DE3439082A1 - Einrichtung zur durchfuehrung dynamischer vergleichsmessungen an feuerleitsystemen fuer gerichtete waffen - Google Patents

Description

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Firma Wegmann & Co. GmbH, Aug.-Bode-Str. 1

3500 Kassel

Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen, bei denen die Waffe einer Visiereinrichtung nachgeführt vi/ird, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer optischen Prüfmarke, welche durch die Visiereinrichtung hindurchprojiziert wird. Bei Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen können mechanisch oder elektrisch bedingte Störfaktoren auftreten, die beispielsweise den exakten Synchronlauf der Bewegung der Visierlinie mit der Bewegung der Waffe beeinträchtigen. Die auftretenden Fehler können einerseits durch die elektrischen Einrichtungen des Feuerleitsystems, beispielsweise den Feuerleitrechner und die Eingabeeinheiten, bedingt sein, sie können aber auch aufgrund von Störungen in den optischen und mechanischen Einrichtungen des Feuerleitsystems, beispielsweise der Richtvorrichtung, die Visiereinrichtung, der Nachführ- und Stabilisiervorrichtungen, auftreten. Es ist daher erforderlich, das gesamte Feuerleitsystem nach der Herstellung und später in bestimmten Zeitabständen zu überprüfen.

Zur Überprüfung von Gleichlaufabweichungen zwischen der optischen Visiereinrichtung und der Waffe ist es beispielsweise bekannt, vor der Visiereinrichtung inner-

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halb des Llevationsbereich.es der Visierlinie in mindestens zwei bestimmten Winkelstellungen Meßkameras anzuordnen, wobei mit einem Fadenkreuzprojektor in der Brennebene der Meßkameras auf zwei senkrecht zueinander stehenden Fotodioden-Zeilen optische Strichmarken abgebildet u/erden, durch deren Lageabweichung von einer Soll-Stelle eine Aussage über den Gleichlauffehler gemacht werden kann. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß nur für zu/ei eng begrenzte Winkelbereiche Meßaussagen gewonnen werden können und keine kontinuierliche Ausmessung des gesamten Elevationsbereiches möglich ist. Weiterhin wird durch dieses Verfahren nicht das gesamte Feuerleitsystem einschließlich der elektrischen Einrichtungen überprüft, und es ist keine dynamische Vergleichsmessung möglich, bei der nicht nur einzelne Meßpunkte, sondern ganze fortlaufende Richtvorgange ausgemessen werden.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung (DE-OS 2951108) wird an der Waffe ein Spiegel angeordnet, der ein von einer in der Visiereinrichtung angeordneten optischen Prüfmarke ausgehendes Lichtbündel reflektiert. Das Reflexionsbild wird mit der Prüfmarke im Okular zur Deckung gebracht. Die Visiereinrichtung und die Waffe werden anschließend im Elevationsbereich durchfahren, und die Abweichung des Reflexionsbildes in Höhe und Seite wird gemessen. Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung ist die schwere Handhabung des voluminösen Spiegels an der Waffe, der empfindlich gegen Beschädigungen ist. Weiterhin liefert auch diese Einrichtung nur einzelne Meßpunkte, so daß eine dynamische Vergleichsmessung nicht möglich ist, und es wird nicht das ganze Feuerleitsystem überprüft.

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Schließlich ist eine Einrichtung zur Überprüfung von Gleichlauf abweichungen zu/ischen einer optischen Visiereinrichtung und einer Waffe bekannt (DE-OS Nr. 32 19 916), die einen vor dem Okular der Visiereinrichtung anbringbaren Fadenkreuzprojektor und eine in der Visierlinie der Visiereinrichtung lösbar befestigbare, in Höhe und Winkel justierbare, der Schwenkung der Visierlinie nachführbare Kollimator-Meßkamera aufweist, wobei an der Waffe und an der Kollimator-Heßkamera jeweils ein elektrischer Neigungsgeber zur Abgabe eines dem jeweiligen Schwenkwinkel entsprechenden Signals angeordnist ist. Zur Durchführung von Vergleichsmessungen wird mittels des Fadenkreuzprojektors eine optische Prüfmarke vor dem Okular der Visiereinrichtung erzeugt und das Bild der Prüfmarke von der Kollimator-Meßkamera empfangen, es wird die Schwenkachse der Kollimator-Meßkamera parallel zur Schwenkachse der Waffe eingestellt, und es werden anschließend die Visiereinrichtung und die Waffe im Elevationsbereich durchfahren, wobei die Kollimator-Meßkamera der Waffe nachgeführt wird, und die Abweichung des Bildes der Prüfmarke in Höhe und Seite von vorgegebenen Werten in der Kollimator-Meßkamera gemessen wird.

