NO153816B - Anordning for oppsamling av fluider som slipper ut fra en neddykket kilde. - Google Patents

Description

Skuddledningsanlegg for fartøy.

Den foreliggende oppfinnelse angår et skuddledningsanlegg som skal anbringes ombord på et fartøy for å stille inn et våpen på fartøyet mot et mål som skal beskytes.

Et slikt skuddledningsanlegg innbefatter en sikteanordning ved hvis hjelp retning og avstand til målet kan måles, og videre en skuddlednings-kalkulator som på grunnlag av fra sikteanordningen leverte verdier for retning og avstand til målet samt øvrige nødvendige data som fartøyets orientering, fart og kurs, vindhastighet og vindretning, parallakse m.v., beregner de nødvendige data for innstillingen av det våpen på fartøyet hvormed målet skal beskytes. Sikteanordningen, som normalt ut-gjøres av en skuddlednings-radar, men som også kan tenkes å være av annen type,

f. eks. et laser-sikte, innbefatter et sikte som kan rettes mot målet ved at det kan dreies om minst én akse i forhold til fartøy-et. Er skuddledningsanlegget bestemt for mål i luften, må siktet dog være dreibart om to akser, som fortrinsvis står loddrett på hverandre. Ved en skuddlednings-radar utgjøres siktet av radaranleggets antennespeil, som således kan dreies om minst én akse, ved et skuddledningsanlegg for mål i luften minst to på hinannen loddrette akser, i forhold til fartøyet.

Ved et skuddledningsanlegg av denne art ønsker man som regel at radarantennen, efter å være rettet mot målet, automatisk skal følge dette, slik at radaranlegget kontinuerlig leverer skuddledningskalkulatoren data om avstand og retning til målet. Dette gjøres vanligvis på den måte at antennespeilet kan dreies om hver av sine dreieakser ved hjelp av en servomotor styrt av et signal som avhenger av avvikelsen mellom antennespeilets retning og retnin-

gen til målet. Ved et radaranlegg fås in-formasjon om avvikelsen mellom antennespeilets retning og retningen til målet ved at radaranlegget er forsynt med en strålingsfelt-veksling eller med et antennefelt som roterer langs en konisk flate, eller ved hjelp av flere samtidig arbeidende anten-nefelter med noe avvikende retninger, samtidig som radaranlegget ved sammenligning av amplitudene av de ekkoer som mottas fra målet i de forskjellige strålingsfelt-ret- , ninger, kan bestemme avvikelsen mellom antennespeilets retning og retningen til målet og frembringe tilsvarende signaler til å styre de servomotorer som dreier antennespeilet om dets to dreieakser, slik at disse servomotorer søker å dreie antennespeilet mot målet og dermed eliminere avvikelsen. Anordninger ved skuddlednings-radaranlegg for bestemmelse av avvikelsen mellom antennespeilets retning og retningen til et mål er velkjent i flere utførelser innen teknikken og vil derfor ikke bli be-skrevet nærmere her.

Ved den ovenfor beskrevne styring av servomotorene som dreier antennespeilet, kan antennen i prinsippet bringes til å følge målet. Ved et skuddledningsanlegg av denne art ombord på fartøy, og særlig dersom anlegget er bestemt for mål som beve-

ger seg i luften og med store hastigheter,

har det imidlertid vist seg å være praktisk talt umulig å følge målet nøyaktig og pålitelig på denne enkle måte. Dette henger sammen med at der dels som følge av. far-tøyets bevegelse, rulling, stamping og gi-ring, dels som følge av målets store bevegel-seshastighet vil oppstå store og med hensyn til såvel størrelse som retning raskt varierende avvikelser mellom antennespeilets retning og retningen til målet, så der ville kreves en meget stor forsterkning i de ovennevnte servostyrekretser for antennespeilet foråt dette skulle kunne bringes til å følge målet nøyaktig. Det signal som fås fra radarstasjonen og avhenger av avvikelsen mellom antennespeilets retning og retningen til målet, og som fås ved strålingsfelt-veksling eller på annen måte, kan imidlertid ikke få noen forsterkning, da det inneholder en forholdsvis stor støy-komponent som ville medføre en for stor utstyring og dermed fare for at antennen mister målet, dvs. at målet kommer uten-for antennens strålingsfelt. Videre vil støy-komponenten, dersom signalet får stor forsterkning, kunne forårsake overstyring av forsterkere og av servomotorene som dreier antennen. Ennvidere vil der oppstå øket slitasje på servomotoren og det mekaniske dreiesystem.

