<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Flugkörpers auf ein Ziel, bei welcher auf einem rotierenden Kreisel eine damit umlaufende Empfangsvorrichtung für vom Ziel kommende Signale angeordnet ist, die ein Wechselstromsignal mit der Kreiselumlauffrequenz liefert, dessen Phase von der Richtung zum Ziel bezogen auf die Kreiselachse abhängt, bei welcher ein direkt von diesem Wechselstromsignal beaufschlagter
Drehmomenterzeuger periodisch mit der Kreiselumlauffrequenz ein Präzessionsmoment auf den Kreisel um eine zur Kreiselachse senkrechte Achse jeweils in solchen Zeitpunkten ausübt, dass die Kreiselachse auf das Ziel hin präzediert und bei welcher von der Präzessionsgeschwindigkeit des Kreisels abhängende Komponentensignale in zwei Koordinaten wirkende Steuerglieder des Flugkörpers beaufschlagen.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt durch die USA-Patentschriften Nr. 2, 948, 813 und Nr. 2, 866, 146. Bei der USA-Patentschrift Nr. 2, 948, 813 wird duch die Empfangsvorrichtung für vom Ziel kommende Signale auf dem Kreisel eine Impulsfolge erzeugt, die unzerlegt auf eine Präzessionsspule gegeben wird und den Kreisel mit der Achse der Empfangsvorrichtung für vom Ziel kommende Signale auf das Ziel hin präzediert. Dieser Vorgang ist unabhängig von der Fluglage des Flugkörpers und irgendwelchen Fluglageschwankungen. Bei der
USA-Patentschrift Nr. 2, 866, 146 wird die so erhaltene Lage des Kreisels in zwei Koordinaten relativ zu dem
Flugkörper kapazitiv oder induktiv abgegriffen und differenziert, und die so erhaltenen Komponentensignale werden auf die in zwei Koordinaten (Gier- und Nickrichtung) wirksamen Steuerglieder, d. h.
Höhen-und
Seitenruder, gegeben.
Bei der Abtastung der Lage des Kreisels relativ zum Flugkörper wird die gesamte Flugunruhe des
Flugkörpers in den Signalen wirksam, was zu Aufschaukeleffekten führen kann. Wenn zur Steuerung die Lage des Kreisels relativ zum Flugkörper abgetastet wird und die so erhaltenen Signale differenziert werden, dann repräsentieren diese differenzierten Signale die Änderung des Sichtlinienvektors vom Flugkörper zum Ziel relativ zum Flugkörper. Wenn die Steuerung des Flugkörpers in Abhängigkeit von diesen differenzierten Signalen erfolgt, die differenzierten Signale also auf null geregelt werden, dann wird der Flugkörper so gesteuert, dass das
Ziel vom Flugkörper aus stets unter dem gleichen Winkel gesehen wird. Das führt aber nicht zu einem Kurs, wie er zur Verfolgung schnell beweglicher Ziele erforderlich ist.
Im Gegenteil : Diese Art der Steuerung kann zu einem Kurs führen, der gar nicht auf das Ziel hinführt. Wünschenswert wäre ein Kurs, der den Sichtlinienvektor im Raum konstant hält, d. h. bei dem die zeitliche Änderung des Sichtlinienvektors im Raum auf null geregelt wird. Bei einem im Raum konstanten Sichtlinienvektor bewegen sich nämlich Flugkörper und Ziel in jedem
Augenblick so, dass sie bei weiterer geradlinig gleichförmiger Bewegung von Flugkörper und Ziel in einem vor beiden liegenden Punkt zusammentreffen würden. Man bezeichnet einen solchen Kurs als"Kollisionskurs", im
Gegensatz beispielsweise zu einem "Verfolgungskurs", bei dem die Flugbahntangente des Flugkörpers in jedem
Augenblick auf das Ziel gerichtet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern eines Flugkörpers auf ein Ziel zu schaffen, welche den Flugkörper längs eines solchen"Kollisionskurses"steuert.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das besagte Wechselstromsignal ausser dem Drehmomenterzeuger einer aus Amplitude und Phase dieses Wechselstromsignals die Komponentensignale bildenden Koordinatenwandlerschaltung zugeführt wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die auf den Kreisel wirkenden Präzessionsmomente, welche die Achse der Zielsuchvorrichtung auf das Ziel gerichtet halten, und damit das auf den Drehmomenterzeuger gegebene Signal die Änderung des Sichtlinienvektors in einem raumfesten Koordinatensystem repräsentieren. Es ist also einmal ein geschlossener Regelkreis vorhanden, welcher den Kreisel ständig auf das Ziel ausrichtet. Das hiebei in dem Regelkreis auftretende Regelsignal, nämlich das Signal auf den Drehmomentgeber, entspricht der zeitlichen Änderung des Sichtlinienvektors im Raum, und dieses Signal bewirkt über die Steuerglieder des Flugkörpers, dass diese Änderung des Sichtlinienvektors im Raum (nicht gegenüber dem Flugkörper) auf null geregelt wird. Dadurch wird der Flugkörper in jedem Augenblick auf einem Kollisionskurs mit dem Ziel gehalten.
