DE69200849T2 - DEVICE FOR ALIGNING A MOVING TARGET AND FOR GUIDING AN AIRBALL CANNON OR SIMILAR TO THE SAME DESTINATION. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausrichtung auf ein mobiles Ziel und zur führung einer Flugabwehrkanone oder ähnlichem auf besagtes Ziel, bei der die Laufrichtung der Flugabwehrkanone im Azimut und in der Höhe mittels Servomotoren einstellbar ist, mit einer Ausrichteeinheit, die eine Ziel vorrichtung zur optischen Ausrichtung auf das Ziel längs einer Ausrichtelinie enthält, vorzugsweise ein Fernglas, und eine Vorrichtung zur Richtungs- und Entfernungsbestimmung, vorzugsweise eine Art von Laser, wobei die Ausrichteeinheit durch einen Träger gehalten und durch manuelle Betätigung im Azimut und in der Höhe schwenkbar ist und der Träger am Lauf befestigt ist, daß die Ausrichteeinheit ebenfalls Mittel zur Messung des Winkels im Azimut und der Höhe zwischen der Ausrichtelinie und der Laufrichtung umfaßt, daß die Vorrichtung Mittel zur direkten oder indirekten Messung der Winkelgeschwindigkeit, der Ausrichtelinie im Azimut und in der Höhe umfaßt, die zur Aussendung von Signalen in Übereinstimmung mit ihren entsprechenden gemessenen Werten zu einer Recheneinheit dienen, wobei diese auf der Grundlage der empfangenen Signale und auf der Grundlage einer gelieferten Information an Korrekturwerten wie Daten, die die Ballistik der Rakete, die von der Flugabwehrkanone abgefeuert wird, sowie vorherrschende Windvektoren betreffen, zur Berechnung des erforderlichen Führungswinkels und des Vorhaltewinkels der Laufrichtung dient, indem die Recheneinheit entsprechende Signale zu den Servomotoren zum Abfeuern eines Projektils auf das Ziel liefert.The present invention relates to a device for aiming at a mobile target and for guiding an anti-aircraft gun or the like at said target, in which the direction of travel of the anti-aircraft gun is adjustable in azimuth and in elevation by means of servomotors, with an alignment unit which contains an aiming device for optically aiming at the target along an alignment line, preferably a pair of binoculars, and a device for determining direction and distance, preferably a type of laser, the alignment unit being held by a carrier and being pivotable in azimuth and in elevation by manual operation and the carrier being attached to the barrel, that the alignment unit also comprises means for measuring the angle in azimuth and the elevation between the alignment line and the direction of travel, that the device comprises means for directly or indirectly measuring the angular velocity, the alignment line in azimuth and in elevation, which serve to send signals in accordance with their respective measured values to a computing unit, which on the basis of the received signals and on the basis of information supplied to Correction values such as data that determine the ballistics of the missile, which anti-aircraft gun is fired, as well as prevailing wind vectors, is used to calculate the required guidance angle and the lead angle of the direction of travel, with the computing unit providing corresponding signals to the servo motors for firing a projectile at the target.

Derartige Vorrichtungen sind in mehreren konstruktiven Ausgestaltungen bekannt. Allen gemeinsam ist, daß sie sehr fortgeschrittene Techniken verwenden, die sehr kostspielig sind. Die Entfernungs- und Richtungsmessung des Ziels wird, gewöhnlicherweise ein Radar- oder ein Laserabstandsmesser, mittels einer Hochfrequenzmessung in Verbindung mit einer automatischen Zielpfadvorrichtung ausgeführt.Such devices are known in several structural designs. What they all have in common is that they use very advanced techniques that are very expensive. The distance and direction measurement of the target is carried out by means of a high frequency measurement, usually a radar or a laser rangefinder, in conjunction with an automatic target path device.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung der vorgenannten Art vorzuschlagen, wobei die Vorrichtung kürzere Reaktionsperioden zwischen der Zielbeobachtung und ihrer Bekämpfung erlaubt, eine hohe Trefferwahrscheinlichkeit, wenn gewünscht in sich wiederholender Weise, eine passive Zielverfolgungsfunktion, eine leichte Bedienbarkeit, ein leichtes Einüben und ein einfaches Warten, wobei die Vorrichtung eine geringe Kosten für die Wartung und den Betrieb ermöglicht.The object of the present invention is to propose a device of the aforementioned type, the device allowing shorter reaction periods between target observation and its combat, a high hit probability, if desired in a repetitive manner, a passive target tracking function, easy operation, easy training and simple maintenance, the device enabling low costs for maintenance and operation.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, wie sie in Patentanspruch 1 beschrieben ist, und die in drei Phasen arbeitet, wobei Phase I umfaßt, daß bei einer ersten Inbetriebnahme der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit der Servomotor aktiviert wird, so daß die Winkelgeschwindigkeit des Laufs im Azimut ωAe und die Höhe ωEe eine definierte Korrelation zur Winkelablenkung im Azimut und in der Höhe der Ausrichtelinie von einer neutralen Stellung aus aufweist, wobei die Ablenkung der Ausrichtelinie durch manuelle Betätigung bei der Verfolgung des Ziels mit der Ausrichtelinie erhalten wird und dadurch, daß während einer zweiten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit eine Reihe von Richtungs- und Entfernungsmessungen abwechselnd durchgeführt wird, und die Recheneinheit entsprechende Werte des Azimutwinkels ψs und des Höhenwinkel θs der Ausrichtelinie in bezug auf im Raum feste Referenzwerte sowie Abstand und Meßzeit speichert und auf der Grundlage der entsprechenden Werte einen ersten vorläufigen Zielpfad und eine erste vorläufige Zielgeschwindigkeit berechnet und vorläufige Richtungen vorberechnet, d.h. Winkel und Azimut ψe und in der Höhe θe und Winkelgeschwindigkeiten im Azimut ωAe und in der Höhe ωEe des Laufs für ein abzufeuerndes Projektil zum Treffen des Zieles;According to the invention, a device of the type mentioned in the introduction is characterized as described in claim 1 and which operates in three phases, wherein phase I comprises that during a first start-up of the alignment unit and the computing unit the servo motor is activated so that the angular velocity of the barrel in azimuth ωAe and the altitude ωEe have a defined correlation to the angular deflection in azimuth and in altitude of the alignment line from a neutral position, the deflection of the alignment line being obtained by manual operation when tracking the target with the alignment line and in that during a second start-up of the alignment unit and the computing unit a series of direction and distance measurements are carried out alternately, and the computing unit stores corresponding values of the azimuth angle ψs and the elevation angle θs of the alignment line with respect to reference values fixed in space as well as distance and measurement time and on the basis of the corresponding values calculates a first provisional target path and a first provisional target velocity and precalculates provisional directions, i.e. angle and azimuth ψe and in altitude θe and Angular velocities in azimuth ωAe and in elevation ωEe of the barrel for a projectile to be fired to hit the target;