En mulig måte til i det minste delvis å løse dette problem ville være å plasere radarantennen på gyrostabilisert plattform slik at antennen ikke vil delta i fartøyets bevegelser, så disse ikke vil gi opphav til noen avvikelse mellom antenneretningen og retningen til målet med behov for tilsvarende kompensasjon ved hjelp av antennens dreiesystem. En slik gyrostabilise-ring av antennen blir imidlertid forholdsvis kostbar og komplisert.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe et skuddledningsanlegg for fartøy av den ovenfor om-talte art, hvor de berørte problemer med hensyn til siktets, det vil vanligvis si radar-antennens, automatiske forfølgelse av målet, er løst på en enkel og tilfredsstillende måte. Nærmere bestemt innbefatter således det foreliggende skuddledningsanlegg en sikteanordning, fortrinnsvis et radaranlegg, til å bestemme retning og avstand til et mål, og en skuddledningskalkulator innrettet til på grunnlag av de ved hjelp av sikteanordningen bestemte måldata å beregne de nødvendige data for innsiktning av et våpen for beskytning av målet, hvor sikteanordningen innbefatter et sikte, fortrinnsvis en radarantenne, som er dreibart om minst én akse i forhold til fartøyet ved hjelp av en servomotor, samt en automatisk målfølge-utrustning som innbefatter organer til å frembringe et signal som representerer vinkelforskj ellen om siktets dreieakse mellom siktets retning og retningen til målet, og som tilføres som styresignal til den servomotor som dreier siktet. Ifølge oppfinnelsen består det karak-teristiske ved anlegget i første rekke i at der på siktet er anordnet et vinkelhastig-hetsfølende gyroskop innrettet til å påvirkes av siktets vinkelhastighet om dets dreieakse og å avgi et dermed proporsjonalt signal, som er regenerativt tilbakekoblet til den servomotor som dreier siktet, og at skuddledningskalkulatoren er innrettet til på grunnlag av de av sikteanordningen bestemte måldata å beregne målets vinkelhastighet om siktets dreieakse og å frembringe et dermed proporsjonalt signal, som tilføres som et ytterligere styresignal til den servomotor som dreier siktet.

Ved hjelp av det signal fra det vinkel - hastighetsfølende gyroskop som påvirker servomotoren i form av en negativ tilbake-kobling, vil siktet bli stabilisert slik at dets retning i rommet ikke vil bli påvirket av fartøyets bevegelser. Ved hjelp av det signal som fås fra skuddledningskalkulatoren og er proporsjonalt med målets vinkelhastighet om siktets dreieakse vil siktet få en slik bevegelse at det automatisk følger målet om dette beveger seg i en konstant hastighet i en rettlinjet bane. Det signal som fås fra sikteanordningen og svarer til avvikelsen mellom siktets retning og retningen til målet, behøver således bare å be-virke forholdsvis små og langsomme kor-reksjoner av siktets retning på grunn av endringer i målets hastighet og retning, tilfeldige ytre forstyrrelser og unøyaktig-heter i de styringer av siktet som bevirkes av de to andre signaler, så det signal som fås fra sikteanordningen og er avhengig av avvikelsen mellom siktets retning og retningen til målet, ikke behøver å få noen stor forsterkning. Ved hjelp av oppfinnelsen fås der på enkel måte en nøyaktig og pålitelig forfølgelse av målet selv ved kraf-tige og raske bevegelser av fartøyet og ved store målhastigheter.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli be-lyst nærmere under henvisning til tegningen, som viser skjematisk som eksempel et skuddledningsanlegg i henhold til oppfinnelsen, hvor sikteanordningen utgjøres av en skuddledningsradar for luftmål hvis antennespeil kan stilles inn i høyderetnin-gen om en akse som er parallell med far-tøyets dekksplan, og i side-retningen om en akse som er parallell med fartøyets mastretning.

