NO134815B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved styring av direkte rettede våpen samt anordning for fremgangsmåtens utførelse.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og

en anordning for styring av direkte rettede våpen for å øke treffsikkerheten, spesielt ved våpen som utsettes for drei-nmgsbevegelser rundt senterlinjen.

«Ml Ved de fleste direkte rettede våpen, dvs. slike våpensom er beregnet for beskytning av mål som kan observeres fra

våpenet, er det av viktighet at den mekaniske stabilitet mellom siktemiddel og ildrør er god. Siktemidlet eller siktet hvilket-ofte utgjøres av en kikkert, og som må ha en viss relativ bevegelighet iforhold til ildrøret er derfor montert så nær

dette som mulig og med iakttagelse av at den mekaniske transmisjon mellom kikkerten og ildrøret har så få og stabile ledd

som mulig.

Ildledning av et slikt våpen innebærer alltid at visse ildledningsvinkler som vanligvis beregnes av et spesielt ild-ledningsregneverk, innføres mellom optikkens siktelinje og våpenets senterlinje. Den egentlige, rettebevegelse tilføres oftest primært til våpenet og først via den ovennevnte mekaniske transmisjon også på siktemidlet, ved hjelp av hvilket resultat av rettebevegelsen oberserveres. Det er vanlig at våpenet rettes ved hjelp av servomotorer, og et slikt samvirke ønskes at et visst vinkelutslåg på et manøverorgan gir opphav til en bestemt, mot vinkelutslaget størrelse proporsjonal vridningshastighet

av kikkertens siktelinje med hensyn til^den angjeldende rota-sjonsakse. Innføring av ildledningsvinklene mellom ildrøret

og kikkerten medfører ingen komplikasjoner når vinklene er konstante. Når de derimot varierer, kan det lett oppstå forstyrrelser i operatørens arbeide. Særskilt kritisk er for-

holdet når ildledningsvinklene endog påvirkes av den egentlige rettebevegelse, f.eks. av dens hastighet, hvilket f.eks.

er tilfellet med forsprangsvinkelen ved retting mot et-

bevegelig mål.

De systemløsninger som i dag nyttes for å overkomme

disse problemer, virker tilnærmelsesvis tilfredsstillende når rettingen skjer med et våpensystem som har rettaksene

orientert henholdsvis horisontalt og vertikalt. Hvis rettingen derimot skjer i et ikke horisontalt system, noe som" i praksis er meget vanlig f.eks. ved terrenggående våpenbærere -

og således en rotasjon omkring våpenets senterlinje fore-

kommer dels avhengig av rettebevegelser, dels på underlagets vridning f.eks. forårsaket av ujevnheter i terrenget, er de kjente styresystemer helt uhensiktsmessige.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en fremgangsmåte og en anordning for styring av direkte rettede våpen som muliggjør korrekt retting mot et mål uavhengig av om retteaksesystemet er horisontalt innstilt eller underlaget vris uten at det oppstår forstyrrelser i operatørens arbeide. Dette medfører at operatøren kan holde våpenet rettet mot et bestemt mål selv om rotasjonsbevegelser oppstår omkring våpenets senterlinj e.

Oppfinnelsen omfatter således en framgangsmåte for styring av direkte rettede våpen som angitt i innledningen til det etterfølgende krav 1 og karakterisert ved de trekk som fram-

går av dettes karakteristikk.

Oppfinnelsen omfatter videre en anordning for utførelse

av framgangsmåten, hvilken er karakterisert ved de trekk som framgår av de etterfølgende krav 6 og 7-

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere

med henvisning til tegningen hvor

fig. 1 skjematisk viser et tidligere kjent styresystem,

fig. 2 viser skjematisk en utførelsesform av et styresystem

ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser en annen utførelsesform av oppfinnelsen, og fig. 4 viser et system for høydestyring tilsvarende det i fig. 2, men beregnet på et mer generelt tilfelle.

I fig. 1 vises skjematisk et kjent styresystem av den ovennevnte type. Den som siktemiddel.benyttede kikkert betegnes i fig. med 1 og våpenets ildrør med 2. En kalkulator for beregning av ild-ledningsstørrelsene er betegnet med 3 °S en servomotor med 4 s°m dreier kikkerten 1 i forhold til ildrøret. Spenninger proporsjon-ale med vinkelstillingen og dreiningshastigheten (X^ av motorens 4 aksel oppnås fra et potensiometer 6 resp. en generator 8 og føres tilbake til blokken 7 for summering og sammenligning med den fra kalkulatoren 3 kommende spenning d^ Ls> Den av generatoren 8 frem-bragte spenning CX^ tilføres også en andre sammenlignende og differens-dannede blokk 9. Denne mates dessuten med en spenning fra et potensiometer 11 som innstilles med et håndratt 10, og med en av en gyro 12 frembragt spenning proporsjonal med ildrørets 2 av en motor 13 oppnådd vridningshastighet i forhold til marken, aut« Gyroen 12 måler fortrinnsvis den komponent av dreiningsbevegelsen som er vinkelrett på ildrøret.