Auch mit dieser bekannten Einrichtung sind dynamische Vergleichsmessungen nur bedingt möglich, und es wird nicht das gesamte Feuerleitsystem überprüft. Weiterhin ist die Einrichtung in Aufbau und Einsatz noch relativ kompliziert aufgebaut, da außer der Kollimator-Meßkamera noch eine besondere Halterungsvorrichtung für die Kollirnator-Heßkamera benötigt wird, welche ein Nachführen erlaubt und eine eigene Nachführvorrichtung mit sowohl an der Kollimator-Meßkamera als auch an der Waffe angeordneten elektrischen Neigungsgebern vorhanden sein müssen. Diese Vorrichtungen können auch Ursache für

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zusätzliche systematische Fehlerquellen sein.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß Vergleichsmessungen durchführbar sind, lü die einerseits das ganze Feuerleitsystem in die Überprüfung einbeziehen, so daß beispielsweise festgestellt werden kann, ob ein auftretender Fehler bereits durch die elektrischen Einrichtungen des Feuerleitsystems oder erst durch die optischen und mechanischen Einrichtungen der Visiereinrichtung und der Richtvorrichtung bedingt ist und die andererseits dynamische Vergleichsmessungen erlauben, also den direkten Vergleich von Soll-Werten und Ist-Werten bei fortlaufenden Richtvorgängen. Weiterhin sollte die Einrichtung möglichst klein und kompakt ausführbar sein, so daß die durchzuführenden Überprüfungen auch später im Einsatz mit geringem Aufwand ausgeführt werden können. Ferner sollte es möglich sein, auch bei dynamischen Meßverfahren beliebige feste oder variable Werte, beispielsweise über erforderliche Aufsatz- und Vorhaltwinkel, im Zusammenhang mit bestimmten vorgegebenen Bewegungen des Zieles einerseits und bei einer beispielsweise an einem Kampfpanzer angeordneten Waffe des Kampfpanzers andererseits, vorzugeben. Es sollte möglich sein, auch komplizierte Richtvorgänge, die hierbei auftreten können, zu simulieren, d.h. die entsprechenden Richtsignale künstlich zu erzeugen und die vom Feuerleitsystem gelieferten Feuerleit- und Richtdaten sowie die daraus resultierenden Richtbewegungen der Waffe zu überprüfen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

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Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wird, ist es mit der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, das gesamte Feuerleitsystem in einer dynamischen Vergleichsmessung zu überprüfen, wobei einerseits der Parallellauf der Visierlinien von Waffe und Visiereinrichtung in Höhe und Seite, unter Berücksichtigung der vom Feuerleitsystem erzeugten ballistischen Aufsatz- und Vorhaltsignale, überprüft wird und weiterhin festgestellt werden kann, ob bereits die vom Feuerleitsystem gelieferten Soll-Werte für die Richtbewegungen richtig waren. Bei den bisher bekannten Verfahren war zwar eine Ablage der Ist-Werte von den vom Feuerleitsystem gelieferten Soll-Werten zumindest punktweise recht genau feststellbar, es konnte aber nicht überprüft werden, ob der vom Feuerleitsystem vorgegebene Soll-Wert überhaupt richtig war.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit geringem technischen Aufwand aufgebaut werden. Die Halterungen zwischen Kollimator und Waffe einerseits und zwischen Meßsensor und Visiereinrichtung andererseits können mechanisch einfach aufgebaut sein, und es sind keine besonderen Nachführeinrichtungen notwendig. Der Auswerterechner kann sowohl als Analog-Rechner als auch als Digital-Rechner aufgebaut sein. Es kann hier auch, wenn jeweils nur bestimmte, genau vorgegebene Abläufe überprüft werden sollen, ein Mikroprozessor verwendet werden, so daß die elektrischen Teile der Einrichtung außerordentlich klein und kompakt aufgebaut werden können. Die aufgrund der Vergleichsmessung erhaltenen Heßdaten können angezeigt oder auch in Form von Kurven ausgedruckt werden, so daß ein sofortiger Überblick