Das geschieht unbeeinflusst von der Fluglage des Flugkörpers. Es hat sich gezeigt, dass mit einer Vorrichtung nach der Erfindung auch schnell bewegliche Ziele, z. B. mit Überschallgeschwindigkeit fliegende Flugzeuge, getroffen werden können.
Der wesentliche Unterschied gegenüber dem Stand der Technik nach USA-Patentschrift Nr. 2, 866, 146 und der Erfindung besteht darin, dass bei der eingangs geschilderten Einrichtung die Präzessionsgeschwindigkeit des Kreisels relativ zum Flugkörper gemessen wird, um den Winkel zwischen der zum Ziel weisenden Kreiselachse und der Achse des Flugkörpers konstant zu halten, wogegen nach der Erfindung die Präzession in raumfesten Koordinaten gemessen und dazu herangezogen wird, den Flugkörper so zu steuern, dass die auf das Ziel weisende Kreiselachse ihre Richtung im Raum nicht zu ändern braucht. Hiedurch entsteht ein Kollisionskurs, der an sich dem bisher erzielten Verfolgungskurs überlegen ist, wozu noch kommt, dass Vibrationen des Flugkörpers nun in den Wert der gemessenen Präzessionsgeschwindigkeit nicht mehr eingehen.
Die Einfachheit der Erfindung hat ihre Ursache darin, dass auch bei der bekannten Einrichtung bereits der Präzessionsgeschwindigkeit in raumfesten Koordinaten entsprechende Wechselstromsignale von der umlaufenden Empfangsvorrichtung für die vom Ziel kommenden Signale geliefert wurden, die nun aber eine zusätzliche Funktion erhalten.
<Desc/Clms Page number 2>
Der Drehmomenterzeuger kann so aufgebaut sein, dass der Kreiselrotor einen Permanentmagneten mit radialem Kraftfluss enthält und von einer Ringspule umgeben ist, welcher die Signale der Empfangsvorrichtung zugeführt werden.
Vorteilhaft ist es dabei, dass die Ringspule von zwei gegensinnig gewickelten Windungen gebildet ist, die in den Anodenkreisen eines Gegentaktverstärkers liegen und im Gegentakt von den verstärkten Signalen der Empfangsvorrichtung erregt werden, wodurch sich die Magnetfelder, welche von den den Signalen überlagerten Anodengleichströmen herrühren, kompensieren.
Die Koordinatenwandlerschaltung kann zwei Synchrondemodulatoren aufweisen, denen beiden das Wechselstromsignal als Eingangssignal zugeführt wird, und die phasenverschoben zueinander und synchron mit der Umlaufbewegung des Kreiselrotors gesteuert sind, wodurch sich als Ausgangssignale der beiden Synchrondemodulatoren die Komponentensignale ergeben.
Die Ruderwirksamkeit der Steuerglieder ist abhängig von der Geschwindigkeit des Flugkörpers und der Luftdichte. Diese Grössen können z. B. bei einer Luft-zu-Luft-Rakete in relativ weiten Grenzen schwanken. Um unter diesen Umständen ein weitgehend gleichförmiges Steuerungsverhalten als Reaktion auf die Signale der Zielsuchvorrichtung zu gewährleisten, können die am Flugkörper vorgesehenen Steuerflächen mit Stellgliedern versehen sind, die zur Ausübung einer den Komponentensignalen proportionalen Kraft gegen den darauf wirkenden aerodynamischen Widerstand eingerichtet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert : Fig. 1 zeigt einen Längsmittelschnitt durch eine Zielsuchvorrichtung ; Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der
EMI2.1
; Fig. 3Fig. 4 zeigt den Empfindlichkeitsverlauf der Empfangseinrichtung für vom Ziel kommende Signale mit einer Unterbrecherscheibe nach Fig. 3 ; Fig. 5 zeigt schematisch die mit einer Anordnung nach Fig. l und 3 erhaltenen Detektorsignale ; Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung für eine Flugkörpersteuerung, die mit einer Zielsuchvorrichtung nach Fig. 1 arbeitet ; Fig. 7 ist ein Regelkreisschema und veranschaulicht die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 und 6.
