ES2301253T3 - Procedimiento y dispositivo para determinar el angulo de balanceo. - Google Patents

Abstract

Proceso para determinar el ángulo de balanceo en un cuerpo que puede ser lanzado (10), tal como un proyectil giratorio, un obús, un misil, etc., que puede ser lanzado desde un lanzador (1), utilizándose campos inducidos para establecer el ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado cuando sale del lanzador mediante la generación, como mínimo, de un campo de inducción en el lanzador y la detección del campo o campos de inducción en el cuerpo que puede ser lanzado, caracterizado porque se transmite una onda portadora polarizada desde el lanzador (1) al cuerpo que puede ser lanzado (10), porque la onda portadora polarizada transmitida es detectada en el cuerpo que puede ser lanzado con respecto al giro del cuerpo que puede ser lanzado, y porque la onda portadora polarizada transmitida detectada y el campo de inducción se analizan para establecer el ángulo de balanceo cuando el cuerpo que puede ser lanzado sale del lanzador, en el que el ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado en el momento del lanzamiento se determina en el cuerpo que puede ser lanzado basándose en el campo o campos inducidos, detectándose y contabilizándose los mínimos (figura 6) en la onda portadora polarizada transmitida desde el punto de lanzamiento e iniciándose una medición de tiempo en el momento del lanzamiento, y en el que para un primer mínimo detectado se establece, partiendo del ángulo de balanceo determinado en el momento del lanzamiento, si el mínimo corresponde a 0 o Pi radianes basándose en el campo o campos inducidos en el momento del lanzamiento.

Description

Procedimiento y dispositivo para determinar el ángulo de balanceo.

La presente invención se refiere a un proceso para determinar el ángulo de balanceo en un cuerpo que puede ser lanzado, tal como un proyectil giratorio, un obús, un misil, etc., que puede ser lanzado desde un lanzador, utilizándose campos inducidos para establecer el ángulo de balanceo de dicho cuerpo que puede ser lanzado cuando sale del lanzador mediante la generación, como mínimo, de un campo de inducción en el lanzador y la detección del campo o campos de inducción en el cuerpo que puede ser lanzado.

La invención puede aplicarse a todo tipo de proyectiles, misiles, etc., que son lanzados desde un tubo de disparo o de lanzamiento y que giran en su trayectoria. De manera más específica, la invención puede utilizarse con la denominada munición de fase final guiada, es decir, proyectiles que son disparados de manera convencional siguiendo una trayectoria balística hasta la proximidad inmediata del objetivo, donde reciben órdenes para la corrección necesaria. Debido al hecho de que el proyectil gira durante su trayectoria, su posición de balanceo debe ser determinada cuando se ejecuta la orden. En ausencia de elementos de determinación de la posición de balanceo, se produce un error en la corrección de la trayectoria.

Un dispositivo para determinar el ángulo de balanceo en un cuerpo que puede ser lanzado es conocido con anterioridad por el documento EP 0 319 649 A1. Se utiliza un campo inducido para establecer el ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado cuando sale del lanzador. El campo inducido se genera en el lanzador y es detectado en el cuerpo que puede ser lanzado. En el momento del lanzamiento, se considera que el ángulo de balanceo determinado en el cuerpo que puede ser lanzado tiene una precisión aceptable. No obstante, debido a que no se realiza ningún control de la velocidad de giro del cuerpo giratorio después del momento del lanzamiento, dicho cuerpo giratorio presenta el riesgo de la introducción inminente de una desviación no aceptable de la posición del ángulo de
balanceo.