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über den Ablauf des gesamten Richtvorganges erhalten wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere geeignet zur Überprüfung des Feuerleitsystems an einem Kampf-1Ü panzer bezüglich von Gleichlaufabweichungen zwischen dem Periskop und der Waffe. Es sind aber auch andere Anwendungsarten möglich.

So können beispielsweise mit einer Einrichtung auch Systeme überprüft werden, bei denen mehrere Waffen,

beispielsweise bei Artillerieeinheiten, von einem Richtgerät aus über ein Feuerleitsystem gesteuert werden. Weiterhin können auch beispielsweise die Feuerleitsysteme zweier verschiedener Kampfpanzer miteinander vergli-2ü chen werden.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Einrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit dem Feuerleit- und Richtsystem eines Kampfpanzers;

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die Anordnung der optischen Teile der Einrichtung nach Fig. am Turm des Kampfpanzers;

Fig. 3 in einer grafischen Darstellung das Bild einer Richtbewegung zum Vergleich der Ist-Werte mit

den vorgegebenen Soll-Werten.

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3 4 3 9 C 8

Bei dem in rig. 1 dargestellten Schaltbild einer Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an einem Feuerleitsystem für einen Kampfpanzer sind zur besseren Unterscheidung elektrische Verbindungen ;nit durchgezogenen Linien, mechanische Verbindungen mit IU gestrichelten Linien und optische Verbindungen mit Wellenlinien dargestellt.

An der am Turm 2 eines Kampfpanzers angeordneten Hauptwaffe 1 ist ein Kollimator 7 über eine mechanische Halterung 7.4 befestigt. Der Kollimator 7 erzeugt eine optische Prüfmarke 7.1, von der ein Lichtbündel 7.3 durch das Kollimator-Objektiv 7.2 als Parallelstrahienbündel abgegeben wird. Der Kollimator 7 ist so angeordnet, daß das Lichtstrahlenbündel 7.3 durch das Objektiv/ 6.1 des Periskops 6 und über die Umlenkspiegel 6.2 dem Okular 6.3 zugeführt wird und dort austritt. Vor dem Okular 6.3 des Periskops 6 ist ein positionsempfindlicher, optoelektronischer HeÜsensor 8 angeordnet mit einem Objektiv 8.1 und einem hochauflösenden Sensorenfeld 8.2, das beispielsweise als Fotodioden-Array ausgebildet sein kann. Hit dem positionsempfindlichen, optoelektronischen Heusensor 8 kann die Position des Bilues der Prüfmarke 7.1 auf dem Sensorenfeld 8.2 genau ausgernessen werden, und es wird ein entsprechendes elektrisches Signal einer elektrischen Auswertevorrichtung 9 zugeführt. Die elektrische Auswertevorrichtung 9 ist mit einem Auswerterechner 10 verbunden. Mit diesem Teil der Einrichtung kann im Auswerterechner bereits festgestellt werden, wie weit die Ablage des Bildes der Prüfmarke auf dem Sensorenfeld von einem vorgegebenen Soll-Wert ist. Die Einrichtung weist weiterhin eine mit dem Auswerterechner gekoppelte Programmsteuervorricii tung 12 auf, die einen eigenen Prüfrechner enthalten kann und mittels

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der in Abhängigkeit von für die vorgesehene Vergleichsmessung vorgegebenen Soll-Daten ein Steuersignal erzeugt wire, welches ein nultifunktionsgenerator 13 bekannter Bauart ansteuert, der ein Richtgeschwindigkeitssignal erzeugt, welches über einen Modulator 14 dem Feuerleit-

lU und Richtsystern 4 des Kampfpanzers zugeführt wird. Es sind weiterhin eine Eingabevorrichtung 13 vorhanden, mittels der sämtliche Soll- und Vorgabewerte einerseits dem Auswerterechner 10 und andererseits dem Feuerleit- und Richtsystern 4 des Kampfpanzers zugeführt werden können. Weiterhin sind besondere Eingabevorrichtungen vorgesehen, nämlich eine Eingabevorrichtung 15 für eine bestimmte Ausgangsstellung des Turmes 1, deren Ausgangssignal über einen Modulator 16 direkt dem Feuerleit- und Richtsystem zugeführt wird sowie eine Eingabevorrichtung