Anordningens funksjon fremgår av/ det følgende. Hvis det forutsettes at kikkerten 1 og ildrøret 2 skal styres i sideretning ifølge det i figuren viste skjema, kan de fra kalkulatoren 3 kommende signaler a dg f.eks. representere en ønsket fremforstilling av ild-røret i forhold til kikkerten. Ifølge skjemaet kommer signalene a^g til å styre motoren 4 som direkte dreier kikkerten 1 inntil den vinkelstilling er oppnådd da spenningen fra potensiometeret 6 opp-veier o,^ s- Spenningen anvendes for stabilisering av denne bevegelse. Da imidlertid &^ også tilføres motoren 13 som dreier den plattform på hvilken både ildrøret og kikkerten er anordnet, kommer motorens 4 dreining av kikkerten 1 til å kompenseres nøyaktig med vinkelen oc^ idet styrehastigheten oc^ stadig sammenlignes; med den oppmålte verdi ol ^. Kikkerten kommer således hele tiden til å være rettet mot samme mål da - for den ønskede fremforstilling - kun ild-røret 2 dreies i forhold til målet. Blokken 5 illustrerer derfor kun symbolsk at kikkertens innstilling i forhold til marken utgjøres av forskjellen mellom ildrørets absolutte og kikkertens relative vinkelinnstillinger.

For samtidig endring av både kikkertens og ildrørets retting

og dreiningshastighet, dreies håndrattet 10 for innmatning av en v. erdi på H cx fra potensiometeret 11 til bloken 9 der de.n summeres med tx(j °g sammenlignes med motorens 13 vinkelhastighet 0CU^ FortegnenScer slike at feilen £ er lik au-t~ad~Ha* En ^ oc* servo bevirker at en kan se bort fra 6. hvorved Ha er lik aut-acj« Som det fremgår er dette tidsderivater av kikkertens vinkel som er aut_a^« SiktéiJén styrer således kikkert - retningen eller nærmere bestemt dens vinkelhastighet ( hvilken blir proporsjonal med håndrattets 10 innstilling.

Det beskrevne system fungerer tilnærmelsesvis bra når rette-akselsystemet er horisontalt og f.eks. den ildledningsvinkel

élevasjon u som skal kompensere for projektilets loddrette fall, tas

ut gjennom en dreining av våpenet omkring en vannrett akse. Projek-

tilets fallstrekning kommer derved hvis kikkerten er forsynt med et trådkors orientert parallelt med retteaksene til å være parallell med trådkorsets loddriss. Hvis derimot våpensystemet utsettes for en dreiningsbevegelse omkring ildrørets senterlinje, kommer projektilets fallstrekning til å danne en vinkel med trådkorsets loddriss og således ikke treffe det punkt mot hvilket trådkorset er rettet. Ettersom imidlertid hverken det tenkte mål eller ildrøret er forflyttet, skal kun kikkerten løsnes for på nytt å bli rettet mot målet. I systemet ifølge fig. 1 måles rotasjonsvinkelen v og nye verdier for forskjellene mellom ildrørs- og siktelinjeretning-ene a^g og X^<g> omkring den respektive retteakse utregnes av kalkulatoren 3* Oet innsees at disse blir o^g^ • sin v og = u . cos v. Hvis disse verdier kun tilføres de motorer som dreier kikkerten 1 omkring de nettopp nevnte akser, skulle den nye retting bli korrekt, men som det fremgår av figuren, styrer signalenes derivater, hvilket ifølge det ovennevnte var nødvendig for å få en uavhengig retning også motoren 13 hvorved både ildrøret 2 og kikkerten 1 (trådkorset) forskyves bort fra målet. Styresystemet ifølge fig. 1 gir således ikke en uavhengig retting ved ikke horisontalt innstilte våpensystemer.

Dette problem løses ifølge oppfinnelsen som nærmere vil bli beskrevet i forbindelse med fig. 2-4» Av beskrivelsen til fig. 1 innsees at bidraget i oc^g på grunn av vinkelen v, dvs. i dette tilfelle u . sin v, er riktig når v er konstant, men feil når v ikke er konstant. Dette beror på at ildrøret i fig. 1 styres med deri-våtet av u . sin v, hvilket er u . sin v + u . v . cos v. Den andre termen i"derivatet blir således null da det ikke forekommer noen dreining omkring senterlinjen i hvilken situasjon v er konstant. Den første termen blir derimot null ved kun dreining mens u da er konstant. Fig. 2-4 viser to forskjellige metoder ifølge hvilke kun den første termen i ovennevnte derivater bringes til å påvirke ildrørets styring.