Phase IIPhase II

umfaßt, daß bei einer dritten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit die Entfernungsmessung beendet wird und die Servomotoren aktiviert werden, um die Laufrichtungen mit den Winkeln ψe und θe auszurichten und gleichzeitig die Laufrichtung mit den Winkelgeschwindigkeiten ωAe und ωEe entsprechend zu den während der Phase I vorberechneten Winkeln zu steuern und die Winkelgeschwindigkeit entsprechend dem berechneten Zielpfad und der Zielgeschwindigkeit;comprises that, during a third start-up of the alignment unit and the computing unit, the distance measurement is terminated and the servo motors are activated to align the running directions with the angles ψe and θe and at the same time to control the running direction with the angular velocities ωAe and ωEe corresponding to the angles precalculated during phase I and the angular velocity corresponding to the calculated target path and the target velocity;

Phase IIIPhase III

umfaßt, daß bei einer vierten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit periodisch eine Reihe von Entfernungsmessungen ausgeführt wird, wobei die Recheneinheit korrelierte Werte sowohl des Azimutwinkels ψs und des Höhenwinkels θs der Ausrichtelinie als auch der Entfernung speichert, und wobei die Recheneinheit dann auf der Basis dieser korrelierten Werte eine definierte Zielgeschwindigkeit berechnet und dadurch eine korrekte Laufrichtung und Winkelgeschwindigkeiten im Azimut und in der Höhe für ein abzufeuerndes Projektil zum Treffen des Ziels erhalten werden, worauf die Recheneinheit die Servomotoren aktiviert, um diese Winkel und Winkelgeschwindigkeiten einzustellen.comprises that, during a fourth start-up of the alignment unit and the computing unit, a series of distance measurements are periodically carried out, whereby the computing unit stores correlated values of both the azimuth angle Ψs and the elevation angle θs of the alignment line and the distance, and whereby the computing unit then calculates a defined target speed on the basis of these correlated values, thereby obtaining a correct direction of travel and angular velocities in azimuth and elevation for a projectile to be fired to hit the target, whereupon the computing unit activates the servomotors to adjust these angles and angular velocities.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die gemessenen Daten während der Phase I im Laufe einer verhältnismäßig kurzen ersten zeitlichen Periode gesammelt. Während der Phase II, der Kurszielausrichtephase, wird die Laufausrichtung auf einen vorläufigen Versatz und Steigung durchgeführt. Während dieser Phase wird keine Erfassung von Meßpunkten durchgeführt. Während der Phase III, der Feinmessung und der Feinausrichtungsphase, werden weitere Meßdaten gesammelt. Während der dazwischenliegenden Phase II und dadurch in einer verlängerten Zeitperiode, in der das Ziel sich weiterbewegt hat, kann die Recheneinheit eine relevante mittlere Geschwindigkeit des Zieles berechnen. Der Lauf wird schließlich gemäß den letzten gemessenen Daten ausgerichtet und das Abfeuern des Projektils kann ausgeführt werden.In this embodiment of the device according to the invention, the measured data during phase I are collected over a relatively short first time period. During phase II, the course target alignment phase, the barrel alignment is carried out to a preliminary offset and slope. During this phase, no acquisition of measuring points is carried out. During phase III, the fine measurement and the fine alignment phase, further measurement data are collected. During the intermediate phase II and therefore in an extended time period in which the target has continued to move, the computing unit can calculate a relevant average speed of the target. The barrel is finally aligned according to the last measured data and the firing of the projectile can be carried out.

Durch die vorbeschriebene Aufteilung in drei Phasen kann die Entfernungsmessung mittels eines Lasers ausgeführt werden, der lediglich eine begrenzte Anzahl von Laserimpulsen für eine genaue Zielentfernungsmessung erzeugen muß, wodurch es ermöglicht wird, einen Laser zu verwenden, der keine spezielle Kühlung erfordert mit dem Ergebnis einer großen Betriebssicherheit und geringer Wartungskosten und mit dem gleichzeitigen Ergebnis, daß dieser meistens passiv ist.Due to the above-described division into three phases, the distance measurement can be carried out using a laser which only needs to generate a limited number of laser pulses for an accurate target distance measurement, thus making it possible to use a laser which does not require special cooling, resulting in high operational reliability and low maintenance costs, and at the same time with the result that it is mostly passive.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zur Messung die Laufwinkelgeschwindigkeit im Azimut ωAe und in der Höhe ωEe Meß-Wende-Kreisel vorgesehen. Deren Ausgangssignale sind bezogen auf entsprechende Winkel gleich. Gleichzeitig werden die Winkel zwischen der Sichtlinie und der Laufrichtung im Azimut Δψ und in der Höhe Δ θ gemessen, wobei die Recheneinheit die Entfernungsmeßwerte mit den entsprechenden Winkelstellungen der Sichtlinie des Zieles in einem System mit im Raum festen Bezugspunkten korreliert.According to a preferred embodiment of the invention, measuring and turning gyros are provided for measuring the running angular velocity in azimuth ωAe and in height ωEe. Their output signals are the same in relation to the corresponding angles. At the same time, the angles between the line of sight and the running direction are measured in azimuth Δψ and in height Δ θ, with the computing unit correlating the distance measurements with the corresponding angular positions of the line of sight of the target in a system with reference points fixed in space.