Det skuddledningsanlegg som er vist på tegningen, innbefatter en radarutrust-ning R som sender ut radarpulser og mot-tar radarekkoer, og som på normal måte er tilsluttet et antennespeil 1. Antennespeilet 1 er montert på enden av en arm 2, som er lagret i et stativ 3 slik at den kan dreies om en akse H, som antas å være parallell med fartøyets dekksplan. Stativet 3 er montert på en plattform 4, som er lagret slik i fartøyet at den kan dreies om en akse S som står loddrett på fartøyets dekksplan og dermed på aksen H, og som således er parallell med fartøyets mastretning. Z er en tenkt akse som står loddrett på så vel aksen H som antenneretningen, som er betegnet med A, på tegningen. Det skal bemerkes at alle disse akser S, H og Z er tenkte geometriske retninger i rommet bundet til fartøyet og antennesystemet, slik at retningen S alltid er parallell med far-tøysmasten, retningen H alltid er parallell med fartøyets dekksplan og loddrett på antenneretningen A, og retningen Z alltid er loddrett på så vel antenneretningen A, som retningen H. Antennearmen 2 kan svinges om aksen H ved hjelp av en servomotor Sl, mens plattformen 4 kan dreies om aksen S ved hjelp av en servomotor S2. Antennespeilet 1 kan således ved hjelp av de to servomotorer Sl og S2 stilles inn i så vel side- som høyderetning mot et mål M. Antenneretningen er på tegningen betegnet med A,, mens den sanne retning til målet er betegnet med A2. Til den mekaniske lag-ringsaksel for antennearmen 2 er der koblet en signalgiver 5, som til en skuddledningskalkulator 6 avgir et signal som representerer vinkelen x mellom antenneretningen A, og fartøyets dekksplan. Til plattformen 4 er der koblet en annen signalgiver 7, som er innrettet til å avgi til skuddledningskalkulatoren 6 et signal som representerer vinkelen a i fartøyets dekksplan mellom projeksjonen av antenneretningen A, på dekksplanet og en fast retning i dette. Vinkelen a betegner således antennens si-deinnstilling i forhold til fartøyet, mens vinkelen y. angir antennens høydeinnstil-ling i forhold til fartøyet, og hvis antennen er rettet mot målet M, vil disse to vinkler således angi retningen til målet i forhold til fartøyet. Radarutrustningen R er på konvensjonell måte innrettet til å bestemme avstanden til målet ved å måle tidsforskjellen mellom de utsendte radarpulser og de fra målet mottatte radarekkoer, og til å avgi et signal som representerer denne avstand L til skuddledningskalkulatoren 6. Ved hjelp av de verdier for vinklene o og x og avstanden L som tilføres skuddledningskalkulatoren 6, samt øvrige data som på konvensjonell måte tilføres skuddledningskalkulatoren, men ikke er nærmere vist på tegningen, og som ved-rører fartøyets orientering, fart og kurs, vindhastighet, vindretning og lignende, er skuddledningskalkulatoren på vanlig måte innrettet til å beregne de data som kreves for å stille inn et våpen mot målet M og til på hensiktsmessig måte — ikke nærmere vist på tegningen — å overføre disse data til våpenets innstillingsorganer. Tegningen viser bare de deler av skuddledningsanlegget som er av interesse for den automatiske forfølgelse av målet M med antennen 1 efterat denne på passende konvensjonell måte er rettet tilnærmelsesvis mot målet.

For denne forfølgelse av målet er antennespeilet 1 og radarutrustningen R forsynt med anordninger til strålingsfeltveksling eller lignende slik at radarutrustningen R kan måle avvikelsen mellom antenneretningen Aj og den sanne retning Aj til målet M. Ifølge oppfinnelsen er radar-utrustningen R innrettet til på grunnlag av de data for denne avvikelse som fås ved strålingsfeltveksling eller på annen, lignende måte, å frembringe et første signal som er proporsjonalt med vinkelavvikelsen 5y om aksen Z mellom antenneretningen Ax og retningen A, til målet M, og dette signal fra radarutrustningen R tilfø-res servomotoren S2 over en summerende forsterker 8. Det vil innses at