I fig. 2 beskrives den ene metode hvilken går ut på fra det komplette derivat av komponentene å subtrahere den andre termen

inneholdende dreiningen, dvs. i eksemplet, u . v . cos v. Hoveddel-en skjemaet ifølge denne figur er identisk med det som beskrives i forbindelse med fig. 1 hvorfor dette ikke på nytt blir beskrevet i detalj. Tilsvarende komponenter i de to figurer har fått samme betegnelser. Det viste skjema beskrives for styring av kikkerten

og ildrøret i sideretning, men et tilsvarende skjema finnes selv-

sagt også for styring i høyderetning. Sammenlignet med fig. 1 har skjemaet bl.a. blitt komplettert med en til ildledningskalkulatoren hørende koodinattransformeringsanordning 14 bestående av en resolver, hvilken tilføres dels elevasjonéri u og dels våpenets dreining v omkring ildrørets senterlinje. Fra resolveren 14 oppnås på led-

ningen 15 utsignalet u . cos v og på ledningen 16 signalet u . sin v, hvilke som tidligere er fremgått skal utnyttes for høyde- resp. sidestyringen. Signalet u . cos v tilføres dessuten en i skjemaet med l8 betegnet elektronisk multiplikator hvilken også fra en generator 17 tilføres dreini■ n■gshastigheten v. Multiplikatoren gir der-

ved ut-størrelsen -u . v . cos v, hvilken føres til sammenligningsenheten 9 sammen med de signaler som ble tilført denne ifølge fig. 1. Av disse inneholder signalet termen u . v-. cos v, hvilket derfor kommer til å bli eliminert ved hjelp av ut-signalet fra multiplikatoren l8. Den håndrattinnstilte spenning Ha fra potensiometeret 11 kommer således kun i foreliggende tilfelle å bli tillagt sinus-termen i signalet oc^, hvilket ifølge ovenstående var det ønskede resultat for at ikke ildrørets orientering skulle helt upåkalt endres av den komponent av en bevegelse som gir opphav til en dreining omkring dens senterlinje.

I fig. 3 vises en annen metode for oppnåelse av samme resultat. Også i denne figur er tilsvarende komponenter med samme funksjon som i fig. 1 og 2 blitt gitt samme betegnelser som i disse.

Ved denne utførelsesform utnyttes en elektronisk divisjonsanordning

19 hvilken tilføres dels signalet u . sin v og dels kun u hvorved dens ut-størrelse blir sin v. Signalet sin v tilføres multiplikatoren l8 hvilken dessuten fra en differensieringsanordning 20 til-føres signalet u og således avgir en ut-størrelse tilsvarende u .

sin v. Denne summeres i sammenligningsenheten 9 med den håndrattinnstilte spenning Ha fra potensiometeret 11. Ved denne utførelses-form har således det ønskede styresignal u . sin v fremkommet direkte uten derivering av signalet a^. Styresignalet u . sin v kan også oppnås direkte gjennom en andre koordinattransformeringsanordning av samme type som den som er betegnet med 14, ved at den tilføres vridningen v og signalet u.

Det innsees at det resonnement som hittil er blitt ført med elevasjonen eller fallstrekningen u i like stor grad gjelder for andre ildledningsstørrelser definert i et horisontalstilt system. Dithen hører f.eks. projektilets avdrift på.grunn av sidevind etc. Såsnart den horisontale komponent når en størrelse som en ikke kan se bort fra, må det også tas hensyn til denne.

Ved våpensystemets dreining fremkommer også forhold i høyderetningen som er helt analog med de i sideretningen, hvilket

skal beskrives i forbindelse med fig. 4 som svarer til fig. 2. Som - vist i fig. 4 tilføres koordinattransformeringsanordningen 14 for-uten éiévasjotien u også en størrelse betegnet t, hvilken står for tverrkomponent. Den fra transformeringsanordningen 14 på ledningen 15 avgitte utgangssignal blir herved u . cos v - t . sin v, hvilket

signal som vist, direkte utnyttes for høydestyring av kikkerten.

På ledningen 16 oppnås ut-signalet u . sin v + t . cos v, hvilket helt analogt med tilfellet i fig. 2, multipliseres med v i multiplikatoren l8. Ut-størrelsen fra multiplikatoren får derved formen av v (u . sin v + t . cos v), hvilken i sammenligningskretsen 9 eliminerer tilsvarende ikke ønskede termer i signalet X^.

