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Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung von Bewegungsvorgängen nach
Höhe und Seite und eines weiteren hiervon unabhängigen Vorganges Es ist bereits
beltannt, daß sich eineI(ristalldetektorfotozelle zur Umwandlung der Intensitätsschwankungen
einer Infrarotstrahlungsquelle in proportionale Spannungsschwankungen eignet. Weiterhin
ist schon bekannt, derartige Zellen mit zwei oder mehreren auf der IÇristalloberfläche
verteilten Abgriftstellen auszurüsten. Eine derartige Zelle kann dann überall dort
angewendet werden, wo sonst mehrere Einzelzellen verwendet werden müßten.
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Die Erfindung betrifft nuu eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung
von Bewegungsvorgängen nach Höhe und Seite und eines weiteren hiervon unabhängigen
Vorganges unter Zuhilfenahme einer Kristalldetektorfotozelle mit zwei oder mehr
auf der I(ristalloberfläche verteilten Abgriffstellen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Zelle um eine der Abgriffstellen eine Drehbewegung ausführt. Eine solche
rotierende Zelle eignet sich besonders
für dieSteuerung eines bewegten
Gegenstandes, z. B. eines Lufttorpedos, eines unbemannten Fahrzeuges od. dgl. Bei
einer derartigen Einrichtung dient die außerhalb der Drehachse liegende Abgriffstelle
zur Steuerung des Gegenstandes nach Höhe und Seite, die in der Drehachse liegende
Abgriffstelle dagegen zur Auslösung der Zündung oder einer anderen Funktion.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
dargestellt. Der Kristall 1 wird durch eine fassung 2 gehalten. die auf einer Achse
3 befestigt ist. Mit 4 und 5 sind zwei Abgriffstellen bezeichnet, von denen 4 in
Richtung der Drehachse 3 angeordnet ist, die von einem Motor 6 angetrieben wird.
die Achse 3 ist dabei paralle zur Längsachse des bewegten Körpers, z. B. des Lufttorpedos,
angeordnet. Die den beiden Abgriffstellen 4 und 5 gemeinsame Zleitung 7 ist über
einen auf der Achse 3 befestigten Schleifring 8 und einer Schleifbürste 9 mit je
einer Zuleitung zu den Verstärkern 13 und 28 verbunden. Die Abgriffstelle 5 steht
mit einem auf der Achse 3 befestigten Kontaktarm 11 in Verbindung, der auf einem
fesstehenden Kontaktring 12 schleift.
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An den Kontaktring 12 ist über eine Batterie 10 der eingang eines
Verstärkers 13 angeschlossen, in dem die an der Berührungsstelle 5 entstehenden
Wechselspannungen verstärkt werden. Die Verstärkerausgangsspannung wird über einer
Schleifbürste 14. einem auf der Achse 3 befestigten Schleifring 15 und von dort
einem el)enfalls auf der Achse 3 befestigten Kontaktarm 16 zugeführt. Der Kontaktarm
16 überstreicht bei einer vollen Umdrehung kreisförmig angeordnete Kontaktsegmente
17, 18, 19 und 20, an welche Übertrager 21, 22, 23 und 24 angeschlossen sind, welche
über Bürste 9 und Schleifring 8 mit der Zelle 1, 5 in Verbindung stehen. Ohne die
Wirksamkeit der Zelle 1, 5 zu beeinträchtigen, kann die Batterie 10 auch in Wegfall
kommen.
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Die in der Drehachse liegende Abgriffstelle 4 steht mit einem auf
der Achse 3 befestigten Kontaktarm 25 in Verbindung, der auf einem festehenden Konttaktring
26 schleift. Die Abgriffstelle 4 ist über den Kontaktring 26 unter Zwischenschaltung
einer Batterie 27 mit einem Verstärker 28 verbunden, der über ein Relais 29 einen
nicht mitgezeichneten Zündstromkreis schließt. Parallel zu der Abgriffstelle 4 ist
ein aus einem einstellbaren Widerstand 30 hestehendes Schwächungsglied geschaltet,
welches aber auch aus einem Kondensator od. dgl. bestehen kann. Mit Hilfe diese
Schawächungsgliedes 30 ist der Wärmeaufnahmewert der Zelle 1.4 einstellbar, so daß
hierdurch der Zeitpunkt derZündung verändert werden kann. Mit 31 ist eine empfangsoptik
bezeichnet, welche die ankommende 'ärmestrahlung. sofern sie parallel zur Achse
des Lufttorpedos auftritt auf die im Brennpunkt der Optik angeordnete Abfriffstelle
4 konzentriert. Ohne die Wirksamkeit der zelle 1, 4 zu beeinträchtigen, kann die
Batterie 27 auch in Wegfall kommen.