Die Meß-Wende-Kreisel sind in der Tat feste Bezugspunkte für alle gemessenen Werte, die die Grundlage für die Ausrichtung des Laufes bilden. Durch Verwendung desselben Meß-Wende-Kreisels für die Steuerung der Laufrichtung und der Winkelgeschwindigkeit wird eine verhältnismäßig hohe Genauigkeit der momentanen Zielposition auf einer Flugbahn erreicht. Die Anpassung von im Raum festen Bezugspunkten ermöglicht eine unterstützende Stabilität bei wiederholten Gebrauch, beispielsweise bei wiederholtem Abfeuern. Das Absinken bzw. Setzen der Flugabwehrkanone relativ zum Untergrund hat keinen Einfluß auf das Trefferergebnis. Ein Spiel oder ein rauher Umgang beim Tragen sowie gleicherweise im Mechanismus der Flugabwehrkanone wird durch den Meß-Wende- Kreisel durch direkte Messung der Laufgeschwindigkeiten ausgeglichen.The measuring-turn gyros are in fact fixed reference points for all measured values that form the basis for the alignment of the barrel. By using the same measuring-turn gyro to control the barrel direction and the angular speed, a relatively high accuracy of the current target position on a flight path is achieved. The adjustment of reference points fixed in space enables supportive stability during repeated use, for example during repeated firing. The sinking or setting of the anti-aircraft gun relative to the ground has no influence on the hit result. Any play or rough handling when carrying it and also in the mechanism of the anti-aircraft gun is compensated for by the measuring-turn gyro by directly measuring the barrel speeds.

Grundsätzlich ist es ebenfalls gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung möglich, den Meß-Wende- Kreisel zur Messung der Sichtlinienwinkelgeschwindigkeit im Azimut ωAs und in der Höhe ωEs heranzuziehen. Demgemäß sind Mittel zur Messung der Winkelgeschwindigkeiten zwischen der Sichtlinie und der Laufrichtung im Azimut und in der Höhe, d.h. Δψ und Δθ, anzupassen. Wenn die Winkel zwischen der Sichtlinie und der Laufrichtung schon gemessen worden sind, bedeutet dieses, daß das Signal für Δψ und Δθ abgeleitet wird. Diese Anordnung ist jedoch von einem technischen Standpunkt aus weniger effektiv im Vergleich zu einem Meß-Wende-Kreisel, der die Laufwinkelgeschwindigkeiten mißt.In principle, it is also possible according to another embodiment of the invention to use the measuring-turning gyro to measure the line of sight angular velocity in azimuth ωAs and in altitude ωEs. Accordingly, means for measuring the angular velocities between the line of sight and the running direction in azimuth and altitude, i.e. Δψ and Δθ, are to be adapted. If the angles between the line of sight and the running direction have already been measured, this means that the signal for Δψ and Δθ is derived. However, this arrangement is less effective from a technical point of view compared to a measuring-turning gyro which measures the running angular velocities.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese mit Servomotoren zur Ausrichtung der Laufwinkel während der Phase II ausgebildet, die im Azimut ψe und in der Höhe θe mit einer beschleunigten Bewegung aktiviert werden. Während der Ausrichtung des Laufes in Phase II riskiert der Bediener das Außersichtkommen des Zieles. Natürlich kann dieses durch ihn durch Führung der Sichtlinie in entgegengesetzter Richtung zu der, in die der Lauf gerichtet ist, ausgeglichen werden, denn die Beschleunigung ist in einer gebräuchlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung begrenzt entsprechend der Differenz zwischen den Winkeln der Laufrichtung und der Sichtlinie im Azimut Δψ und in der Höhe Δθ.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, it is equipped with servomotors for adjusting the barrel angles during phase II, which are activated with an accelerated movement in azimuth ψe and in height θe. During the alignment of the barrel in phase II, the operator risks losing sight of the target. Of course, this can be compensated by him by guiding the line of sight in the opposite direction to that in which the barrel is directed, since the acceleration is limited in a common embodiment of the device according to the invention according to the difference between the angles of the direction of travel and the line of sight in azimuth Δψ and in height Δθ.

Um die am besten erreichbare Genauigkeit in der Ausrichtung des Laufes zu erreichen, sollten die Servomotoren diesen im Azimut und in der Höhe mittels einer Rückkopplung, beispielsweise in form eines geschlossenen Regelkreises (closed control loops), ausrichten.To achieve the best possible accuracy in the alignment of the barrel, the servo motors should align it in azimuth and elevation using feedback, for example in the form of a closed control loop.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ebenfalls durch viele konstruktive Wege innerhalb des Umfangs bzw. Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche erhalten werden.A device according to the invention can also be obtained by many constructive ways within the scope of the appended claims.

Bei einer gebräuchlichen Ausführungsform, bei der die Einheit relativ zu dem auf dem Träger fest angeordneten Lauf im Azimut und in der Höhe mittels zweier Handhaben, die durch die rechte bzw. die linke Hand ergriffen werden können, geschwenkt werden kann, werden die drei Phasen I - III durch eine Reihe von zu aktivierenden Schaltern in Betrieb gesetzt und in Reihe aktiviert gehalten.In a common embodiment, in which the unit can be pivoted in azimuth and elevation relative to the barrel fixed to the support by means of two handles that can be grasped by the right or left hand, the three phases I - III are activated by a series of switches that can be activated and are kept activated in series.

Von besonderer Bedeutung ist es, daß die Inbetriebsetzung der Phase II durch Erstaktivierung eines anderen Schalters erreicht werden kann, wenn die Inbetriebsetzung durch Aktivierung eines ersten Schalters und Halten im Aktivierungszustand erfolgt ist.It is particularly important that the start-up of Phase II can be achieved by initial activation of another switch if the start-up was achieved by activating a first switch and holding it in the activated state.