Otro dispositivo para determinar el ángulo de balanceo es conocido con anterioridad por la patente sueca 465 794. En este caso, se monta un imán permanente en el cuerpo que puede ser lanzado que, cuando dicho cuerpo es lanzado desde el tubo de lanzamiento del lanzador, induce un campo en unas bobinas montadas en dicho tubo de lanzamiento. El ángulo de balanceo en el momento del lanzamiento puede determinarse mediante un proceso de señales adecuado. La información sobre dicho ángulo de balanceo y el tiempo que ha pasado desde el lanzamiento es enviada a través de un enlace de comunicaciones al cuerpo que puede ser lanzado que, con la ayuda de sistemas electrónicos integrados, calcula a partir de la misma la posición de giro en cuestión. Asumiendo que la velocidad de giro del cuerpo que puede ser lanzado puede ser prevista o determinada con gran precisión durante toda la trayectoria de vuelo de dicho cuerpo hasta un posible punto de corrección, el dispositivo conocido ofrece la posibilidad de calcular la posición de giro con una precisión que resulta aceptable en casos normales. No obstante, si la velocidad de giro que se aplica para calcular una posición del ángulo de balanceo se desvía con respecto a la velocidad de giro correcta, el error en la posición del ángulo de balanceo, especialmente cuando ha transcurrido un periodo de tiempo prolongado desde el lanzamiento, resultará inaceptable.

Asimismo, a efectos de determinar el ángulo de balanceo, resulta conocido por los documentos SE-B-463579 y SE-B-407714 establecer una comunicación entre el lanzador y el cuerpo que puede ser lanzado durante la trayectoria de dicho cuerpo que puede ser lanzado, mediante la transmisión de una onda portadora polarizada relacionada con el lanzador, siendo detectada dicha onda portadora polarizada transmitida en el cuerpo que puede ser lanzado con respecto a su dependencia de giro.

Un objetivo de la presente invención es obtener un proceso que ofrezca una gran precisión sin que ello implique una gran complejidad. Otro objetivo es obtener una comunicación sencilla entre el lanzador y el cuerpo que puede ser lanzado. Otro objetivo adicional consiste en obtener una solución sencilla al problema de diferenciar sin ambigüedad entre 0 y \Pi radianes.

Los objetivos de la invención se alcanzan mediante un proceso que se caracteriza porque se transmite una onda portadora polarizada desde el lanzador al cuerpo que puede ser lanzado, porque la onda portadora polarizada transmitida es detectada en el cuerpo que puede ser lanzado con respecto al giro de dicho cuerpo que puede ser lanzado, y porque la onda portadora polarizada transmitida detectada y el campo de inducción se analizan para establecer el ángulo de balanceo cuando el cuerpo que puede ser lanzado sale del lanzador, en el que el ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado en el momento del lanzamiento se determina en dicho cuerpo que puede ser lanzado basándose en el campo o campos inducidos, detectándose y contabilizándose los mínimos en la onda portadora polarizada transmitida desde el punto de lanzamiento e iniciándose una medición de tiempo en el momento del lanzamiento, y en el que para un primer mínimo detectado se establece, partiendo del ángulo de balanceo determinado en el momento del lanzamiento, si el mínimo corresponde a 0 o \Pi radianes basándose en el campo o campos inducidos en el momento del lanzamiento.

Alojando los elementos de detección de campo magnético en el cuerpo que puede ser lanzando, dicho cuerpo que puede ser lanzado es capaz de controlar independientemente su ángulo de balanceo basándose en la posición angular en el momento del lanzamiento y en la contabilización de los mínimos en una señal de onda portadora.

Controlando los mínimos y asociando los mismos al ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado cuando sale del lanzador, se obtiene una solución sencilla al problema de diferenciar sin ambigüedad entre 0 y \Pi radianes.

Un ángulo de giro específico \alpha para el cuerpo que puede ser lanzado en un instante t que sigue al instante t_{cero(n+1)} se determina a partir de

t = \alpha/360\cdot T,

en la que

2\cdot\Deltat = T,

\Deltat = t_{cero(n+1)} - t_{cero(n)} y

t_{cero(n)} representa el instante que sigue al momento del lanzamiento cuando se detecta el enésimo mínimo en la onda portadora polarizada.

A continuación se describirá la invención con mayor detalle, mediante una realización ilustrativa, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra partes de un lanzador en el que puede aplicarse la invención.

La figura 2 muestra un cuerpo que puede ser lanzado que tiene elementos de detección de campo magnético y que forma parte de la invención.

La figura 3 muestra un ejemplo de una parte electrónica destinada a formar parte del cuerpo que puede ser lanzado.

