch zum Bewegungspunkt (23) berandeten Führungsflanschen (25) ausgestattet ist, die gegen entsprechend konfigurierte trägerobjektfeste Führungsflächen (26) abgestützt sind.10. Platform, in particular according to claim 9, characterized in that that they have guide flanges edged outside rotationally symmetrical to the point of movement (23) (25) is equipped against appropriately configured guide surfaces fixed to the carrier object (26) are supported.