DE1147515B

DE1147515B - Tracking device for sights of weapons to defeat fast moving targets

Info

Publication number: DE1147515B
Application number: DEB62386A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Sonnentag
Original assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Current assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Priority date: 1961-05-04
Filing date: 1961-05-04
Publication date: 1963-04-18

Description

Nachführeinrichtung für Visiere von Waffen zur Bekämpfung schnellbewegter Ziele Die Erfindung betrifft eine Nachführeinrichtung für Visiere von Waffen zur Bekämpfung schnell bewegter Ziele, insbesondere Visiere von Flugabwehrwaffen.Tracking device for sights of weapons to combat fast-moving weapons Objects The invention relates to a tracking device for sights of weapons for Combat fast moving targets, especially anti-aircraft weapon sights.

Bei bekannten Nachführeinrichtungen, die mit mechanischen Mitteln arbeiten, wird der Antrieb des Visiers über Rechengeräte gesteuert, in welche zu messende oder zu schätzende Größen eingegeben werden. Diese Nachführeinrichtungen können meist nicht von einer einzigen Person bedient werden und haben wegen der ihnen anhaftenden langen Richtzeiten, die durch die einzugebenden Größen erforderlich sind, Nachteile bei der Bekämpfung schnell bewegter Ziele.In known tracking devices with mechanical means work, the drive of the visor is controlled by computing devices, in which to quantities to be measured or to be estimated can be entered. These tracking devices can usually not be operated by a single person and have because of the They have long reference times that are required by the sizes to be entered are disadvantages of fighting fast moving targets.

Ferner wurden Zielvorrichtungen für Waffen zur Bekämpfung von Luftfahrzeugen bekannt, bei denen die Abkommpunkte im Visier durch die Vorhaltwerte nach Größe und Richtung für einen einzigen mittleren, durch den Schußbereich der Waffe hindurchgelegten geradlinigen Flugweg nur in Abhängigkeit von den Seiten- und Höhenwinkeln der Waffe dargestellt sind. Derartige Zielvorrichtungen erfordern außer den getrieblichen Mitteln für den Antrieb des Visiers einen hohen getriebetechnischen Aufwand in der Zielvorrichtung selbst. Der Schütze ist bei der Bedienung des Visiers dadurch belastet, daß er mehr als zwei Bedienungsorgane in rascher Folge zu betätigen hat und dabei unterschiedliche optische Anzeigen im Visier verfolgen muß.There were also sights for weapons to combat aircraft known, in which the departure points in sight by the lead values according to size and direction for a single central point passed through the firing range of the weapon straight flight path only depending on the side and elevation angles of the weapon are shown. Such aiming devices require besides the geared Means for driving the visor a high gear engineering effort in the Target device itself. The shooter is stressed when operating the sight, that he has to operate more than two controls in quick succession and at the same time must follow different visual displays in the visor.

Weiterhin ist es bekannt, Nachführeinrichtungen für Waffen zur Bekämpfung schnell bewegter Ziele mit getrennten Antrieben für die Lafette und das Visier oder dessen Einrichtungen zu versehen, wobei der Aufwand zur Synchronisierung der Antriebe erheblich ist. Diese Nachführeinrichtungen haben ferner den Nachteil, daß sie Kurvenkörper enthalten, die schwer mit der erforderlichen Genauigkeit herstellbar sind und bei hoher Abtastgeschwindigkeit ungenau arbeiten. Der Aufwand an getrieblichen Mitteln ist bei bekannten Nachführeinrichtungen dieser Art beachtlich hoch.Furthermore, it is known, tracking devices for weapons for fighting fast moving targets with separate drives for the mount and the sight or to provide its facilities, with the effort to synchronize the drives is substantial. These tracking devices also have the disadvantage that they have cam bodies included, which are difficult to manufacture with the required accuracy and at high scanning speed work imprecisely. The expenditure on drive means is considerably high in known tracking devices of this type.

Ein einfacher Aufbau für die Nachführeinrichtung eines Visiers einer Waffe zur Bekämpfung schnell bewegter Ziele, insbesondere für ein Visier einer Flugabwehrwaffe, das eine mechanische Einrichtung zur Nachbildung des Zielweges aufweist, ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß von einem einzigen Motor konstanter Drehzahl zwei Differentialgetriebe und außerdem ein Verteilergetriebe angetrieben sind, dessen zwei Ausgänge über stufenlos regelbare Getriebe mit den beiden anderen Eingängen der Differentialgetriebe verbunden sind, deren Ausgänge winklig zueinander angeordnete Spindeln antreiben, die das Visier dem Ziel nachführen, wobei der Antrieb des Visiers in an sich bekannter Weise über einen kardanisch gelagerten Teleskopstab erfolgt.A simple structure for the tracking device of a visor Weapon for combating fast-moving targets, in particular for a sight on an anti-aircraft weapon, which has a mechanical device for simulating the target path, results according to the invention in that two of a single constant speed motor Differential gear and also a transfer case are driven, its two outputs via continuously variable transmission with the other two inputs the differential gear are connected, the outputs of which are arranged at an angle to one another Drive spindles that track the sight to the target, with the drive of the sight takes place in a manner known per se via a gimbal-mounted telescopic rod.