Tilsvarende skjema for høydestyring kan selvsagt tegnes

opp ifølge den i fig. 3 viste metode.

De beskrevne styringsskjemaer må kun sees som hensikts-messige utførelsesformer av oppfinnelsen hvilken kan varieres på måter som er åpenbare for enhver fagmann. F.eks. kan aC, L ifølge fig.

2 erstattes med a^s«

Videre kan oppfinnelsen tillempes uavhengig av om den an-gitte sidevinkelhastighet aut> måles langsmed en akse parallell med sideretteaksen eller bestemmes av siderettehastighetens komponent vinkelrett mot ildrøret. I det siste tilfellet som nærmest er blitt beskrevet ovenfor, er det den til denne svarende dreiningsvinkel som er betegnet med v. I det første tilfellet måles vinkelen v rundt en akse vinkelrett på så vel siderette- og høyderetteaksen. I begge tilfeller må dog selvsagt a ^ og a^ resp.X^ og X^ måles omkring parallelle akser eller også må nødvendige omregninger av verdiene utføres.

Claims (7)

1. Framgangsmåte for styring av direkte rettede våpen som utsettes for dreiebevegelser og ved hvilke ildrøret med hensyn til minst en dreiningsakse er mekanisk koplet til en, siktekikkert hvis optiske siktelinje styres av våpenets operatør, hvorved retningene for ildrørets senterlinje og den optiske siktelinje endres i forhold til hverandre ved at forskjellsvinkler med hensyn til en eller flere koordinater innføres mellom senterlinjen og siktelinjen, hvilke forskjellsvinkler tilsvarer projeksjonene til beregnede ildledningsstørrelser, som f.eks. elevasjon, sideavdrift og forsprang, i et av ild-rørets dreieakser definert kosrdinatsystem, karakterisert ved at ildrøret hastighetstyres omkring sine dreiningsaksler av styresignaler hvis verdier tilsvarer projeksjonene i det av dreiningsaksene definerte koordinatsystem av ildledningsstørrelsenes tidsderivater dannet i et jordfast koordinatsystem.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at styresignalene for ildrørets hastighetsstyring oppnås ved at ildledningsstørrelsenes projeksjoner i det av ildrørets dreiningsals;r definerte koordinatsystem divideres med de i det jordfaste koordinatsystem definerte ildledningsstørrelser og multipleseres med disses tidsderivater.

3- Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at styresignalene for ildrørets hastighetsstyring til-veiebringes ved at de med dreiehastigheten multipliserte termer elimineres fra tidsderivatene av ildledningsstørrelsenes projeksjoner idet av ildrørets dreiningsakser definerte koordinatsystem.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 35karakterisert ved at de med rotasjonshastigheten multipliserte termer i tidsderivaténe elimineres med hjelp av størrelser som oppnås ved at ildledningsstørrelsenes projeksjoner, i det av ildrørets dreiningsakser definerte koordinatsystem, multipliseres med den forekommende dreiehastighet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at dreiehastigheten oppnås gjennom derivering av den vinkeldreining som tilføres en koordinattransformeringsanordning., hvilken utnyttes for å danne nevnte projeksjoner av ildlednings-størrelsene.

6. Anordning for styring av direkte rettede våpen ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, som utsettes for dreiebevegelser og ved hvilke ildrøret med hensyn på minst en dreie-akse er mekanisk koplet til en siktekikkert hvis optiske siktelinje styres av våpenets operatør, hvorved retningene for ildrørets senterlinje og den optiske siktelinje endres i forhold til hverandre ved at forskjellsvinkler med hensyn til en eller flere koordinater innføres mellom senterlinjen og siktelinjen, hvilke forskjellsvinkler tilsvarer projeksjonene av beregnede ildledningsstørrelser, som f.eks. elevasjon, sideavdrift og forsprang, i et av ildrørets dreieakser definert koordinatsystem, karakterisert ved et .organ hvilket på grunnlag av tilført informasjon om ildledningsstørrels-enes verdier definert i et jordfast koordinatsystem, og våpenets vinkeldreining, beregner styresignaler beregnet for hastighetsstyring av ildrøret, hvilke verdier tilsvarer projeksjonene i det av ildrørets dreieakser definerte koordinatsystem av ildledningsstørrelsenes tidsderivater dannet i det jordfaste koordinatsystem.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte organ omfatter en koordinattransformeringsanordning for dannelse av ildledningsstørrelsenes projeksjoner i det av ildrørets dreiningsakser definerte koordinatsystem.