hvor 5S er vinkelavvikelsen mellom antenneretningen A, og målretningen A, målt om aksen S i projeksjon på et plan paral-lelt med fartøyets dekksplan. Det signal som tilføres forsterkeren 8 fra radarutrustningen R, er således proporsjonalt med altså vinkelavvikelsen mellom antenneretningen Ai og målretningen A2 om den til servomotoren S2 svarende dreieakse S for plattformen 4. Radarutrustningen er ennvidere innrettet til å frembringe et annet, tilsvarende signal proporsjonalt med vinkelavvikelsen (\ om aksen H mellom den sanne målretning A2 og antenneretningen A,, og dette annet signal tilføres servomotoren Sl over en summerende forsterker 9. De to signaler som tilføres servomotorene Sl og S2 fra radar-utrustningen R og er proporsjonale med vinkelavvikelsene 57 resp. 5h, påvirker servomotorene Sl og S2 slik at disse søker å dreie antennespeilet 1 i en slik retning at vinkelavvikelsene §z og

<\ blir eliminert, dvs. slik at antenneret-

ningen A, blir bragt til å falle sammen med den virkelige retning A2 til målet M.

Foråt denne følgestyring av antennen ikke skal behøve å ta hensyn til de avvikelser mellom antenneretningen Aj og retningen A2 til målet M som oppstår på grunn av bevegelsen av målet M, slik at de med h7 og fth proporsjonale signaler fra radarutrustningen R dermed ikke behøver å få for stor forsterkning — noe som er for-delaktig fordi disse signaler inneholder store støykomponenter — innbefatter anlegget ifølge oppfinnelsen to vinkelhastig-hetsfølende gyroskoper G7 og Gh der, som skjematisk vist på tegningen, er anordnet på antennespeilet 1 eller på en del som beveger seg sammen med dette, f. eks. antennearmen 2. Gyroskopet G7 er anordnet slik at det måler vinkelhastigheten av antennespeilet 1 om aksen X og avgir en med

denne vinkelhastighet

proporsjonal

spenning til den summerende forsterker 8 og dermed til servomotoren S2. Det innses

at den vinkelhastighet som måles av

dt

gyroskopet G7, er lik

hvor • er antennespeilets vinkelhastighet om aksen S. Det signal som avgis fra gyroskopet G7 til servomotoren S2 for plattformen 4, er således proporsjonalt med vinkelhastigheten for antennespeilet om den til servomotoren S2 hørende dreieakse S. Det annet gyroskop Gh er anordnet slik at det måler vinkelhastigheten av antennespeilet 1 om aksen H og avgir en med denne vinkelhastighet proporsjonal spenning til den summerende forsterker 9 og dermed til servomotoren Sl. De vinkelhastigheter resp. som måles av de to vinkel-hastighetsfølende gyroskoper G7 og Gh, stammer ikke bare fra de vinkelbevegelser som meddeles antennespeilet 1 ved hjelp av servomotorene Sl og S2, men også fra de vinkelhastighetskomponenter som meddeles antennespeilet om de to akser Z og H på grunn av fartøyets rulle-, stampe- og giringsbevegelser. Når fartøyet girer, får antennespeilet 1 f. eks. en viss vinkelhastighet om aksen S, som i henhold til det ovenstående påvirker gyroskopet Gz. Når fartøyet stamper eller ruller, får antennespeilet en viss vinkelhastighet om aksen H, som måles ved hjelp av gyroskopet Gh. Ved stamping og rulling får antennespeilet 1 dessuten, under forutsetning av at v, er forskjellig fra null, en viss vinkelhastighet om aksen Z, hvis størrelse avhenger av vinkelen mellom antenneretningen og den akse i horisontalplanet som fartøyet krenger om, samt av størrelsen av antennens ele-vasjonsvinkel x. De fra gyroskopene G7 og Gh avgitte signaler, som er proporsjonale med vinkelhastighetene og av antennespeilet 1, blir over forsterkerne 8 og 9 tilført servomotorene henholdsvis Sl og S2 på en slik måte at de virker som negative tilbakekoblinger. Disse to negative tilbakekoblinger samvirker for å drive servomotorene på en slik måte at antennespeilets vinkelhastigheter om aksene H og Z blir null, så antennespeilets retning A, blir fast i rommet uavhengig av fartøyets bevegelser hvis forsterkningen i tilbakekoblings-sløyfene kan betraktes som uendelig. Disse tilbakekoblingssløyfer kan uten ulempe få høy forsterkning så antenneretningen A, med stor nøyaktighet gjøres uavhengig av fartøyets bevegelser. Som det er normalt ved skuddledningsanlegg, er skuddledningskalkulatoren 6 innrettet til på grunnlag av tilførte data å beregne hastighetsvektoren vm for målet M, dvs. målets hastighet og bevegelsesretning. Ifølge oppfinnelsen er nu skuddledningskalkulatoren 6 dessuten innrettet til å beregne den til målets bevegelsesretning og fart svarende vinkelhastighet av målet M om aksen Z og å frembringe et signal som proporsjonalt med denne vinkelhastighet og som fra skuddledningskalkulatoren over forsterkeren 8 tilføres servomotoren S2. Det vil ses at det også i dette tilfelle gjelder at hvor