Die stufenlos regelbaren Getriebe sind dabei als hydrostatische Getriebe ausgebildet, vorzugsweise als Getriebe der Axialkolbenbauart.The continuously variable transmissions are hydrostatic transmissions designed, preferably as a gear of the axial piston type.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung treiben die Ausgänge der Differentialgetriebe oder die Spindeln außer dem Visier eine Lafette oder den Sitz des Schützen an.According to a further development of the invention, the outputs of the differential gear drive or the spindles, in addition to the sight, a mount or the shooter's seat.

Die Wirkungsweise und der Aufbau der Nachführeinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig.l eine schematische Skizze in räumlicher Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der folgenden Figuren und zur Ableitung der geometrischen Beziehungen, Fig.2 eine schematische, vereinfachte, räumliche Darstellung eines Visiers mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer ebenen inverten Darstellung der Zielbahn, Fig. 3 die Draufsicht auf den Antrieb für die Nachführeinrichtung nach Fig.2 in vereinfachter Darstellung.The mode of operation and the structure of the tracking device is in the Drawing shown. It shows Fig.l a schematic sketch in a spatial representation to explain the mode of operation of the following figures and to derive the geometric Relationships, Figure 2 is a schematic, simplified, spatial representation of a Visor with a device for generating a planar inverted representation of the Target track, Fig. 3 shows the plan view of the drive for the tracking device Fig. 2 in a simplified representation.

In Fig. 1 ist vorausgesetzt, daß sich das Ziel, beispielsweise ein Flugzeug, auf einer horizontalen geradlinigen Bahn mit konstanter Geschwindigkeit vz bewegt. Die Geschwindigkeit des Ziels und die vom Ziel zurückgelegte Teilstrecke WZ bilden sich durch Inversion an einem Zentralpunkt B auf einer Ebene x - y als Vektor vz. oder gerade Teilstrecke W*Z* ab. Bei einer Zielflughöhe H; einem Abstand H* des Zentralpunktes B von der Abbildungsebene und einer Zielfluggeschwindigkeit vZ beträgt die Geschwindigkeit vZ= des Bildpunktes Z* Die Geschwindigkeit vZ läßt sich nach bekannten trigonometrischen Funktionen in die Komponenten vx# und vy. aufteilen.In FIG. 1 it is assumed that the target, for example an airplane, is moving on a horizontal straight path at a constant speed vz. The speed of the target and the partial distance WZ covered by the target are formed by inversion at a central point B on a plane x - y as a vector vz. or straight section W * Z *. At a target altitude H; a distance H * of the central point B from the imaging plane and a target flight speed vZ is the speed vZ = of the image point Z * The speed vZ can be broken down into the components vx # and vy according to known trigonometric functions. split up.

Dieser Sachverhalt wird dazu benutzt, die Bewegung des Zielstrahles BZ mit Hilfe eines mechanischen Modells darzustellen, um damit, im Anschluß an ein kurzzeitiges manuell gesteuertes Nachführen, ein selbsttätiges Zielfolgen zu ermöglichen. Auswanderungen des Ziels, die z. B. bei veränderlichem Zielkurs oder bei veränderlicher Geschwindigkeit des Ziels auftreten, werden durch manuelles Nachsteuern behoben.This fact is used to represent the movement of the target beam BZ with the aid of a mechanical model in order to enable automatic target following following a brief, manually controlled tracking. Emigration of the destination, which z. B. occur with a changing target course or at a changing speed of the target, are remedied by manual readjustment.