Die Erfindung wird nun in größerer Einzelheit in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:The invention will now be described in more detail in conjunction with the accompanying drawings. In these,

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform der Ausrichteeinheit, die auf einem Träger mit einer Steuervorrichtung befestigt ist, undFig. 1 shows a perspective view of an embodiment of the alignment unit, which is mounted on a carrier with a control device, and

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht eine Handhabe für die Steuerungsvorrichtung von Fig. 1.Fig. 2 shows a perspective view of a handle for the control device of Fig. 1.

Die Ausrichtevorrichtung ist im Azimut und in der Höhe auf einem Träger schwenkbar angeordnet, der mittels eines Arms 1 an einem in der Fig. nicht dargestellten Lauf befestigt ist. Der Träger umfaßt eine Grundplatte 2, die durch den Arm 1 mittels eines Gummiisolators 3 gehalten wird, der die Aufgabe hat, die Ausrichteeinheit von Stößen, die einen hohen Beschleunigungsgrad aufweisen, zu schützen. Diese sind derart bemessen und ausgestaltet, daß die Winkelrichtung der Ausrichteeinheit in bezug auf den Lauf nicht beeinflußt wird. Auf der Grundplatte 2 ist eine vertikale Welle drehbar befestigt, die an ihrem oberen Ende ein Joch 5 trägt, in dessen nach oben stehenden Armen eine Plattform 6 mittels einer in der Höhe drehbaren Welle 7 befestigt ist. Die Plattform 6 trägt einen Laserentfernungsmesser 8, der gleichzeitig als Fernglas dienen kann. Dieser ist mit Haarlinien versehen, die die optischen Achsen sowohl für die optische Sicht als auch für den Entfernungsmesser bilden. Der Laserentfernungsmesser 8 ist ebenfalls mit einer Kurszielvorrichtung 9 ausgerüstet und einem Stirnträger zum Schutze während des Abfeuerns. Auf der Grundplatte 2 ist eine Kreiseleinheit 11 befestigt, die zwei Meß-Wende-Kreisel umfaßt, die die Winkelgeschwindigkeit messen, und zwar einer für die Messung der Laufbewegungen im Azimut und einer für die Messung der Laufbewegungen in der Höhe. Auf der Grundplatte 2 ist weiterhin ein Winkeldetektor 12 zur Messung des Laufwinkels befestigt. Zur Messung des Winkels zwischen der Sichtlinie und der Ausrichteeinheit und der Laufrichtung ist ein Winkeldetektor 13 für die Messung von Δψ im Azimut vorgesehen, dessen fester Teil unterhalb der Grundplatte 2 befestigt ist und dessen vertikale Achse mit der Welle 4 verbunden ist, die das Joch 5 trägt und dadurch den Laserentfernungsmesser. Der Winkel Δθ in der Höhe zwischen der Sichtlinie und der Laufrichtung wird mittels eines Winkelmessers 14 gemessen, der mit der Welle 7 verbunden ist.The alignment device is arranged so as to be pivotable in azimuth and height on a carrier which is attached to a barrel (not shown in the figure) by means of an arm 1. The carrier comprises a base plate 2, which is held by the arm 1 by means of a rubber insulator 3, the purpose of which is to protect the alignment unit from impacts having a high degree of acceleration. These are dimensioned and designed in such a way that the angular direction of the alignment unit in relation to the barrel is not influenced. On the base plate 2, a vertical shaft is rotatably mounted, which carries at its upper end a yoke 5, in the upwardly projecting arms of which a platform 6 is attached by means of a shaft 7 which can be rotated in height. The platform 6 carries a laser rangefinder 8, which can also serve as binoculars. This is provided with hairlines which form the optical axes for both the optical view and the rangefinder. The laser rangefinder 8 is also equipped with a course aiming device 9 and a forehead support for protection during firing. On the base plate 2 there is mounted a gyro unit 11 comprising two measuring-turn gyros which measure the angular velocity, one for measuring the running movements in azimuth and one for measuring the running movements in elevation. On the base plate 2 there is also mounted an angle detector 12 for measuring the running angle. To measure the angle between the line of sight and the alignment unit and the running direction there is provided an angle detector 13 for measuring Δψ in azimuth, the fixed part of which is mounted below the base plate 2 and the vertical axis of which is connected to the shaft 4 which carries the yoke 5 and thereby the laser rangefinder. The angle Δθ in elevation between the line of sight and the running direction is measured by means of a protractor 14 which is connected to the shaft 7.

Die führung der Ausrichteeinheit wird mittels einer Führungsvorrichtung 15 ausgeführt, in der eine Mehrzahl von Verbindungen und Wellen enthalten sind. Eine vertikale Welle ist drehbar auf der Unterseite auf der Grundplatte 2 befestigt. In der Welle 16 ist eine vertikale Welle 17 befestigt. Um die Welle 17 ist ein Joch 18 drehbar mit einem Ende befestigt und trägt an der Unterseite eine vertikale Stange 19, welche eine Schalteinheit 20, die mit Handhaben 21 und 22 für jede Hand versehen ist, trägt. Das Joch 18 weist an seinem anderen Ende eine vertikale Welle 23 auf, die drehbar befestigt ist und eine vertikale Stange 24 aufweist, die an ihrem oberen Ende mit einer Kugelverbindung 25 an der Plattform 6 befestigt ist. Die Dimensionierung der Teile, die zur Führungsvorrichtung 15 gehören, ist derart gewählt, daß die Nachuntenbewegung, die durch einen Bediener durch Bewegung und Drehung der Stange 19 bzw. nach hinten und nach vorn im Vergleich zu den Bewegungen der Plattform 6 ausgeführt wird, geändert wird und somit die Bewegung des Laserentfernungsmessers/Fernglases 8. Somit ist die Zielverfolgung durch manuelle Betätigung beträchtlich erleichtert. Die form der Schaltereinheit 20 kann aus Fig. 2 leicht ersehen werden. Die Handhaben 21, 22 sind an der oberen Seite mit Schaltern 26, 27 versehen. Wenn der Bediener die Handhaben mit den Schaltern ergreift, werden die Mittel aktiviert, um die Laufrichtung über die Servomotoren durch die Bewegung der Stange 19 nach vorn und nach hinten durch den Bediener zu beeinflussen. Darüber hinaus umfaßt die Schaltereinheit vier Schalter 28 bis 31, deren Form und Funktion nachfolgend beschrieben wird.The guidance of the alignment unit is carried out by means of a guide device 15 in which a plurality of links and shafts are included. A vertical shaft is rotatably mounted on the underside of the base plate 2. A vertical shaft 17 is mounted in the shaft 16. Around the shaft 17 a yoke 18 is rotatably mounted at one end and carries at the underside a vertical rod 19 which carries a switching unit 20 provided with handles 21 and 22 for each hand. The yoke 18 has at its other end a vertical shaft 23 which is rotatably mounted and has a vertical rod 24 which is attached at its upper end to the platform 6 by a ball joint 25. The dimensions of the parts belonging to the guide device 15 are chosen such that the downward movement carried out by an operator by moving and rotating the rod 19 or backwards and forwards in comparison to the movements of the platform 6 is changed and thus the movement of the laser rangefinder/binoculars 8. Target tracking by manual operation is thus considerably facilitated. The shape of the switch unit 20 can be easily seen from Fig. 2. The handles 21, 22 are provided with switches 26, 27 on the upper side. When the operator grasps the handles with the switches, the means are activated to influence the running direction via the servo motors by the operator moving the rod 19 forwards and backwards. In addition, the switch unit comprises four switches 28 to 31, the shape and function of which are described below.

Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:The device works as follows:

Wie erwähnt, aktiviert der Bediener die Vorrichtung durch Ergreifen der Handhaben 21, 22 und durch das dabei erfolgende Herunterdrücken der Schalter 26, 27. Dabei wird die Phase I in Betrieb gesetzt. Wenn der Bediener mittels der Handhaben 21, 22 das Fernglas dreht und dadurch die Sichtlinie zum Ziel, wird der Lauf automatisch in dieselbe Richtung mit einer Winkelgeschwindigkeit im Azimut und in der Höhe bewegt, die proportional zur Sichtlinie durch manuelle Bewegung ist, die durch die Winkeldrehung im Azimut und in der Höhe von einer neutralen Stellung aus erhalten wird. Die Vorrichtung führt eine nachgeführte Funktion während der Zielverfolgungsphase aus. Die Zielverfolgung wird durch den Bediener nach der Erkennung des Ziels mit dem Auge, das durch das Kurssichtgerät 9 sieht, das das Fernglas führt, erhalten, so daß die Sichtlinie in etwa mit der Richtung des Ziels übereinstimmt. Der Bediener bewegt dann seine Augen zum Augenstück 32 des Fernglases und richtet das Fernglas derart aus, daß dessen Haarlinien die optischen Achsen des Fernglases repräsentieren, d.h. die Sichtlinie steht in Übereinstimmung mit dem Ziel. Der Laserentfernungsmesser 8 der Ausrichteeinheit wird durch den Bediener durch seinen rechten Daumen in Betrieb gesetzt, der den Schalter 28 anhebt. Die Entfernungsmessung wird dann durch den Laserentfernungsmesser ausgeführt, der einen kurzperiodischen Lichtimpuls aussendet, der durch das Ziel reflektiert wird, das in der Sichtlinie liegt. Die reflektierte Energie wird durch den Entfernungsmesser erfaßt und das Zeitintervall zwischen dem Ausgang und dem reflektierten Lichtimpuls gespeichert und in einen entsprechenden Entfernungswert umgewandelt, der dann zur Recheneinheit übertragen wird und die Werte berechnet. Der Wert wird mit der Sichtlinienwinkelstellung mit im Raum festen Festpunkten, ψs und θs koordiniert. Die Winkel ψs und θs werden durch Abzug der Differenzwinkel zwischen der Sichtlinie und der Laufrichtung Δψ bzw. Δθ von den existierenden Laufwinkeln ψe und θe erhalten.As mentioned, the operator activates the device by grasping the handles 21, 22 and thereby depressing the switches 26, 27. This starts phase I. When the operator rotates the binoculars by means of the handles 21, 22 and thereby changes the line of sight to the target, the barrel is automatically moved in the same direction at an angular velocity in azimuth and elevation proportional to the line of sight by manual movement obtained by the angular rotation in azimuth and elevation from a neutral position. The device performs a tracking function during the target tracking phase. Target tracking is obtained by the operator after detection of the target with the eye looking through the course sight 9 guiding the binoculars so that the line of sight approximately coincides with the direction of the target. The operator then moves his eyes to the eyepiece 32 of the binoculars and aligns the binoculars so that its hairlines represent the optical axes of the binoculars, i.e. the line of sight is in line with the target. The laser rangefinder 8 of the alignment unit is activated by the operator by his right thumb lifting the switch 28. The distance measurement is then carried out by the laser rangefinder which emits a short period light pulse which is reflected by the target which is in the line of sight. The reflected energy is detected by the rangefinder and the time interval between the output and the reflected light pulse is stored and converted into a corresponding distance value which is then transmitted to the computing unit and calculates the values. The value is coordinated with the line of sight angle position with fixed points in space, ψs and θs. The angles ψs and θs are determined by Subtracting the difference angles between the line of sight and the running direction Δψ and Δϑ from the existing running angles αe and θe.