er målets vinkelhastighet om aksen S. Signalet fra skuddledningskalkulatoren 6 til servomotoren S2 er således proporsjonalt med målet vinkelhastighet om den til servomotoren S2 hørende dreieakse S. På tilsvarende måte er skuddledningskalkulatoren 6 innrettet til å beregne den til målets fart og. bevegelsesretning svarende vinkel-

hastighet av målet om aksen H og å frembringe et signal som er proporsjonalt med

denne vinkelhastighet

og som over forsterkeren 9 tilføres servomotoren Sl. Disse to signaler fra skuddledningskalkulatoren 6 styrer servomotorene Sl og S2 på en slik måte at disse meddeler antennespeilet de samme vinkelhastigheter og

om aksene henholdsvis Z og H,

hvorved antennen 1 automatisk bringes til å følge målet M dersom dette beveger seg med konstant hastighet i rettlinjet bane.

Takket være den kombinerte styring av servomotorene Sl og S2 i henhold til oppfinnelsen dels fra radarutrustningen R i avhengighet av vinkelavvikelsen mellom antenneretningen A, og retningen A2 til målet, dels fra de vinkelhastighetsfølende gyroskoper Gz og Gh i avhengighet av vinkelhastigheten av antennespeilet 1 om aksene Z og H samt dels fra skuddledningskalkulatoren 6 i avhengighet av målets vinkelhastighet om disse akser, får man på en enkel og forholdsvis billig måte en effek-tiv og pålitelig forfølgelse av målet ved hjelp av antennen 1 selv ved meget store og raske fartøysbevegelser og ved høye målhastigheter.

Som det fremgår av det ovenstående, utgjør samtlige signaler som tilføres servomotoren S2 for plattformen 4, mål for vinkler resp. vinkelhastigheter om aksen Z, mens servomotoren S2 dreier plattformen og dermed antennespeilet om aksen S. Da imidlertid i henhold til det ovenstående

og 5Z = cosxfi.., vil det innses at servomtoren S2 til tross for dette er istand til å dreie antennespeilet slik at vilkårene 5Z = 0 og blir oppfylt, hvis forsterkningen i servokretsen kan betraktes som uendelig stor. På grunn av faktoren cosx i samtlige signaler vil dog forsterkningen i den servokrets som inneholder servomotoren S2, variere med størrelsen av x, så det i visse tilfeller kan være hensiktsmessig eller nødvendig å la styresignalet for servomotoren S2 passere et forsterkerelement med forsterkningsfaktor Det bør bemerkes at tegningen bare skjematisk viser et anlegg i henhold til oppfinnelsen, og at den praktiske utform-ning av et slikt anlegg kan variere på en rekke punkter. F. eks. utgjøres skuddledningskalkulatoren 6 ofte av en elektronisk sifferregnemaskin, og i så fall er giverne 5 og 7 hensiktsmessig digitaler-givere som til skuddledningskalkulatoren 6 overfører verdiene av vinklene a og x direkte i num-merisk form. Herved vil skuddledningskalkulatoren 6 beregne størrelsene

og

i numerisk form, og disse numeriske

dt

verdier må derfor overføres til digital-ana-logomformere for å omdannes til analoge signaler som kan styre servomotorene Sl og S2. Det vil videre innses at oppfinnelsen også kan anvendes ved skuddledningsanlegg for overflatemål, hvor radarantennen 1 således bare er dreibar om en akse S, selv om oppfinnelsen i dette tilfelle er av noe mindre verdi på grunn av den forholdsvis lave hastighet mot overflatemål.