2Ü 17 für einen bestimmten Kantwinkel des Kampfpanzers, deren Ausgangssignal ebenfalls über einen Hodulator 18 dem feuerleit- und Richtsystem 4 zugeführt wird.

Am Feuerleit- und Richtsystem 4 sind manuelle Eingabevorrichtungen 5 vorgesehen für direkte Einstellungen und Eingaben am Feuerleitsystem.

Der Auswerterechner 10 ist an einen Drucker 11 und eine Anzeigevorrichtun 12 angeschlossen.

Der Verlauf einer dynamischen Vergleichsmessung an einem Kampfpanzerturm, der sich beispielsweise noch auf dem Prüfstand befinden kann, erfolgt nun in folgenden Schritten:

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1. Es u/ird eine bestimmte Übung festgelegt, beispielsweise die Verfolgung eines sich im Gelände auf einer bestimmten Bahn bewegenden Zieles, auf das die Waffe bei einer vorgegebenen Bewegung des Karnpfpanzers ausgerichtet werden soll. Es werden von der Eingabevorrichtung 13 die entsprechenden Werte in den Auswerterechner und das Feuerleit- und Richtsystem eingegeben;

2. Es werden am Feuerleitsystem 4 über die Einrichtungen 5 manuell bestimmte Werte über Entfernungen, die Munitionssorte, die Windrichtung etc. eingegeben, die auch im praktischen Fall von der Besatzung direkt in das Feuerleitsystern eingegeben werden;

3. Es werden nun vom Hultxfunktionsgenerator 13, gesteuert durch die Prograrnmsteuervorrichtung 12, Richtgeschwindigkeitssignale aufgrund der Soll-Daten über die Bewegung des Zieles erzeugt und dem Feuerleit- und Richtsystem 4 zugeführt. Hierbei werden von den Vorrichtungen 15 und 17 weitere Signale erzeugt, die in simulierter Form Aussagen über die Turmsteliung und den Kantwinkel des Kampfpanzers machen, und dem Feuerleit- und Richtsystem 4 zugeführt;

4. Das Feuerleit- und Richtsystem 4 erzeugt nun aus den eingegebenen Daten die entsprechenden Feuerleit- und Richtdaten des Systems und liefert sie an den Auswerterechner 10. Diese Daten werden im Folgenden als "sekundäre Soll-Werte" bezeichnet und im Auswerterechner mit den dort vorgegebenen "primären Soll-Werten" verglichen;

5. Es wird überprüft, ob diese sekundären Soll-Werte, die das Feuerleitsystem liefert, richtig sind bzw. wie weit ihre Ablage von den primären Soll-Werten ist. ;

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6. Es werden nun aufgrund des angegebenen Richtgeschwindigkeitssignals über die Richtvorrichtung 3 die entsprechenden Richtbewegungen von Turm 2 und Waffe 1 erzeugt, wobei die Aufsatz- und Vorhaltwerte in dynamischer Form berücksichtigt sind, und es lü werden die vom positionsempfindlichen, optoelektronischen I-leßsensor 8 dem Auswerterechner 1Ü zugeführten Signale, die den Ist-Werten über den Gleichlauf zwischen Waffe und Periskop entsprechen, mit den primären Soll-Werten verglichen. 15

Ein mögliches Ergebnis ist in Fig. 3 in schematischer, stark vergröberter Form wiedergegeben.

Hierbei waren die Soll-Daten so vorgegeben, daß Waffe

2ü und Visiereinrichtung eine elliptische Bewegung ausführen, d.h. also daß aie Waffe in Azimut und Elevation einem sich auf einer geschlossenen Bahn, beispielsweise einer Kreisbahn, bewegenden Ziel nachgeführt werden soll.