In der Ausgangsstellung, wenn der erste Entfernungswert erhalten wird, wird der Azimutwinkel auf ψso = 0 gesetzt, wobei der Ausgangswert des Höhenwinkels durch das Ausgangssignal vom Winkeldetektor 12, Δθeo - Δθ erhalten wird. ψs wird danach als integrierter Wert von ωAe - Δψ berechnet, wobei θs der integrierte Wert von ωEe - Δθ ist. Der Laserabstandsmesser 8 mißt danach in schneller Folge durch kontinuierliches Ausrichten auf das Ziel eine Mehrzahl von Zielentfernungen. Während dieser Ausrichtung wird die Zufuhr von entsprechenden Abstandswerten zur Recheneinheit ausgeführt sowie korrelierter Zeitperioden und Winkelwerte ψs und θs. In den Rechenschaltungen der Recheneinheit wird eine Berechnung der Zielentfernung für jeden Meßanlaß ausgeführt. Nach zwei Erfassungen wird die Zielgeschwindigkeit ebenfalls berechnet und kontinuierlich die momentane Zielstellung. Nach wenigstens drei Erfassungen werden mittlere Werte der Zielgeschwindigkeit und der berechneten Zielstellung erhalten. Jeder weitere Meßwert sorgt für eine bessere Grundlage für die Berechnung der momentanen Zielstellung. Die Streuung des Ziels, die Streuung der Laserenergie und auch die Krümmung der Sichtlinie über das Ziel erzeugen jedoch Streufehler zwischen den Meßpunkten. Der Laserabstandsmesser hat aus Kostengründen eine Ausgestaltung, daß die Anzahl der ausgesendeten Energieimpulse pro Zeitperiode begrenzt wird und somit muß die Zielverfolgung zeitlich ausgedehnt werden. Nachdem die erste Phase I abgeschlossen worden ist, wird die Phase II, die Kurszielausrichtungsphase, auf nachfolgende Weise in Betrieb genommen:In the initial position, when the first distance value is obtained, the azimuth angle is set to ψso = 0, the initial value of the elevation angle being obtained by the output signal from the angle detector 12, Δθeo - Δθ. ψs is then calculated as an integrated value of ωAe - ΔΨ, where θs is the integrated value of ωEe - Δθ. The laser distance meter 8 then measures a plurality of target distances in rapid succession by continuously aiming at the target. During this alignment, the supply of corresponding distance values to the computing unit is carried out, as well as correlated time periods and angle values ψs and θs. In the computing circuits of the computing unit, a calculation of the target distance is carried out for each measurement occasion. After two acquisitions, the target speed is also calculated and the current target position is continuously calculated. After at least three acquisitions, average values of the target speed and the calculated target position are obtained. Each additional measurement provides a better basis for calculating the current target position. However, the scattering of the target, the scattering of the laser energy and the curvature of the line of sight over the target produce scattering errors between the measuring points. For cost reasons, the laser rangefinder is designed in such a way that the number of energy pulses emitted per time period is limited and thus the target tracking must be extended in time. After the first phase I has been completed, phase II, the course target alignment phase, is put into operation in the following way:

Der Bediener hält mit seinem rechten Daumen den Schalter 28 weiterhin angehoben und drückt auf der rechten Seite den Schalter 29 nach unten. Dieses kann lediglich mit dem Schalter 28 in angehobener Stellung erreicht werden. Die Laserentfernungsmessungen werden beendet und die Ausrichtung des Laufs wird von einer Richtung mittels einer Winkelgeschwindigkeit proportional zum Ausrichtewert, der in Phase I erhalten wird, geändert, zu einer automatischen Ausrichtung hin, und zwar mittels der berechneten Werte ψe, θe und der Winkelgeschwindigkeiten ωAe, ωEe, so daß die Laufrichtung einen richtigen Führungswinkel und einen richtigen Vorhaltewinkel erhält, um ein Projektil zum Abschuß des Zieles feuerbereit zu machen. Bei der Änderung zu einer automatischen Ausrichtung wird eine Beschleunigungsbewegung des Laufes erzeugt, die verringert wird, wenn der Lauf zur befohlenen Richtung und Winkelgeschwindigkeit bewegt wird.The operator keeps the switch 28 raised with his right thumb and presses the switch 29 on the right side downwards. This can only be achieved with the switch 28 in the raised position. The laser range measurements are terminated and the barrel alignment is changed from a direction by means of an angular velocity proportional to the alignment value obtained in phase I to an automatic alignment by means of the calculated values ψe, θe and the angular velocities ωAe, ωEe so that the barrel direction obtains a correct lead angle and a correct lead angle to make a projectile ready to fire at the target. When changing to an automatic alignment, an acceleration movement of the barrel is generated which is reduced as the barrel is moved to the commanded direction and angular velocity.

Während der verhältnismäßig schnellen Bewegung des Laufes zur neuen Richtung sollte der Bediener versuchen, das Fernglas, das auf das Ziel ausgerichtet ist, zu unterstützen, um sicher zu sein, daß die nächste Phase so schnell wie möglich zur Sammlung weiterer Meßwerte fortgesetzt werden kann. Der Bediener gleicht die Bewegung durch Schwenkung des Fernglases in entgegengesetzer Richtung aus, um das Ziel nicht aus der Sicht zu verlieren. Um auch ungeübten Bedienern mit einer längeren Reaktionszeit die Bedienung der Vorrichtung zu ermöglichen, ist eine Funktionsweise eingesetzt worden, mit der die Laufrichtungsgeschwindigkeit während der Phase II begrenzt wird, so daß diese in bezug auf die vorherrschende Winkeldifferenz zwischen der Sichtlinie und dem Lauf, Δψ und Δθ, begrenzt ist. Diese Funktion resultiert daraus, daß die Ausrichtung langsamer ausgeführt wird, wenn der Bediener langsamer reagiert, und die schneller ausgeführt wird, wenn der Bediener schneller reagiert. Nachdem die Phase II abgeschlossen ist, wird die Phase III, die Feinzielausrichtephase, folgendermaßen in Betrieb genommen:During the relatively rapid movement of the barrel to the new direction, the operator should try to support the binoculars aimed at the target to be sure that the next phase can be continued as quickly as possible to collect further readings. The operator compensates for the movement by swiveling the binoculars in the opposite direction so as not to lose sight of the target. In order to enable untrained operators with a longer reaction time to operate the device, a function has been implemented which limits the barrel direction speed during phase II so that it is limited in relation to the prevailing angular difference between the line of sight and the barrel, Δψ and Δθ. This function results from the fact that the alignment is carried out more slowly when the operator reacts more slowly, and which is performed more quickly if the operator reacts more quickly. After Phase II is completed, Phase III, the fine target alignment phase, is initiated as follows:

