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Lenkverfahren für sich selbsttätig bewegende Körper mit mindestens
einer Zielsuchlenkphase Die Erfindung betrifft ein Lenkverfahren für sich selbsttätig
bewegende Körper, bestehend aus einer ungelenkten oder gelenkten Vorphase, insbesondere
einer Kommandolenkphase, und mindestens einer Zielsuchlenkphase, in der geringe
Abweichungen des Körpers von dem Kurs auf das zu erreichende Ziel selbsttätig korrigiert
werden. Durch die Korrektur der nach dem Start eines Körpers wahrgenommenen Abweichungen
von dem gewünschten Soll-Kurs wird bekanntlich die Treffgenauigkeit dieses Körpers
erhöht.
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Der Beginn einer derartigen Zielsuchlenkung ist, abgesehen von den
Eigenschaften des zu lenkenden Körpers, im wesentlichen von der Reichweite der verwendeten
Zielsucheinrichtung bestimmt. Die Reichweite einer Zielsucheinrichtung aber hängt
neben der Empfindlichkeit ihres Detektors und der vom Ziel abgestrahlten oder reflektierten
Strahlungsenergie vor allem von der Größe ihres Auffaßwinkels ab.
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Tun ist aber der Auffaßwinkel bei praktisch ausführbaren Zielsuchgeräten
mit technisch nutzbarer Reichweite so klein, daß zum Auffassen eines Zieles besondere
Einrichtungen vorzusehen sind, die eine Abtastbewegung der Zielsucheinrichtung ermöglichen.
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Abgesehen davon, daß derartige Einrichtungen sehr aufwendig sind und
sich ungünstigauf die Größe der Nutzlast auswirken, nimmt die Suchbewegung einen
wesentlichen Teil der Zeit in Anspruch, die für die Bahnkorrektur des Körpers benötigt
wird. Dies gilt insbesondere für Körper, die schnell sich
bewegende
Ziele auf einer möglichst geringen Bahnlänge mit möglichst schnellen Bahnkorrekturen
erreichen sollen.
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Um die Suchbewegung der Zielsucheinrichtung auf ein erträgliches Maß
einzuschränken, wird daher in aller Regel der Zielsuchlenkphase eine Kommandolenkphase
vorgeschaltet, damit der zu lenkende Körper möglichst genau auf Zielkurs in Zielnähe
gebracht wird.
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Bei einer Kommandolenkung nimmt aber die im wesentlichen von den Eigenschaften
der verwende-
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wachsender Zielentfernung ebenfalls ab, so daß auf eine Abtastbewegung der Zielsucheinrichtung
wiederum nicht verzichtet werden kann. Eine schnelle Bahnkorrektur ist- daher bei
kombinierter Kommando- und Zielsuchlenkung ebenfalls nicht möglich.
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Hier Abhilfe zu schaffen ist Aufgabe der Erfindung, gemäß der bei
einem Lenkverfahren für sich selbsttätig bewegende Körper, bestehend aus einer ungelenkten
oder gelenkten Vorphase, insbesondere einer Kommandolenkphase, und mindestens einer
Zielsuchlenkphase, die im Körper angeordnete, eine vorbestimmte Bezugsrichtung aufweisende
Zielsucheinrichtung beim Übergang von der Vorphase auf die Zielsuchlenkphase mit
ihrer Blickrichtung durch ein oder mehrere Kommandos auf das Ziel ausgerichtet wird,
um dieses erstmalig oder erneut zu erfassen.
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Auf diese Weise wird trotz Verwendung von herkömmlichen Zielsucheinrichtungen
mit geringem Auffaßwinkel der Übergang von der ungelenkten Phase auf die Zielsuchlenkphase
oder von der Kommando- auf die Zielsuchlenkphase mit geringstem Zeitverzug erzielt,
ohne daß hierfür komplizierte Abtasteinrichtungen verwendet werden müssen.
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Da sich durch das Verfahren nach der Erfindung die Zielsucheinrichtung
stark vereinfachen läßt, ist ein weiterer Vorteil in der Vereinfachung der Gesamtkonzeption
aller bekannten Lenksysteme mit Zielsuchlenkphase zu sehen.