Die in den Figuren der Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich vor allem durch folgende Vorteile aus :
1. Es wird in neuartiger Weise dafür gesorgt, dass die Zielsuchvorrichtung einerseits ein relativ grosses
Gesichtsfeld besitzt, aber anderseits nach dem Erfassen eines Zieles durch weitere später in das
Gesichtsfeld eintretende Ziele nicht mehr gestört wird.
2. Es wird eine Flugkörpersteuervorrichtung mit einer erfindungsgemässen Zielsuchvorrichtung vorgesehen, welche den Flugkörper statt auf einem Verfolgungskurs auf einem Kollisionskurs in das
Ziel steuert.
3. Die Flugkörpersteuervorrichtung bestimmt nicht die Stellwege von Steuerflächen sondern die Kräfte, welche die Steuerflächen gegen den aerodynamischen Widerstand bewegen. Auf diese Weise erfolgt eine automatische Anpassung der Steuerung an die sich mit Luftdichte, Geschwindigkeit usw. ändernde Ruderwirksamkeit.
Der konstruktive Aufbau der Zielsuchvorrichtung ist in Fig. l und 2 dargestellt. In Fig. l ist mit--500- der Kreiselrotor bezeichnet, der auf einer Traghülse--521--mittels eines innenliegenden Kardangelenks schwenkbar gelagert ist. Der Kreiselrotor--500--weist eine Hülse --514-- auf, die auf dem äusseren Ring --534-- eines Kardangelenks mittels zweier Kugellager --528-- drehbar gelagert ist. In dem Ring-534ist senkrecht zu der Achse der Hülse --514-- und des hülsenförmigen Kardanringes-534--ein zweiter
EMI2.2
gelagert.
Durch ein solches innenliegendes Miniaturkardangelenk wird eine freie Verschwenkbarkeit des Kreiselrotors--500--in einem relativ grossen Winkelbereich sichergestellt, ohne dass auf der andern Seite die sonstige Funktion der Vorrichtung durch die Kardanringe beeinträchtigt werden würde, wie es etwa bei einer üblichen kardanischen Aufhängung mit aussenliegenden Kardanrahmen der Fall wäre.
EMI2.3
--522-- auf,Hohlspiegel--506--und einem Planspiegel--508--angeordnet. Die optische Achse des Cassegrain-Systems --506, 508--fällt bei dieser Ausführung aber mit der Kreiselachse zusammen.
Das Cassegrain-System erzeugt ein Bild eines Zielfeldes (einschliesslich des Zieles T) in der Ebene einer Unterbrecherscheibe--516--, die mit dem Kreiselrotor --500-- umläuft. Hinter der Unterbrecherscheibe ist feststehend ein Strahlungsempfänger --520-- angeordnet, der auf dem Ende der Traghülse--521--sitzt, und dessen elektrische Zuleitungen innen durch die Hülse--521--geführt sind. Durch die Unterbrecherscheibe erfolgt eine Modulation der Zielstrahlung, wie noch beschrieben werden wird.