Die Schalter 28, 29 werden angehoben gehalten bzw. nach unten gedrückt. Der Bediener hebt mit seinem linken Daumen Schalter 30 an. Neue Meßwerte der Zielentfernung und korrelierte Zeitperioden sowie Winkelwerte für ψs und θs werden auf dieselbe Weise wie während der Phase I gespeichert. Die Berechnung des erforderlichen Vorhaltewinkels und des Führungswinkels werden somit auf neuesten Stand gebracht, und die Laufrichtung wird unmittelbar auf entsprechende Weise ausgerichtet. Aufgrund der verstrichenen Zeit zwischen der Phase I und der Phase III, die durch die Phase II in Anspruch genommen wird, ist die Genauigkeit der Berechnung der Zielstellung und der Zielgeschwindigkeit hoch. Die Zeitperiode für Phase II beträgt ungefähr 1 bis 3 Sekunden. Das Abfeuern des Projektils wird durch den Bediener bewirkt, indem er die verbleibenden Schalter 28, 29, 30 in ihren angehobenen bzw. nach unten gedrückten Stellungen hält und den Schalter 31 mit seinem linken Daumen nach unten drückt. Das Abfeuern wird wiederholt, solange der Schalter 31 nach unten gedrückt ist. Während der Abfeuerungsfolge wird der Lauf auf die gleiche Weise wie vorangehend erwähnt, ausgerichtet, d.h. automatisch durch die Servomotoren mit Schaltungen nach Art eines geschlossenen Regelkreises, die in den Meß-Wende-Kreiseln enthalten sind.Switches 28, 29 are held raised and pressed down, respectively. The operator raises switch 30 with his left thumb. New measurements of the target range and correlated time periods and angle values for ψs and θs are stored in the same way as during phase I. The calculation of the required lead angle and the lead angle are thus updated and the direction of travel is immediately aligned accordingly. Due to the elapsed time between phase I and phase III, which is taken up by phase II, the accuracy of the calculation of the target position and target speed is high. The time period for phase II is approximately 1 to 3 seconds. Firing of the projectile is effected by the operator holding the remaining switches 28, 29, 30 in their raised and depressed positions respectively and pressing down switch 31 with his left thumb. Firing is repeated as long as switch 31 is depressed down. During the firing sequence the barrel is aligned in the same way as previously mentioned, i.e. automatically by the servo motors with closed loop type circuits contained in the measuring-turning gyros.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Ausrichtung auf ein mobiles Ziel und zur Führung einer Flugabwehrkanone oder ähnlichem auf besagtes Ziel, bei der die Laufrichtung der Flugabwehrkanone im Azimut und in der Höhe mittels Servomotoren einstellbar ist, mit einer Ausrichteeinheit, die eine Ziel vorrichtung zur optischen Ausrichtung auf das Ziel längs einer Ausrichtelinie enthält, vorzugsweise ein Fernglas, und eine Vorrichtung (8) zur Richtungs- und Entfernungsbestimmung, vorzugsweise eine Art von Laser, wobei die Ausrichteeinheit durch einen Träger (2, 5) gehalten wird und durch manuelle Betätigung im Azimut und in der Höhe schwenkbar ist und der Träger am Lauf befestigt ist, daß die Ausrichteeinheit ebenfalls Mittel zur Messung des Winkels im Azimut (13) und der Höhe (14) zwischen der Ausrichtelinie und der Laufrichtung umfaßt, daß die Vorrichtung Mittel (11) zur direkten oder indirekten Messung der Winkelgeschwindigkeit, der Ausrichtelinie im Azimut und in der Höhe umfaßt, die zur Aussendung von Signalen in Übereinstimmung mit ihren entsprechenden gemessenen Werten zu einer Recheneinheit dienen, wobei diese auf der Grundlage der empfangenen Signale und auf der Grundlage einer gelieferten Information an Korrekturwerten wie Daten, die die Ballistik der Rakete, die von der Flugabwehrkanone abgefeuert wird, sowie vorherrschende Windvektoren betreffen, zur Berechnung des erforderlichen Führungswinkels und des Vorhaltewinkels der Laufrichtung dienen, indem die Recheneinheit entsprechende Signale zu den Servomotoren zum Abfeuern eines Projektils auf das Ziel liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in drei Phasen arbeitet;1. Device for aiming at a mobile target and for guiding an anti-aircraft gun or the like at said target, in which the direction of travel of the anti-aircraft gun can be adjusted in azimuth and in height by means of servomotors, with an alignment unit which contains an aiming device for optically aiming at the target along an alignment line, preferably a pair of binoculars, and a device (8) for determining direction and distance, preferably a type of laser, the alignment unit being held by a carrier (2, 5) and being pivotable in azimuth and in height by manual actuation and the carrier being attached to the barrel, that the alignment unit also comprises means for measuring the angle in azimuth (13) and the height (14) between the alignment line and the direction of travel, that the device comprises means (11) for directly or indirectly measuring the angular velocity, the alignment line in azimuth and in height, which serve to send signals in accordance with their corresponding measured values to a computing unit, wherein these, on the basis of the signals received and on the basis of information provided on correction values such as data concerning the ballistics of the missile fired by the anti-aircraft gun and prevailing wind vectors, to Calculating the required guidance angle and the lead angle of the direction of travel by the computing unit supplying corresponding signals to the servomotors for firing a projectile at the target, characterized in that the device operates in three phases; In Phase I werden bei einer ersten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit die Servomotoren aktiviert, so daß die gesteuerte Winkelgeschwindigkeit des Laufs im Azimut ωAe und in der Höhe ωEe eine definierte Korrelation der Winkelablenkung im Azimut und in der Höhe der Ausrichtelinie von einer neutralen Stellung aufweist, wobei die Ablenkung der Ausrichtelinie durch manuelle Betätigung bei der Verfolgung des Ziels mit der Ausrichtelinie erhalten wird und dadurch, daß während einer zweiten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit eine Reihe von Messungen periodisch durch die Vorrichtung (8) zur Richtungs- und Entfernungsbestimmung ausgeführt wird, und die Recheneinheit entsprechende Werte des Azimutwinkels ψs und der Höhenwinkel θs in bezug auf im Raum feste Referenzwerte sowie Abstand und Meßzeit speichert und auf der Basis der entsprechenden Werte einen ersten Zielpfad und eine erste Zielgeschwindigkeit berechnet und vorläufige Richtungen vorberechnet, d.h. Winkel und Azimut ψe und in der Höhe θe und Winkelgeschwindigkeit im Azimut ω Ae und in der Höhe Ee des Laufs, um das Projektil auf das