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Wird das erfindungsgemäße Verfahren auf einen insbesondere ungelenkt
in Zielnähe gebrachten Körper angewendet, so ist für das die Zielsucheinrichtung
einstellende Kommando ein Leit- oder Lenkstand erforderlich, in dem das Kommando
in Abhängigkeit der von Körper und Ziel im Zeitpunkt des erstmaligen oder wiederholten
Überganges auf Zielsuchlenkung angenommenen, auf den Leitstand bezogenen Positionen
erzeugt und über eine Signalverbindung dem Körper übermittelt wird. Hierzu ist erforderlich,
daß sowohl in der Leitstelle als auch im Körper die Kenngrößen einer Referenzrichtung
gespeichert werden.
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Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine besonders hohe Störunanfälligkeit
aus, da es einem eventuellen Gegner annähernd unmöglich ist, im Augenblick der nach
der ungelenkten Vorphase kurzzeitigen Kommandoübertragung für die Einstellung der
Zielsucheinrichtung die Signalverbindung wirkungsvoll zu stören. Wird das erfindungsgemäße
Verfahren auf Körper angewendet, die durch Kommandolenkung in Zielnähe gebracht
werden, so wird das die im Körper angeordnete Zielsucheinrichtung einstellende Kommando
vorzugsweise in dem während der Kommandolenkphase benutzten Lenkstand erzeugt, und
zwar in Abhängigkeit von den während der Kommandolenkphase ermittelten Positionen
von Körper und Ziel in bezug auf den Lenkstand. Das die Zielsucheinrichtung einstellende
Kommando wird hier vorzugsweise über den bereits vorhande-
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Körper übertragen.
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Besonders einfach wird das Lenkverfahren nach der Erfindung, wenn
als vorausgehendes Kommandolenkverfahren das sogenannte Zieldeckungsverfahren angewendet
wird. Hier ist bekanntlich der Körper so zu lenken, daß er sich in jedem Augenblick
auf der Verbindungsgeraden - Visierlinie - zwischen Beobachter und Ziel befindet.
Wird nun die Bezugsrichtung der im Körper angeordneten Zielsucheinrichtung festgehalten,
so entspricht im Augenblick des Überganges von der Kommando- auf Zielsuchlenkung
die Stellgröße für die Zielsucheinrichtung dem Winkel, den die Visierlinie während
der Kommandolenkphase durchlaufen hat. Dieser Winkel ist am Ort des Lenkstandes
aber auch von dem auf das Ziel gerichteten Visier durchlaufen worden. Auf einfache
Weise ist also die Stehgröße für die Zielsucheinrichtung feststellbar und wird vorzugsweise
in Form eines elektrischen Signals über den Kommandokanal dem zu lenkenden Körper
übermittelt.
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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich aber ebensogut mit einem
vorausgehenden Leitstrahlverfahren kombinieren.
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Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der Beschreibung in
Verbindung mit der Zeichnung, in der das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt ist. Im einzelnen zeigt Fig. i einen Körper, der nach einem Kollisionskursverfahren
in ein Ziel gelenkt wird, Fig. a einen Körper, der nach dem Zieldeckungsverfahren
in ein Ziel gelenkt wird, Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Lenkstandes und Fig.
4 ein Blockschaltbild der in dem zu lenkenden Körper vorgesehenen Zielsuch- und
Regeleinrichtung.
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Im nachfolgenden wird als sich bewegender Körper ein Flugkörper i
betrachtet, der nach irgendeinem bekannten Verfahren in die Nähe eines Zieles 2
(Fig. i) gebracht worden ist. Dies kann beispielsweise auf einer ballistischen Flugbahn
oder aber, wie in Fig. i und 2 dargestellt, auf einer durch Kommandolenkung beeinflußten
Flugbahn erfolgt sein.
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Wird der Flugkörper i, wie in Fig. i dargestellt, nach einem Kollisionskursverfahren
in sein Ziel z gelenkt, so werden in einem Lenkstand 3 die dem Flugkörper zu übermittelnden
Lenkbefehle errechnet, die sich aus der Ziel- und Flugkörperortung ergeben.