Der primäre Soll-Wert ist in Fig. 3 als Ellipse symmetrisch zum Achsenkreuz dargestellt. Der vom Feuerleitsystem gelieferte sekundäre Soll-Wert ist ebenfalls als Ellipse dargestellt, die aber gegenüber dem primären

3ü Soll-Wert eine bestimmte systematische Abweichung in Azimut und Elevation aufweist. Es werden also vom Feuerleitsystem bereits Soll-Daten geliefert, die mit einem gewissen Fehler behaftet sind. Die in Fig. 3 mit "Ist-Wert" bezeichnete Kurve ergibt sich aus der Auswertung des Signals des f-ieösensors und zeigt, daß hier ein zusätzlicher Fehler bei der Nachführung der Waffe in Azimut und Elevation auftritt und außerdem der Verlauf noch durch gewisse dahnstörungen beeinträchtigt ist.

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Die auftretenden Fehler wurden bewußt stark vergröbert

dargestellt, und es ist klar, daß hier auch kleinste

Abweichungen mit großer Genauigkeit erfaßt werden können.

Hit der dargestellten Einrichtung können nun sehr unterschiedliche Bewegungen unter sehr unterschiedlichen
Bedingungen vermessen werden. So können beispielsweise in vom Auswerterechner ausgedruckten Bildern analog Fig.3 Bewegungen in Form einer Sinuskurve oder auch einfache lineare Bewegungen untersucht werden.

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Claims (4)

DIPL.-ING. P.-C. SROKA, DR. H. FEDER, DIPL.-PHYS. DR. W.O. FEDER PATENTANWÄLTE & EUROPEAN PATENT ATTORNEYS KLAUS O. WALTER RECHTSANWALT DOMINIKANERSTR. 37, POSTFACH 111038 D-4000 DÜSSELDORF 11 telefon (0211)53402 telex 8584 550 24. Οκτ. m wr/No Akte 84-10-67 Patentansprüche

1. Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen, bei denen die Waffe einer Visiereinrichtung nachgeführt u/ird, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer optisehen Prüfmarke, welche durch die Visiereinrichtung hindurchprojiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen mit der Waffe (1) fest verbundenen Kollimator (7) ein von der optischen Prüfmarke (7.1) ausgehendes Lichtbündel (7.3) erzeugt u/ird, und der Kollimator

(7) so vor dem Objektiv (6.1) der Visiereinrichtung (6.) angeordnet ist, daß das Lichtbündel (7.3) auf einen vor dem Okular (6.3) der Visiereinrichtung (6) in der Bildebene angeorndeten, positionsempfindlichen, optoelektronischen Meßsensor (8) auftrifft, wobei der Heßsensor (O) über eine elektronische Auswertevorrichtung (9) mit einem Auswerterechner (10) verbunden ist, und eine Programmsteuervorrichtung (12) vorhanden ist, von der aus über einen Multifunktionsgenerator (13) vorgegebene Richtsignale erzeugt und dem Feuerleitsystem (4) zugeführt werden, wo sie über die Richtvorrichtung (3) in Richtbewegungen der Waffe (1) umgewandelt werden,

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daß der Ausu/erterechner (10) an das Feuerleitsystem (4) angeschlossen ist, und daß im Ausv/erterechner (10) vorgegebene primäre Soll-Werte der Feuerleit- und Richtdaten einerseits mit vom Feuerleitsystem ermittelten und dem Ausu/erterechner (10) zugeführten sekundären Soll-Werten und andererseits mit dem vom Meßsensor (8) gelieferten Ist-Werten über die Stellung der Waffe (1) verglichen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Durchführung von

Uergleichsmessungen an Feuerleitsystemen in eiern Kampfpanzer, gekennzeichnet durch Eingabevorrichtungen (13, 15, 17), die mit dem Ausu/erterechner (10) und/oder dem Feuerleitsystem (4) des Kampfpanzers verbunden sind, zur Eingabe fester oder variabler Vorgaüeu/erte zur Steuerung des i'leßvorganges.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Heßsensor (8) ein als Fotodioden-Array ausgebildetes, hochauflösendes Sensorenfeld (8.2) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Meßsensor als hochauflösende Fernseh-Meßkamera ausgebildet ist.