Claims (3)

1. Skuddledningsanlegg for fartøy, innbefattende en sikteanordning, fortrinnsvis et radaranlegg, til å bestemme retning (a, x) og avstand (L) til et mål (M), og en skuddledningskalkulator (6) innrettet til på grunnlag av de ved hjelp av sikteanordningen bestemte måldata å beregne de nødvendige data for innsiktning av et våpen for beskytning av målet, hvor sikteanordningen innbefatter et sikte (1), fortrinnsvis en radarantenne, som er dreibart om minst en akse (S) i forhold til far-tøyet ved hjelp av en servomotor (S2), samt en automatisk målfølge-utrustning som innbefatter organer til å frembringe et signal som representerer vinkelforskjellen (5S) om siktets dreieakse (S) mellom siktets retning (Al) og retningen (A2) til målet, og som tilføres som styresignal til den servomotor (S2) som dreier siktet, karakterisert ved at der på siktet (1) er anordnet et vinkelhastighetsfølende gyroskop (Gz) innrettet til å påvirkes av sik-

tets vinkelhastighet

om dets dreie-1 ILI r (! akse (S) og å avgi et dermed proporsjonalt signal, som er regenerativt tilbakekoblet til den servomotor (S2) som dreier siktet, og at skuddledningskalkulatoren (6) er innrettet til på grunnlag av de av sikteanordningen bestemte måldata å beregne må lets vinkelhastighet dt om siktets i dreieakse (S) og frembringe et dermed proporsjonalt signal, som tilføres som et ytterligere styresignal til den servomotor (S2) som dreier siktet.

2. Skuddledningsanlegg som angitt i påstand 1, hvor siktet (1) ved hjelp av to separate servomotorer (Sl resp. S2) er dreibart om to på hinannen loddrette akser (H, S), hvorav den ene (H) er parallell med fartøyets dekksplan og den annen (S) er parallell med fartøyets mastretning, og at den automatiske målfølgerutrustning innbefatter organer til å frembringe to signaler som representerer henholdsvis vinkelforskj ellen (8,,) mellom siktets retning (Al) og retningen (A2) til målet om siktets første dreieakse og vinkelforskj ellen (8Z) mellom siktets retning og retningen til målet om en tredje akse (Z), som er loddrett på så vel siktets retning som siktets første dreieakse (H), og at disse signaler tilføres som styresignaler til henholdsvis den servomotor (Sl) som dreier siktet om dets første dreieakse (H), og den servomotor (S2) som dreier siktet om dets annen dreieakse (S), karakterisert v e d at to vinkelhastighetsfølende gyroskoper (Gh, Gz) er slik anordnet på siktet (1) at det ene gyroskop (Gh) måler siktet vin kelhastighet dx dt om den første dreieakse (H) og avgir et dermed proporsjonalt sig- | nal, som er negativt tilbakekoblet til den servomotor (Sl) som dreier siktet om dets første dreieakse (H), mens det annet gyroskop (Gz) måler siktets vinkelhastighet d| (—) dt om nevnte tredje akse og avgir et dermed proporsjonalt signal, som er negativt tilbakekoblet til den servomotor (S2) som dreier siktet om dets annen dreieakse (S), samtidig som skuddledningskalkulatoren (6) er innrettet til på grunnlag av de av sikteanordningen bestemte måldata å beregne målets vinkelhastigheter resp. om siktet første dreieakse (H) og om den nevnte tredje akse (Z), samt å frembringe hermed proporsjonale signaler, som tilføres som ytterligere styresignaler til henholdsvis den servomotor (Sl) som dreier siktet om dets første dreieakse (H), og den servomotor (S) som dreier siktet om dets annen dreieakse (S).

3. Skuddledningsanlegg som angitt i påstand 2, karakterisert ved at det innbefatter et forsterkerelement med for- sterkningsf aktor hvor y. er vinke len mellom siktets retning og fartøyets dekksplan, for det totale styresignal som tilføres den servomotor som dreier siktet om dets annen dreieakse (S).