Las figuras 4a, 4b, 4c muestran ejemplos de tensiones que se producen en varias partes de la parte electrónica según la invención.

La figura 5 muestra la relación entre la dirección de una bobina que forma parte de los elementos de detección de campo magnético y los pulsos de tensión inducidos.

La figura 6a muestra un ejemplo de una señal transmitida por el transmisor.

La figura 6b muestra un desplazamiento de fase detectado en la señal transmitida según la figura 6a.

La figura 6c muestra un ejemplo de la intensidad de señal resultante en un receptor, basado en la señal según la figura 6a.

La figura 7 muestra el método de trabajo de un procesador que forma parte de la parte electrónica según la figura 3 para la ejecución de una señal de control.

El lanzador (1), que se muestra de manera parcial en la figura 1, comprende un tubo de lanzamiento o de disparo (2) que tiene una boca cónica (3). En el tubo de disparo están montados dos imanes permanentes (4) y (5) para generar campos de inducción perpendiculares al eje de simetría (6) del tubo de disparo en el interior de dicho tubo de disparo. Los imanes permanentes están dispuestos formando un ángulo de 90 grados entre sí. Una disposición alternativa de los imanes permanentes se ha indicado mediante las líneas discontinuas (7), (8) en la boca (3) del tubo de disparo. Al lanzador (1) también está conectado un transmisor (20), conectado además a una antena (9) para la transmisión de una señal de onda portadora polarizada.

La figura 2 muestra un cuerpo que puede ser lanzado (10) en forma de proyectil o similar destinado a quedar alojado, en posición de inicio, en el tubo de disparo (2) del lanzador. En la parte posterior de la antena se encuentra una antena de microondas (11) cuya función es recibir la señal transmitida por la antena (9). La antena de microondas (11) está conectada a un bloque electrónico (12) que se describirá con mayor detalle haciendo referencia a la figura 3. El cuerpo (10) aloja además una bobina (13), denominada bobina captadora, cuya función es detectar campos inducidos radialmente. Del mismo modo, la bobina (13) está conectada al bloque electrónico (12).

Formando parte del bloque electrónico (12) se encuentra un detector de fase (14), cuya entrada está conectada a la antena de microondas (11) y cuya salida está conectada a un procesador (15). El bloque electrónico contiene además un primer y un segundo circuitos de retención (16), (17) dirigidos hacia las entradas de un circuito de muestreo convencional (18). Las señales de salida de los circuitos de retención son enviadas al procesador (15), teniendo dicho procesador una salida de orden de control (19).

Un procedimiento de lanzamiento puede llevarse a cabo de la siguiente manera. Cuando el cuerpo o proyectil (10) pasa por los imanes (4) y (5) después del disparo, se inducen los pulsos de tensión (u_{1}) y (u_{2}) según la figura 4a, que muestra la tensión inducida en función del tiempo (t). Los valores pico de las tensiones se indican en este caso mediante (\hat{u}_{1}) y (\hat{u}_{2}), respectivamente.

Los circuitos de retención (16) y (17) mostrados en la figura 3 almacenan las tensiones inducidas, mostrándose en la figura 4b la tensión almacenada en el circuito de retención (16) y mostrándose en la figura 4c la tensión almacenada en el circuito de retención (17). La figura 5 muestra la relación entre la orientación de la bobina en el proyectil y las tensiones inducidas (u_{1}) y (u_{2}).

El ángulo de salida \alpha_{0} se calcula en el procesador (15) basándose en la relación:

\alpha_{0} = arc \ tan \ \hat{u}_{1}/\hat{u}_{2}.