Ein
derartiger Lenkstand weist, wie aus Fig. 3 zu ersehen, eine Einrichtung
30 zur Zielortung und eine Einrichtung 31 zur Flugkörperortung auf.
Die ermittelten Meßergebnisse werden einem Kommandorechner 32 zugeleitet, der das
dem Flugkörper zu übermittelnde Lenkkommando errechnet, welches in einer Codiervorrichtung
33 verschlüsselt und über einen Sender 34 dem Flugkörper zu geleitet wird.
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Zur Aufnahme der vom Lenkstand ausgesendeten Lenksignale ist indem
Flugkörper i ein Empfänger .4o (Fig. 4) vorgesehen, dem ein Decoder 41 zur Entschlüsselung
der Lenksignale nachgeschaltet ist. Die Lenksignale werden einem Flugkörperregelkreis
42 zugeleitet, der durch die Kästchen Flugkörperregeleinrichtung FR, Ruder
RF und Aerodynamik AF symbolisiert ist.
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Ferner weist der Flugkörper eine Zielsucheinrichtung 43 auf, die aus
einem Detektor einem Empfänger 45 und einer auf den Detektor einwirkenden Einstellvorrichtung
46 besteht. Über eine Leitung 47 erhält der Flugkörperregelkreis 42 die von der
Zielsucheinrichtung 43 erzeugten Lenkkommandos.
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Ist der Flugkörper auf Grund einer Kommandolenkung in Zielnähe zu
bringen, so ist der Flugkörperregelkreis 42 über eine Leitung 48 mit der Empfangseinrichtung
40/4i verbunden zur Aufnahme der von der Leitstelle ausgesendeten Lenkkommandos.
Diese Leitung entfällt, wenn der Flugkörper auf einer ballistischen Flugbahn in
Zielnähe zu bringen ist. Ferner kann die Einstelleinrichtung 46 der Zielsucheinrichtung
43 über eine Leitung 49 von der Empfangseinrichtung 40/4i, also vom Lenkstand 3
aus, beeinflußt werden.
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Die Zielsucheinrichtung 43 ist in bekannter Technik ausgeführt. Sie
kann beispielsweise eine Infrarot-Zielsucheinrichtung sein. Ihre Einstellung oder
die Einstellung ihres Gesichtsfeldes erfolgt in bekannter Weise, vorzugsweise durch
ein Nachführsystem lage- oder winkelgeschwindigkeitsgesteuert. Im übrigen werden
die Ausbildung des Lenkstandes, die Darstellung des die Zielsucheinrichtung einstellenden
Kommandos und die Form der Übertragung auf den Flugkörper nicht näher dargestellt
und beschrieben, da diese Dinge ebenfalls in bekannter Technik beliebig ausgeführt
werden können und insoweit nicht zur Erfindung gehören.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Das Ziel
2 bewegt sich beispielsweise längs einer Flugbahn 4, während der Flugkörper i nach
einem Kollisionskursverfahren, vgl. Fig. i, sich auf einer Flugbahn 5 dem Kollisionspunkt
6 nähert. Ist der Flugkörper i von dem Lenkstand 3 aus in die Nähe des Kollisionspunktes
6 gebracht worden, so wird in dem Lenkstand 3 die Stellgröße für die im Flugkörper
in geeigneter Weise angeordnete und in ihrer Lage während des Fluges stabilisierte
Zielsucheinrichtung 43 errechnet. In Abhängigkeit der ermittelten Positionen von
Ziel und Flugkörper wird der die Stellgröße verkörpernde Winkel « ermittelt, um
den die Zielsucheinrichtung in bezug auf eine beim Start des Flugkörpers eingestellte
Bezugsrichtung verschwenkt werden muß, damit sie auf das Ziel ausgerichtet ist.
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Im vorliegenden Fall entspricht diese Bezugsrichtung der Flugrichtung
5 des Flugkörpers zum Kollisionspunkt 6. Über den schon beschriebenen Kommandokanal,
vgl. Fig. 3 und 4., wird der Winkel a in geeigneter Form als Stellgröße für die
Zielsucheinrichtung 43 dem Flugkörper i übermittelt.