Um den Planspiegel --508-- des Cassegrain-Systems ist eine konische Sonnenblende vorgesehen, die
<Desc/Clms Page number 3>
aussen mit lichtschluckenden Mitteln verbunden ist. Die Hülse --514-- ist fast bis in den Bereich dieser Sonnenblende geführt, so dass ein direkter Lichteinfall auf den Strahlungsempfänger-520-weitgehend ausgeschaltet ist und die Strahlung nur nach der Art der beispielsweise dargestellten Strahlen zu dem Strahlungsempfänger --520-- gelangt. Oben in Fig. l ist die Hülse --514-- durch eine Quarzscheibe - -512-- abgeschlossen, die in der Mitte einen Bolzen-510-trägt, an welchem wieder der Planspiegel
EMI3.1
Die Unterbrecherscheibe --516-- kann die Form der Fig. 3 besitzen. Sie weist dann auf einer Hälfte ein Muster mit konzentrischen, abwechselnd hellen und dunklen Ringen, auf der andern Hälfte im wesentlichen ein Schachbrettmuster auf, das von Radien und konzentrischen Kreisen begrenzt wird. Die radialen Abmessungen der gebildeten Felder nehmen dabei zum Rande der Unterbrecherscheibe hin ab. Im Zentrum dagegen erstrecken sich die konzentrischen Ringe bis in das Schachbrettmuster hinein und nur auf einem kleinen, nach innen zu noch weiter sich verkleinernden Winkelbereich bleibt dort das Schachbrettmuster erhalten. Die mittlere Duchlässigkeit der Scheibe ist auf beiden Hälften gleich.
Es ergibt sich dann folgende Wirkungsweise : Wenn das Ziel T sich nicht auf der Kreiselachse befindet, dann liegt das Zielbild auf der Unterbrecherscheibe --516-- ausserhalb von dessen Zentrum. Beim Umlauf des Kreiselrotors--500--, mit dem auch die Unterbrecherscheibe rotiert, wird die Zielstrahlung durch das Muster der Unterbrecherscheibe moduliert. Die Art der Modulation hängt davon ab, wo das Zielbild auf der Unterbrecherscheibe liegt.
Durch die Modulation der Zielstrahlung liefert der Strahlungsempfänger dann Impulsfolgen, wie sie in Fig. 5
EMI3.2
(Fig. 3), dann wird es jeweils noch von einem Feld des Schachbrettmusters überdeckt, und es wird die volle Zielstrahlung moduliert und tritt als Wechselspannung am Detektor in Erscheinung. Wenn das Zielbild bei gleicher Grösse jedoch zum Rande der Unterbrecherscheibe hin auswandert, dann wird das Zielbild mehrere Ringe, z. B.--720 und 722--des Schachbrettmusters gleichzeitig überdecken. Dann wird sich die Modulation mehr und mehr herausmitteln.
Wenn das Zielbild auf der einen Hälfte durch eine dunkle Fläche des Ringes --720-- mehr und mehr abgedeckt wird, wenn die Scheibe--516--rotiert, dann wird es zur gleichen Zeit auf seiner andern Hälfte, auf der es vorher durch eine dunkle Fläche des Ringes--722--abgedeckt war, mehr und mehr freigegeben. Die Intensität, die von der Zielstrahlung an dem Strahlungsempfänger wirksam wird, bleibt im wesentlichen konstant. Dazwischen liegen die verschiedenen Übergänge. Es ist aber einleuchtend, dass die Amplitude der Wechselstromsignale --556-- am Detektor um so kleiner wird und sich die Modulation um so stärker herausmittelt, je weiter das Zielbild vom Mittelpunkt der Unterbrecherscheibe abliegt.
Man erhält dann eine Empfindlichkeitskurve, d. h. eine Abhängigkeit der Signalamplitude von der Zielablage, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Man sieht, dass diese Kurve zum Rande hin abfällt. Man erkennt ferner, dass die Empfindlichkeitskurve von Fig. 4 zwischen den Maxima-706A bis 730A--, die den Ringen--706 bis 730--zugeordnet sind, tiefe fast bis auf die Nullinie hinabreichende Einschnitte aufweist. Diese entstehen, wenn das Zielbild gradmittig auf der Grenzlinie zwischen zwei Ringen, z. B.-712 und 714--, sich befindet. Dann erfolgt nämlich theoretisch keinerlei Modulation, weil sich die von dunklen Flächenteilen überdeckten und die nicht überdeckten Teile des Zielbildes bei allen Winkellagen der Unterbrecherscheibe gerade die Waage halten.
Das Maximum der Empfindlichkeitskurve ergibt sich bei-712A-, entsprechend dem Ring-712--.