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine mechanische Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Die Strecke Zentralpunkt-Zielpunkt BZ ist stark verkürzt dargestellt. Die beiden Spindeln 1 und 2 sind mit regelbaren Drehzahlen nx und ny angetrieben. Sie schließen einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, ein und treiben je eine Gewindemuffe 3 und 4 an. Mit den Gewindemuffen 3, 4 sind starre Stäbe 5, 6 verbunden, welche in Bohrungen 7, 8 eines Körpers 9 axial verschiebbar gelagert sind. Eine der Gewindemuffen 3 erfährt durch die eingestellte Drehzahl nx der zugehörigen Spindel 1 eine Verschiebung, die mit der Geschwindigkeit vx. erfolgt, während die andere Gewindemuffe 4 analog durch die eingestellte Drehzahl ny auf die Geschwindigkeit vy. gebracht wird. Der Gleitstein 9 führt dabei eine Bewegung aus, deren Geschwindigkeit vz= der geometrischen Summe aus den Komponenten vx. und vy. entspricht. Am Körper 9 ist mittels eines Kardangelenkes 10 oder unter Zwischenschaltung weiterer getrieblicher Mittel ein biegesteifer Stab 11 aasgelenkt, der in einem Schubgelenk, das aus einem Rohr 12 und dem Stab 11 gebildet ist, axial verschiebbar ist. Das Schubgelenk ist um einen Zentralpunkt B mittels eines kardanischen Lagers 13 schwenkbar gelagert.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a mechanical device for carrying out the method. The distance from the central point to the target point BZ is shown greatly abbreviated. The two spindles 1 and 2 are driven with adjustable speeds nx and ny. They enclose an angle, preferably a right angle, and each drive a threaded sleeve 3 and 4. With the threaded sleeves 3, 4 rigid rods 5, 6 are connected, which are axially displaceable in bores 7, 8 of a body 9. One of the threaded sockets 3 experiences a shift due to the set speed nx of the associated spindle 1, which at the speed vx. takes place, while the other threaded sleeve 4 analogously by the set speed ny to the speed vy. is brought. The sliding block 9 executes a movement, the speed of which vz = the geometric sum of the components vx. and vy. is equivalent to. A rigid rod 11 is articulated on the body 9 by means of a universal joint 10 or with the interposition of further geared means, which rod is axially displaceable in a sliding joint which is formed from a tube 12 and the rod 11. The sliding joint is mounted pivotably about a central point B by means of a cardan bearing 13.

Am Rohr 12 kann das Visier 14, 15 befestigt sein oder über Parallellenker aasgelenkt sein. Werden nun die beiden Spindeln 1, 2 mit den Drehzahlen nx und nv derart angetrieben, daß der Zielstrahl BZ dem Ziel längs einer Teilstrecke WZ auf seiner Bahn folgt, dann wird diese Teilstrecke durch Inversion am Zentralpunkt vom Körper 9 auf der Ebene x - y in einer ebenen inverten Darstellung nachgebildet, die kongruent mit der Bewegung des Gelenkmittelpunktes des Kardangelenkes ist. Hält man nun die Drehzahlen n" und ny der Spindeln 1 und 2 konstant, so wird der Zielstrahl BZ im Ziel bleiben, bis dieses seinen Kurs oder seine Geschwindigkeit ändert, worauf durch geringfügige Korrektur der Drehzahlen n- -und ny erneut Zielfolge erreichbar ist.The visor 14, 15 can be attached to the tube 12 or articulated via parallel links. If the two spindles 1, 2 are now driven at speeds nx and nv in such a way that the aiming beam BZ follows the target along a section WZ on its path, this section is then inverted at the central point of the body 9 on the plane x - y in modeled on a flat inverted representation which is congruent with the movement of the joint center point of the universal joint. If you now keep the speeds n "and ny of the spindles 1 and 2 constant, the target beam BZ will remain in the target until it changes its course or speed, whereupon by slightly correcting the speeds n- and ny target sequence can be achieved again.

In Fig. 3 ist der Antrieb für die Nachführeinrichtung in der Draufsicht vereinfacht dargestellt. Ein Motor 50 gibt unabhängig von der Last eine konstante Abtriebsdrebzahl n, in ein Verteilergetriebe 51 ein. Das Verteilergetriebe, das in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann, weist einen Ausgang mit der Drehzahl n, des Motors 50 und zwei Ausgänge mit den Drehzahlen il - n, auf.-- Die Übersetzung il ist dabei in Abhängigkeit von der Drehzahl ne des Motors 50 wählbar. Die Drehzahlen il - ne werden in je ein stufenlos regelbares Getriebe 52, 53 eingegeben. Die regelbaren Getriebe 52, 53 können als hydrostatische Getriebe, vorzugsweise als hydrostatische Getriebe der Axialkolbenbauart, ausgebildet sein. Sie weisen Eingänge 54, 55 auf, durch welche der Richtschütze beispielsweise mittels eines Steuerknüppels die Ausgangsdrehzahlen der Getriebe 52, 53 regeln kann. Dabei wird in einem der Getriebe 52 eine Ausgangsdrehzahl ix - il - nc erzeugt, die proportional ist der nachzubildenden Komponente %x., der auf der Ebene x-y zu erzeugenden inverten Darstellung der Zielbahn, während im anderen Getriebe 53 eine Ausgangsdrehzahl iy - il - n@ erzeugt wird, die proportional der nachzubildenden Komponente vy. ist.In Fig. 3, the drive for the tracking device is shown simplified in plan view. A motor 50 inputs a constant output speed n i into a transfer case 51, regardless of the load. The transfer case, which can be designed in a manner known per se, has an output with the speed n of the motor 50 and two outputs with the speeds il - n, - the translation il is dependent on the speed ne des Motor 50 selectable. The speeds il - ne are each input into a continuously variable transmission 52, 53. The controllable transmissions 52, 53 can be designed as hydrostatic transmissions, preferably as hydrostatic transmissions of the axial piston type. They have inputs 54, 55 through which the gunner can regulate the output speeds of the gears 52, 53, for example by means of a control stick. An output speed ix-il-nc is generated in one of the gears 52, which is proportional to the component to be reproduced% x., The inverted representation of the target path to be generated on the plane xy, while in the other gear 53 an output speed iy - il - n @ is generated which is proportional to the component to be simulated vy. is.