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Die bisher beschriebene. an die rotierende Kristalldetektorfotozelle
sich anschließende Anordnung kann z. B. auf einem Lufttorpedo angebracht sein, der
zum Schießen auf beweg liche Ziele, z. B. LUftfahrzeuge, diem. Diese Luftfahrzeuge
besitzen in dem Motor eine Wärmequelle, auf die der Lufttorpedo selbsttätig hingesteuert
werden soll. Gleichzeitig kann diese Wärmequelle auch zur Zündung der Sprengladung
Verwendung finden.
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Es soll nun zunächst der Fall betrachtet werden, daß sich der Lufttorpedo
geraden Weges auf das zu treffende ziel bewegt. Bekanntlich stellt der Motor eines
fliegenden Flugzeuges einer pulsierende Wärmequelle dar. Die von dieser Wärmequelle
ausgehende Infrarotstrahlung fällt demzufolge parallel zur Achse des Torpedos auf
die Empfangsoptik 31 auf und wird auf die Berührungsstelle 4 konzentriert.
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Die hierbei auftretende Wechselspannung wird in dem Verstärker 28
verstärkt, so daß bei einer genügend großen, con der Zelle 1, 4 aufgenommenen Intensität
das relais 29 anspricht und die Zündung einleitet. Die Zündung kann dabei durch
das Schwächungsglied 30 so eingestellt werden, daß die Explosion des Torpedos in
einem bestimmten Abstand vom Ziel. der beispielsweise 25 bis 75 m betragen kann.
erfolgt. Steht als Ziel einer ruhende Wärmestrahlung zur Verfügung, so muß diese
vor ihrem Auftreffen auf die Optik 31 moduliert werden. es sei nun weiterhin der
Fall betrachtet, daß der Lufttorpedo sich ohne Beeinflussung seiner Steuerung an
dem zu treffenden Ziel vorbeibewegen würde. Unter dieser Voraussetzung fällt die
von der Wärmequelle (Flugzeugmotor) ausgehende Strahlung nicht parallel zur Achse
des Torpedos, sondern unter einem gewissen Winkel auf die Optik 31. Dies hat eine
derartige Verlagerung des Brennpunktes der Optik zur Folge, daß jetzt die ankommenden
Wärmestrahlen bei einer Umdrehung der Zelle einmal z. B. auf die Abgriffstelle 5
konzeutriert werden, während die Abgriffstelle 4 völlig unbelichtet bleibt. Da die
Abgriffstelle 3 und der elektrisch mit dieser Abgriffstelle verbundene Kontaktarm
16 gleichsinnig und gleich schnell vom Motor 6 angetrieben werden so gibt die Zelle
1, 5 beim jedesmaligen Durchgang durch den Wärmestrahl einen Impuls üger ein ganz
bestimmtes Kontaktsegment. z. B. 17. auf den Übertrager 21. In nicht dargestellter
Weise sind an die Übertrager z i lìis 24 Steuermotoren für die Höhen- und Seitenrichtung
des Lufttorpedos angeschlossen, und
zwar derart, daß je zwei übertrager
einen Steuermotor beeinflussen. Der eine Übertrager bewirkt dabei eine Verstellung
der Steuerorgane in der einen, der andere Übertrager eine Verstellung der Steuerorgane
in der anderen Richtung. Es erfolgt also eine Art Herantasten des Lufttorpedos an
das zu treffende Ziel, denn je nach der Lage der Nbgriffstelle 5 im Raum beim Durchgang
durch den Wärmestrahl werden die Steuerorgane in einem ganz bestimmten Sinne beeinflußt.
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Selbstverständlich kann hierbei auch gleichzeitig eine Beeinflussung
der für Seite und Höhe vorgesehenen Steuerorgane erfolgen.