Von dort aus sinkt die Empfindlichkeit auch nach innen hin wieder ab. Das liegt teilweise daran, dass das Zielbild auch in peripherer Richtung mehrere Flächen des Schachbrettmusters überlappt und dadurch ein Herausmitteln der Modulation der Zielstrahlung erfolgt. Im Zentrum--706--wird die Strahlung eines einigermassen symmetrischen Ziels gar nicht moduliert. Teils wird der Abfall der Empfindlichkeitskurve zum
EMI3.3
Die Empfindlichkeit wird umso kleiner werden, je grösser das Ziel ist. Umso stärker wird sich nämlich die durch das Schachbrettmuster--702--bewirkte Modulation der einzelnen Abschnitte des Zielbildes herausmitteln. Wolkenbänke, der Horizont und ähnliche grossflächige Ziele liefern daher keine Signale und können die Wirkungsweise der Zielsuchvorrichtung nicht beeinflussen. Die Zielsuchvorrichtung bevorzugt somit a) kleine Ziele gegenüber grossen und b) Ziele mit geringerer Ablage gegenüber solchen mit grosser Zielablage.
Dadurch, dass die Hälfte der Unterbrecherscheibe--516--die Strahlung nicht moduliert, erhält man einen Bezugspunkt für die Richtung der Zielablage, so dass man aus der Lage der Impulsfolgen--556--die Richtung der Zielablage bestimmen kann. Die mittlere Durchlässigkeit der Unterbrecherscheibe--516--ist auf beiden Hälften-702 und 704-gleich, so dass grossflächige Ziele wie Wolkenbänke auch kein Signal mit der Umlauffrequenz der Unterbrecherscheibe abgeben können, wie das z. B. bei einer vollständig undurchsichtigen Fläche-704--der Fall wäre.
Die Impulsfolgen-556--werden demoduliert und beaufschlagen in noch zu beschreibender Weise in
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
beschriebenen, zum Rande hin abfallenden Empfindlichkeitskurve (Fig. 4) wird nun folgendes erreicht :
Wenn zunächst ein Ziel T in der dargestellten Weise am Rande des Gesichtfeldes liegt, dann werden Impulse --556-- erzeugt und durch die Spule --548-- wird der Kreisel auf das Ziel T ausgerichtet. Zunächst sind die Impulse schwach, dan werden sie stärker, je mehr sich der Kreisel auf das Ziel hindreht und je kleiner die Zielablage dadurch wird. Nach einem Maximum --712A-- werden die Impulse dann wieder kleiner und verschwinden, sobald die Zielsuchvorrichtung das Ziel T im Zentrum erfasst hat.
Wenn nun am Rande des Gesichtsfeldes ein zweites Ziel T auftritt, dann wird dieses zweite Ziel zunächst auch Signale am Detektor - -520-- hervorrufen, die einen Wechselstrom in der Wicklung--548--erzeugen. Dieser Wechselstrom wird suchen, den Kreiselrotor--500--mit der Zielsuchvorrichtung in Richtung auf das neue Ziel hin zu verschwenken. Sobald aber die Zielsuchvorrichtung aus ihrer auf das erste Ziel ausgerichteten Lage herausgelenkt wird, treten nun auch die Impulse von dem ersten Ziel wieder auf, und zwar in einem solchen Sinne, dass sie die Zielsuchvorrichtung wieder auf das erste Ziel auszurichten trachten. Diese Impulse werden mit zunehmender Ablage des ersten Zieles sehr schnell stärker, so dass sie die Impulse von dem zweiten Ziel überwinden, das ja am
EMI4.2
einmal dorthin gelangt ist.
Die Zielsuchvorrichtung zeigt also folgendes Verhalten : Wenn sich das Ziel allein im Gesichtsfeld befindet, dann richtet sie sich auf dieses Ziel aus. Bei mehreren gleichartigen Zielen richtet sie sich auf das aus, welches am nächsten dem Zentrum des Gesichtfeldes gelegen ist. Wenn sie also einmal ein Ziel im Zentrum ihres Gesichtsfldes "gefangen" hat, dann wird sie von weiteren Störzielen nicht mehr beeinflusst.
Die erhaltenen Detektorsignale--556-- (Fig. 5) werden durch einen Gleichrichter-870-- (Fig. 6) gleichgerichtet und durch den Widerstand --871-- und parallelgeschalteten Kondensator --872-- geglättet. Man erhält dann eine Wechselspannung nach Art von-558- (Fig. 5), die über einen Kondensator-873am Gitter einer Triode --874-- anliegen. Die Triode --874-- liegt mit einem Anodenwiderstand-875 und 876--an einer Anodenspannung + A, und einmal von der Anode und zum andern von der Kathode werden zwei um 1800 in der Phase versetzte Wechselspannungen abgegriffen und über Kondensatoren-877 bzw.