Der bisher beschriebenen Anordnung ist ein Getriebe 56 nachgeschaltet. Das Getriebe 56 enthält zwei Differentialgetriebe 57, 58, deren Getriebegehäuse 59, 60 mit Tellerrädern 61, 62 verbunden sind, welche vom Motor 50 angetrieben sind. In eines der Differentialgetriebe, nämlich das Getriebe 57, wird außerdem die Drehzahl ix - il - nc eingegeben, während in das andere Differentialgetriebe, nämlich das Getriebe 58, die Drehzahl iy - il - nc eingegeben wird. Die Ausgänge der Differentialgetriebe treiben über Vorgelege 63, 64 die aufeinander senkrecht stehenden Spindeln 1, 2 mit den Drehzahlen nx und ny an. Die auf den Spindeln 1, 2 angeordneten Gewindemuffen 3, 4 bewegen sich dabei mit den Geschwindigkeiten vx. bzw. vy», welche Komponenten der nachgebildeten Zielgeschwindigkeit v". sind. Die beiden Komponenten werden, wie in Fig. 2 gezeigt wurde, durch Bildung der geometrischen Summe auf mechanischem Wege zum Geschwindigkeitsvektor vz. zusammengefaßt, wobei von den Gewindemuffen 3, 4 eine Einrichtung nach Fig. 2 zur Nachbildung der Zielflugbahn und zum Antrieb des Visiers angetrieben wird.The arrangement described so far is followed by a transmission 56. The gear 56 contains two differential gears 57, 58, the gear housings 59, 60 of which are connected to ring gears 61, 62 which are driven by the motor 50. The speed ix- il - nc is also input into one of the differential gears, namely the gear 57, while the speed iy- il - nc is input into the other differential gear, namely the gear 58. The outputs of the differential gears drive the spindles 1, 2, which are perpendicular to one another, at speeds nx and ny via countershafts 63, 64. The threaded sleeves 3, 4 arranged on the spindles 1, 2 move at the speeds vx. and vy », which are components of the simulated target speed v". The two components are, as was shown in FIG Device according to FIG. 2 for simulating the target trajectory and for driving the visor is driven.

Der gesamte Antrieb ist so ausgelegt, daß die Ausgänge der Differentialgetriebe 57, 58 oder die Spindeln 1, 2 außer dem Visier eine Lafette oder den Sitz des Schützen antreiben können.The entire drive is designed so that the outputs of the differential gear 57, 58 or the spindles 1, 2, in addition to the sight, a mount or the shooter's seat can drive.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Tracking device for the sight of a weapon for combating rapidly moving targets, in particular for the sight of an anti-aircraft weapon, which has a mechanical device for simulating the target path, characterized in that a single motor (50) of constant speed (n,) two differential gears (57, 58) and also a transfer case (51) are driven, the two outputs of which are connected via continuously variable gears (52, 53) to the other two inputs of the differential gears (57, 58), the outputs of which are spindles arranged at an angle to one another (1, 2), which track the sight (14, 15) towards the target, the sight (14, 15) being driven in a manner known per se via a cardanic telescopic rod (11, 12).

2. Establishment according to claim 1, characterized in that the continuously variable gears (52, 53) are designed as hydrostatic gears.

3. Device according to claim 2, characterized in that the outputs of the differential gears (57, 58) or the spindles (1, 2) drive a mount or the seat of the shooter in addition to the visor. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1095 529; VDI magazine no. 23/24 from 10 June 1944, pp. 309 to 320.