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Bisher ist der Steuervorgang beschrieben worden unter der Voraussetzung,
daß eine einzige außerhalb der Drehachse liegende Abgriffstelle vorhanden ist. Sind
zwei oder mehrere außerhalb der Drehachse liegende Al)griffstellen vorhanden, so
dient die am weitesten außerhalb liegende Zelle zur Grobsteuerung des zu steuernden
Gegenstandes, während die weiter nach der Drehachse zu liegende bzw. liegenden Zellen
die Feinsteuerung bewirken.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung
zur Steuerung eines bewegten Körpers beschränkt. Sie kann z. B. auch zur Einstellung
eines mit unsichtbaren Lichtstrahlen arbeitenden Lichtsprechgerätes auf eine Gegenstation
dienen, zwischen denen keine direkten Sichtmöglichkeiten bestehen. Die außerhalb
der Drehachse liegenden Abgriffstellen dienen dabei zur Einstellung des Lichtsprechgerätes
nach I-Iöhe und Seite, während die in der Drehachse liegende Al)griftstelle zum
Sprechen dient.
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Es ist für die Erfindung nicht wesentlich, daß zwischen die \iAtärmestrahlenempfänger
und die Steuermotoren elektrische Stromkreise eingeschaltet sind. Die gesamte Steuerung
kann auch mit rein mechanischen Mitteln, z. B. pneumatisch oder hydraulisch, erfolgen.
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Zweckmäßig ist es, die Wärmestrahlenempfänger oder die an sie angeschlossenen
Steuergeräte auf die Pulsationsfrequenz oder den Pulsationsfrequenzbereicb der Wärmeenergie
abzustimmen. Hierdurch kann erreicht werden, daß das zu steuernde Fahrzeug sich
z. B. nur auf Flugmotoren, die ja eine bestimmte Auspuffrequenz aufweisen, richtet,
nicht aber durch andere, in anderem Rhythmus pulsierende Wärmequellen, z. B. Blinkfeuer,
Lokomotivschornsteine od. dgl., abgelenkt wird. Die Abstimmung kann so vorgenommen
werden, daß die Steuerung nur auf eine Einzelfrequenz, bei Flugmotoren z. B. go
Hertz, anspricht oder aber, daß sie für ein bestimmtes Frequenzband empfindlich
ist. Dies letztere empfiehlt sich dann, wenn damit zu rechnen ist. daß die anzusteuernde
Wärmequelle während des Steuervorganges ihre Pulsationsfrequenz ändert. Diese Möglichkeit
besteht ja durchaus bei Flugmotoren, insbesondere bei dem schnellen Geschwindigkeits-
und Lagenwechsel. der in Kampfhandlungen und bei dem Versuche, dem verfolgenden
Torpedo zu entgehen, vorkommt.
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Die Abstimmung kann mit elektrischen. akustischen oder mechanischen
Mitteln erfolgen. Es können einfache Sehwingungskreise £Sperrkreise, Resonatoren,
Resonanzrelais) verwendet werden oder aber Siebketten, die einen definierten Durchlaßbereich
besitzen. Die Abstimmittel können einstellbar sein, so daß man sie vor oder durch
Ferneinstellung auch nach dem Start des Fahrzeuges den Pulsationen der anzusteuernden
Wärmequelle anpassen kann.
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Der Wärmestrahlenempfänger kann auch so ausgebildet werden, daß er
vorzugsweise auf Wärmestrahlen eines bestimmten Spektralbereiches anspricht. Hierdurch
wird die Selektivität weiterhin wesentlich erhöht und das Ansteuern falscher Wärmequellen
vermieden.
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Dieser Teil der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die verschiedenen
Wärmequellen, z. B. der Auspuff eines Flugmotors und der einer Lokomotive, Wärmestrahlen
verschiedenen Spektralsbereiches aussenden, da die Auspuffgase verschiedene chemische
Zusammensetzungen aufweisen. Die Abstimmung der Wärmestrahlenempfänger auf bestimmte
Speltralbereiche kann mit an sich bekannten Mitteln (Aufbau der Zellen. Vorsatzfilter)
erfolgen. die im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt sind.
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PATENTANSPROCHE I. Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung von Bewegungsvorgängen
nach Höhe und Seite und eines weiteren hiervon unabhängigen Vorganges unter Zuhilfenahme
einer Kristalldetektorfotozelle mit zwei oder mehr auf der Kristalloberfläche verteilten
Abgriffstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle um eine der Abgriffstellen
eine Drehbewegung ausführt.