Durante el procedimiento de lanzamiento, el transmisor (20) según la realización mostrada envía una onda portadora polarizada de campo E, por ejemplo, con una polarización vertical. La señal recibida en el proyectil (10) por la antena de microondas (11) se muestra en la figura 6a. La señal recibida se envía a un detector de fase (14), cuya señal de salida indica en principio los mínimos en la señal recibida. Una onda portadora rectificada imaginaria tendría la apariencia mostrada en la figura 6c, y puede anotarse matemáticamente como u = |\hat{u} \cdot sen \omega_{rot}\cdott|, donde \omega_{rot} se refiere al giro del proyectil. Esto constituye una ambigüedad con respecto a si el primer mínimo corresponde a 0 o \Pi radianes. Con la ayuda del ángulo de salida \alpha_{0} calculado según se ha descrito anteriormente, el procesador (15) determina si el primer mínimo corresponde a 0 o \Pi radianes. Con la ayuda de la señal de entrada proveniente del detector de fase (14), el procesador (15) mide el tiempo de giro del proyectil y ajusta el intervalo de reloj de un contador de giro (21). En el procesador (15) se muestra de manera esquemática un bloque (22) que, en cooperación con un oscilador (23), gestiona el ajuste del contador de giro (21). Una orden de control que es enviada, por ejemplo, mediante un desplazamiento de frecuencia de la onda portadora de la señal transmitida por el transmisor (20) y que es gestionada por un bloque de información de control (24), se convierte en un valor de tiempo equivalente del giro y se almacena en un comparador digital (25). Cuando el valor de tiempo del contador de giro alcanza el valor de tiempo almacenado en el comparador, se emite una señal de control en la salida de orden de control (19) del procesador (15) a efectos activar una o más cargas de control montadas en el proyectil, corrigiendo dichas cargas, al ser activadas, la trayectoria del proyectil. La magnitud de la corrección de la trayectoria puede ser modificada seleccionando el número de cargas de control que se activan de manera simultánea. Normalmente, una única carga permite obtener una corrección menor de la trayectoria que si se activan dos cargas de control adyacentes simultáneamente.

Si los pasos cero de la señal recibida se indican como t_{cero(n)}, donde n corresponde al enésimo paso cero, el tiempo entre el enésimo y el (n+1)ésimo pasos cero puede anotarse como \Deltat = t_{cero(n+1)} - t_{cero(n)} y el periodo T = 2\cdot\Deltat. De este modo, el tiempo que corresponde a \alpha puede expresarse como t = \alpha/360\cdotT.

Claims (2)

1. Proceso para determinar el ángulo de balanceo en un cuerpo que puede ser lanzado (10), tal como un proyectil giratorio, un obús, un misil, etc., que puede ser lanzado desde un lanzador (1), utilizándose campos inducidos para establecer el ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado cuando sale del lanzador mediante la generación, como mínimo, de un campo de inducción en el lanzador y la detección del campo o campos de inducción en el cuerpo que puede ser lanzado, caracterizado porque se transmite una onda portadora polarizada desde el lanzador (1) al cuerpo que puede ser lanzado (10), porque la onda portadora polarizada transmitida es detectada en el cuerpo que puede ser lanzado con respecto al giro del cuerpo que puede ser lanzado, y porque la onda portadora polarizada transmitida detectada y el campo de inducción se analizan para establecer el ángulo de balanceo cuando el cuerpo que puede ser lanzado sale del lanzador, en el que el ángulo de balanceo del cuerpo que puede ser lanzado en el momento del lanzamiento se determina en el cuerpo que puede ser lanzado basándose en el campo o campos inducidos, detectándose y contabilizándose los mínimos (figura 6) en la onda portadora polarizada transmitida desde el punto de lanzamiento e iniciándose una medición de tiempo en el momento del lanzamiento, y en el que para un primer mínimo detectado se establece, partiendo del ángulo de balanceo determinado en el momento del lanzamiento, si el mínimo corresponde a 0 o \Pi radianes basándose en el campo o campos inducidos en el momento del lanzamiento.

2. Proceso, según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de giro \alpha para el cuerpo que puede ser lanzado en un instante t que sigue al instante t_{cero(n+1)} se determina a partir de

t = \alpha/360\cdot T,

en la que

2\cdot\Deltat = T,

\Deltat = t_{cero(n+1)} - t_{cero(n)} y

t_{cero(n)} representa el instante que sigue al momento del lanzamiento cuando se detecta el enésimo mínimo en la onda portadora polarizada.