Ziel zu richten;In phase I, during a first start-up of the alignment unit and the computing unit, the servomotors are activated so that the controlled angular velocity of the barrel in azimuth ωAe and in height ωEe has a defined correlation of the angular deflection in azimuth and in height of the alignment line from a neutral position, the deflection of the alignment line being obtained by manual operation when tracking the target with the alignment line and in that during a second start-up of the alignment unit and the computing unit, a series of measurements are periodically carried out by the device (8) for determining direction and distance, and the computing unit stores corresponding values of the azimuth angle ψs and the elevation angle ϑs with respect to reference values fixed in space as well as distance and measurement time and, on the basis of the corresponding values, determines a first target path and a first target velocity calculated and preliminary directions are precalculated, i.e. angle and azimuth ψe and in height ϑe and angular velocity in azimuth ω Ae and in height Ee of the barrel to direct the projectile to the target; In Phase II wird bei einer dritten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit die Entfernungsmessung beendet und die Servomotoren werden zur Steuerung der Laufrichtung auf der Basis der Winkel ψe und θe sowie der Winkelgeschwindigkeiten ωAe und ωEe, die während der Phase I entsprechend dem berechneten Zielpfad und der Zielgeschwindigkeit vorberechnet worden waren, aktiviert;In phase II, when the alignment unit and the computing unit are started for the third time, the distance measurement is stopped and the servo motors are used to control the running direction on the basis of the angles ψe and θe as well as the angular velocities ωAe and ωEe, which had been precalculated during Phase I according to the calculated target path and the target velocity, are activated; In Phase III wird bei einer vierten Inbetriebsetzung der Ausrichteeinheit und der Recheneinheit periodisch eine Reihe von Entfernungsmessungen ausgeführt, wobei die Recheneinheit korrelierte Werte sowohl des Azimutwinkels ψs und des Höhenwinkels θs der Ausrichtelinie als auch der Entfernung speichert, und wobei die Recheneinheit dann auf der Basis dieser korrelierten Werte eine definierte Zielgeschwindigkeit berechnet und dadurch korrekte Laufrichtungen und Winkelgeschwindigkeiten im Azimut und in der Höhe für ein abzufeuerndes Projektil zum Treffen des Ziels erhalten werden, worauf die Recheneinheit die Servomotoren aktiviert, um diese Laufwinkel und Winkelgeschwindigkeiten einzustellen.In phase III, during a fourth start-up of the alignment unit and the computing unit, a series of range measurements are periodically carried out, the computing unit storing correlated values of both the azimuth angle ψs and the elevation angle θs of the alignment line and the range, and the computing unit then calculating a defined target velocity on the basis of these correlated values, thereby obtaining correct running directions and angular velocities in azimuth and elevation for a projectile to be fired to hit the target, whereupon the computing unit activates the servo motors to adjust these running angles and angular velocities. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Meß-Wende-Kreisel zur Messung der Laufwinkelgeschwindigkeit im Azimut ωAe und in der Höhe ωEe vorgesehen sind.2. Device according to claim 1, characterized in that measuring-turning gyros are provided for measuring the running angular velocity in the azimuth ωAe and in the altitude ωEe. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß-Wende-Kreisel zur Messung der Sichtlinienwinkelgeschwindigkeiten im Azimut ωAs und in der Höhe ωEs dient, wobei Mittel zur Messung der Winkelgeschwindigkeiten zwischen der Sichtlinie und der Laufrichtung im Azimut Δψ und in der Höhe Δθ vorgesehen sind.3. Device according to claim 1, characterized in that the measuring-turning gyro is used to measure the line of sight angular velocities in the azimuth ωAs and in the height ωEs, whereby means are provided for measuring the angular velocities between the line of sight and the direction of travel in the azimuth Δψ and in the height Δθ. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Phase II erwähnten Servomotoren aktiviert werden und die Winkel ψ e und θe mit beschleunigter Bewegung korrigieren.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the servomotors mentioned in phase II are activated and correct the angles Ψ e and θ e with accelerated movement. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung der Bewegung auf die Differenz zwischen den Laufrichtungen und den Sichtlinienrichtungswinkeln im Azimut und in der Höhe, Δψ und Δθ, begrenzt ist.5. Device according to claim 4, characterized in that the acceleration of the movement is limited to the difference between the running directions and the line of sight angles in azimuth and elevation, Δψ and Δθ. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotoren die Laufrichtung im Azimut und in der Höhe mittels einer Rückkopplung, beispielsweise in Form einer Schaltung mit geschlossenem Regelkreis, ausrichten.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the servo motors align the running direction in azimuth and in height by means of feedback, for example in the form of a circuit with a closed control loop. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zwei Handhaben zur Verschiebung der Ausrichteeinheit (8) im Azimut und in der Höhe in bezug auf den Träger (2, 5), die mit der rechten bzw. der linken Hand ergriffen werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Inbetriebsetzung der drei Phasen I - III die Aktivierung einer Reihe von Schaltern (28, 29, 30, 31) bedeutet, die in Reihe aktiviert gehalten werden.7. Device according to one of claims 1 to 6, with two handles for moving the alignment unit (8) in azimuth and in height with respect to the support (2, 5), which can be gripped with the right or left hand, characterized in that the start-up of the three phases I - III means the activation of a series of switches (28, 29, 30, 31) which are kept activated in series. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Inbetriebsetzung der Phase II durch Erstaktivierung eines anderen Schalters (29) erreicht werden kann, wenn die Inbetriebsetzung von Phase I durch unterstützte Aktivierung eines ersten Schalters (28) erreicht worden ist.8. Device according to claim 7, characterized in that the start-up of phase II can be achieved by initial activation of another switch (29) if the start-up of phase I has been achieved by assisted activation of a first switch (28).