EMI4.3
--548-- von Fig. 1 besteht548"--bezeichnet sind. Diese Ringspulen liegen in den Anodenstromkreisen der Röhren --802 und 804-und sind über Widerstände--806 bzw. 808-mit einer Anodenstromquelle + B verbunden. Die Kathoden der Röhren liegen über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand--879--an Masse.
Dabei fliesst-unabhängig von den Wechselstromsignalen--558---durch die beiden Spulenwicklungen - 548' und 548"-- ein konstanter Anodengleichstrom, der in beiden Wicklungen gleich ist. Da ein solcher konstanter Strom ein Magnetfeld erzeugt, welches ein ständiges Präzessionsmoment auf den Kreiselrotor ausüben würde, sind die beiden Wicklungen so gewickelt und angeschlossen, dass sich diese von den Anodengleichströmen herrührenden Felder aufheben. Die Wechselstromsignale, die ja auf die Röhren --802 und 804--im Gegentakt gegeben werden, wirken dagegen im gleichen Sinne bei der Erzeugung der Magnetfelder.
Es erfolgt auf diese Weise wie beschrieben eine Nachführung der Zielsuchvorrichtung nach dem Ziel T durch Momente, die von der Ringspule --548-- auf den Magneten-522-ausgeübt werden. Die Kreiselachse mit dem Cassegrain-System bleibt praktisch ständig auf das Ziel ausgerichtet.
Bei der hier beschriebenen Anordnung wird nun nicht wie beim Stand der Technik die Lage des Kreisels relativ zu dem Flugkörper abgetastet und zur Steuerung des Flugkörpers benutzt, sondern das Signal, das auf die Ringspule --548-- gegeben wird, um die Kreiselachse dem Ziel nachzuführen, also praktisch das Detektorsignal, wird gleichzeitig auch zur Steuerung des Flugkörpers verwendet. Es wird noch unten erläutert werden, was das für Konsequenzen hat.
Das Steuersignal wird an den beiden Widerständen--806 und 808--abgegriffen und der in Fig. 6 dargestellten phasenempfindlichen Gleichrichterschaltung zugeführt. Diese Schaltung enthält zwei gesteuerte Gleichrichter-810, 812-in Form von Ringmodulatoren mit Dioden-814, 818,822, 826, bzw. 830,834, 838, 842--gleichsinnig in vier Zweigen einer Brückenschaltung und mit damit jeweils in Reihe liegenden
EMI4.4
854, 856--induziert werden. Die Spulenpaare sind gehäusefest angeordnet und gegeneinander winkelversetzt. Die beiden Spulen jedes Paares dienen dabei gleichzeitig als Symmetrierwiderstände der Ringmodulatoren --810 und 812--.
Die Ausgangsspannungen werden zwischen den Spulenpaaren-850, 852 und 854, 856-einerseits und zwischen Symmetrierwiderständen--846, 848--in der andern Brückendiagonalen anderseits abgegriffen und liegen über Widerstände --558 und 650-an der Steuerwicklung-862 bzw. 864-je eines Magnetverstärkers an.
<Desc/Clms Page number 5>
Der Magnetverstärker bewirkt, dass die zugeordneten Steuerflächen gegen den aerodynamischen Widerstand mit einem dem Ausgangssignal proportionalen Moment bewegt werden.
Bedingungen für die Steuerung auf einem Kollisionskurs ist, dass die Richtung der Sichtlinie, d. h. der Verbindungslinie zwischen Flugkörper und Ziel stets raumfest bleibt. Nun ist bei der beschriebenen für Anordnung der Strom in der Ringspule--548--proportional der zeitlichen Änderung Åa der Sichtlinie. Durch die Rückführung vom Detektorsignal, das von der Zielabweichung e, der Intensität der Zielstrahlung S usw. abhängt, über die Ringspule--548--wieder auf die Empfangseinrichtung für vom Ziel kommende Signale wird ja die Zielabweichung praktisch ständig zu null gemacht. Die Vorrichtung folgt der Sichtlinie. Ihre Lage entspricht damit d.
Anderseits ist die Stromstärke in der Spule--548--proportional der zeitlichen Änderung der Kreiselachse und damit Åa. Das wird besonders deutlich aus dem Regelkreisschema von Fig. 7. Durch eine Rückführung über die Ringspule--548--und den Magneten--522--wird eine Proportionalität zwischen dem aus dem Detektorsignal abgeleiteten Spulenstrom und der Änderung Åa der Sichtlinienrichtung hergestellt.