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Die Zielsucheinrichtung kann aber in jede beliebige Bezugsrichtung,
z. B. in die Bezugsrichtung 7, vor dem Start des Flugkörpers eingestellt werden.
In diesem Fall besteht die Stellgröße aus dem Winkel a und dem bekannten Winkel
zwischen Bezugsrichtung 7 und Flugrichtung 5.
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Bei den in F i g. i dargestellten Verhältnissen errechnet sich der
Winkel a zu
wobei Ri die Strecke Lenkstand-Flugkörper, R2 die Strecke Lenkstand-Ziel, der Winkel
ß der von den Strecken R1 und R2 eingeschlossene Winkel ist.
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Beim Zieldeckungsverfahren (Fig.2) dagegen wird während der Kommandolenkphase
der Flugkörper i von dem Lenkstand 3 aus auf Zieldeckungskurs gehalten, d. h., in
jedem Zeitpunkt der Kommandolenkphase entspricht die Richtung der Sichtlinie »Flugkörper-Ziel«
der Richtung der Sichtlinie »Lenkstand-Ziel«. Das Ziel 2 bewegt sich hier ebenfalls
längs einer Zielbahn 4, während der Flugkörper i sich längs einer Flugbahn 22 bewegt.
In Fig. 2 sind lediglich die Sichtlinie 20 zum Ziel 2 beim Start des Flugkörpers
und die Sichtlinie 2o' zum Punkt 2' des Zielweges im Augenblick des Überganges von
der Kommandolenkphase auf die Zielsuchlenkphase dargestellt.
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Die in den Flugkörper i in geeigneter Weise eingebaute Zielsucheinrichtung
43 ist hier auf eine Bezugsrichtung 21 ausgerichtet, die vor dem Start des Flugkörpers,
vorzugsweise in Richtung der Sichtlinie 2o eingestellt und während der Koanmandolenkphase
beispielsweise durch eine Kreiselvorrichtung in ihrer Lage festgehalten wird. Erfolgt
die Lenkkommandogabe am Lenkstand 3 in Abhängigkeit der Einstellage eines auf das
Ziel ausgerichteten, hier nicht dargestellten Visiers. so ist dieses Visier ständig
auf das sich längs der Zielbahn 4 bewegende Ziel 2 gerichtet.
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Während der Flugkörper i sich längs der Flugbahn 22 bewegt, durchläuft
das Visier bei den in Fig. 2 dargestellten Verhältnissen den Winkel a. Dieser Winkel
a entspricht aber dem Winkel a', um den die Zielsucheinrichtung 43 gegenüber der
beim Start eingestellten Bezugsrichtung verschwenkt werden muß, um mit ihrer Achse,
also ihrer Blickrichtung, auf das Ziel :2 ausgerichtet zu sein.
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Ist dagegen die Ausrichtung der Zielsucheinrichtung beim Starten des
Flugkörpers auf eine beliebige Referenzrichtung 23 erfolgt, die einen Winkel a mit
der Sichtlinie 2o einschließt, so muß beim Einstellen der Zielsucheinrichtung die
Differenz
der Winkel zwischen der Sichtlinie 2o beim Start und der
Referenzrichtung 23 berücksichtigt werden. Der Winkel cy wird am Ort des Lenkstandes
3 in an sich bekannter Weise ermittelt und in ein elektrisches Signal umgeformt,
das vorzugsweise über den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Kommandokanal dem zu
lenkenden Flugkörper i übermittelt wird.
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| hetrachtete LenKStan4 3 beweglich ausge#ildei setn. |
Im Lenkstand ist dann lediglich eine Einrichtung zur Speicherung der Kenngrößen
einer Referenzrichtung zu Beginn des Lenkvorganges vorzusehen. Diese Referenzrichtung
sollte mit der Referenzrichtung der Zielsucheinrichtung im startbereiten Flugkörper
zweckmäßigerweise übereinstimmen.