Dieses so erhaltene, der Änderung der Sichtlinie proportionale Signal wird in der Koordinatenwandlerschaltung von Fig. 6 in Komponenten bezogen auf flugkörperfeste Ebenen zerlegt und
EMI5.1
ergeben sich Gleichstrommittelwerte, gleich der Amplitude der Signalspannung multipliziert mit dem Kosinus des Phasenwinkels zwischen Signal und Steuerspannung.
Diese Gleichstrommittelwerte fliessen durch die Steuerwicklungen--862, 864--von Magnetverstärkern.
Diese bewirken durch irgendwelche geeigneten, hier nicht näher dargestellte Verstellmittel, dass die Steuerflächen gegen den daran wirksamen aerodynamischen Widerstand mit einem den besagten Gleichstrommittelwerten proportionalen Drehmoment verstellt werden. Bei der beschriebenen Anordnung wird somit nicht, wie bei den bekannten Steuervorrichtungen, der Weg der Steuerflächen durch das Steuersignal bestimmt, sondern das auf die Steuerflächen wirksame Stellmoment. Die Steuerflächen stellen sich dann in eine Lage ein, in welcher die auf die Steuerflächen wirkenden aerodynamischen Kräfte diesem Stellmoment die Waage halten.
Das auf die Steuerfläche wirkende aerodynamische Moment ist Mf=Lf. di =kI wenn Lf die Auftriebskraft der Steuerflächen und dl der Abstand des Druckschwerpunktes der Steuerfläche von der Schwenkachse derselben und Ic der Spulenstrom ist.
Der Flugkörper stellt sich nun unter einem solchen Anstellwinkel ei ein, dass sich die auf den Flugkörper wirkenden Momente die Waage halten. Ist Lb die auf den eigentlichen Flugkörper und die Stabilisierungsflossen wirkende Auftriebskraft Lb = cb v2, dann gilt
Lbd3 = Lfd2.
Darin ist d3 der Abstand des Druckschwerpunktes des Flugkörpers und der Stabilisierungsflossen vom Massenschwerpunkt und d2 der Abstand des Druckschwerpunktes der Steuerflächen vom Massenschwerpunkt.
Die dann auf den Flugkörper wirkende Querbeschleunigung al ergibt sich aus
EMI5.2
wobei M die Masse des Flugkörpers ist.
Das bedeutet : Bei der erfindungsgemässen Kraftsteuerung der Steuerflächen ist die Querbeschleunigung ausser vom Spulenstrom Ic in der Ringspule--548--der Zielsuchvorrichtung nur von Konstanten des Flugkörpers abhängig und wird nicht von der Luftdichte usw. beeinflusst. Der Spulenstrom Ic ist wieder proportional d der Änderung der Sichtlinie.
Durch die erfindungsgemässe Kraftsteuerung wird somit automatisch der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die Ruderwirksamkeit mit erhöhter Fluggeschwindigkeit und erhöhter Luftdichte erhöht. Ein vorgegebener Ruderausschlag bewirkt bei hoher Geschwindigkeit und hoher Luftdichte ein höheres Moment als bei niedriger Geschwindigkeit und Luftdichte. Die bekannten Steuervorrichtungen, bei denen das Steuersignal den Stellweg der Ruder bestimmt, verhalten sich somit bei verschiedenen aerodynamischen Bedingungen unterschiedlich. Diese Schwierigkeit wird bei der beschriebenen Anordnung vermieden.
Die beschriebene Zielsuchvorrichtung kann beispielsweise bei einer zielsuchenden Luft-zu-Luft-Rakete Verwendung finden. Diese kann an einem Flugzeug befestigt sein. Der Pilot des Flugzeuges benutzt im Fluge seine Waffenvisiere, um das Geschoss grob auf ein Objekt auszurichten. Der Pilot hört dann über die Bordtelephonanlage das von der Zielsuchvorrichtung erzeugte Signal ab und peilt das Geschoss ein, bis er das Signalminimum gefunden hat, das der Mitte der Unterbrecherscheibe--704--in Fig. 4 entspricht. Der Pilot drückt dann seinen Auslöseknopf und schiesst die Geschosse auf das Ziel ab.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1