Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen

Abstract

 Eine Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen, insbesondere bei Kampfpanzern. Es wird durch einen mit der Waffe (1) fest verbundenen Kollimator (7) ein von einer optischen Prüfmarke ausgehendes Lichtbündel erzeugt. Der Kollimator (7) wird so vor dem Objektiv der Visiereinrichtung (6) angeordnet, daß das Lichtbündel auf einen vor dem Okular der Visiereinrichtung (6) in der Bildebene angeordneten positionsempfindlichen, optoelektronischen Meßsensor (8) auftrifft. Der Meßsensor ist über eine elektronische Auswertevorrichtung (9) mit einem Auswerterechner (10) verbunden. Von einer Programmsteuervorrichtung (12) wird über einen Multifunktionsgenerator (13) ein vorgegebenes Richtsignal erzeugt und dem Feuerleitsystem (4) zugeführt. Der Auswerterechner (10) ist an das Feuerleitsystem (4) angeschlossen. Im Auswerterechner (10) werden vorgegebene primäre Soll-Werte der Feuerleit- und Richtdaten einerseits mit vom Feuerleitsystem ermittelten und dem Auswerterechner (10) zugeführten sekundären Soll-Werten und andererseits mit dem vom Meßsensor (8) gelieferten Ist-Werten über die Stellung der Waffe (1) verglichen.

Beschreibung

[0001] Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen.

[0002] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen, bei denen die Waffe einer Visiereinrichtung nachgeführt wird, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer optischen Prüfmarke, welche durch die Visiereinrichtung hindurchprojiziert wird. Bei Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen können mechanisch oder elektrisch bedingte Störfaktoren auftreten, die beispielsweise den exakten Synchronlauf der Bewegung der Visierlinie mit der Bewegung der Waffe beeinträchtigen. Die auftretenden Fehler können einerseits durch die elektrischen Einrichtungen des Feuerleitsysteuis, beispielsweise den Feuerleitrechner und die Eingabeeinheiten, bedingt sein, sie können aber auch aufgrund von Störungen in den optischen und mechanischen Einrichtungen des Feuerleitsystems, beispielsweise der Richtvorrichtung, die Visiereinrichtung, der Nachführ-und Stabilisiervorrichtungen, auftreten. Es ist daher erforderlich, das gesamte Feuerleitsystem nach der Herstellung und später in bestimmten Zeitabständen zu überprüfen.

[0003] Zur Uberprüfung von Gleichlaufabweichungen zwischen der optischen Visiereinrichtung und der Waffe ist es beispielsweise bekannt, vor der Visiereinrichtung innerhalb des Elevationsbereiches der Visierlinie in mindestens zwei bestimmten Winkelstellungen Meßkameras anzuordnen, wobei mit einem Fadenkreuzprojektor in der Brennebene der Meßkameras auf zwei senkrecht zueinander stehenden Fotodioden-Zeilen optische Strichmarken abgebildet werden, durch deren Lageabweichung von einer Soll-Stelle eine Aussage über den Gleichlauffehler gemacht werden kann. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß nur für zwei eng begrenzte Winkelbereiche Meßaussagen gewonnen werden können und keine kontinuierliche Ausmessung des gesamten Elevationsbereiches möglich ist. Weiterhin wird durch dieses Verfahren nicht das gesamte Feuerleitsystem einschließlich der elektrischen Einrichtungen überprüft, und es ist keine dynamische Vergleichsmessung möglich, bei der nicht nur einzelne Meßpunkte, sondern ganze fortlaufende Richtvorgänge ausgemessen werden.

[0004] Bei einer anderen bekannten Einrichtung (DE-OS 2951108) wird an der Waffe ein Spiegel angeordnet, der ein von einer in der Visiereinrichtung angeordneten optischen Prüfmarke ausgehendes Lichtbündel reflektiert. Das Reflexionsbild wird mit der Prüfmarke im Okular zur Deckung gebracht. Die Visiereinrichtung und die Waffe werden anschließend im Elevationsbereich durchfahren, und die Abweichung des Reflexionsbildes in Höhe und Seite wird gemessen. Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung ist die schwere Handhabung des voluminösen Spiegels an der Waffe, der empfindlich gegen Beschädigungen ist. Weiterhin liefert auch diese Einrichtung nur einzelne Meßpunkte, so daß eine dynamische Vergleichsmessung nicht möglich ist, und es wird nicht das ganze Feuerleitsystem überprüft.

[0005] Schließlich ist eine Einrichtung zur Überprüfung von Gleichlaufabweichungen zwischen einer optischen Visiereinrichtung und einer Waffe bekannt (DE-OS Nr. 32 19 916), die einen vor dem Okular der Visiereinrichtung anbringbaren Fadenkreuzprojektor und eine in der Visierlinie der Visiereinrichtung lösbar befestigbare, in Höhe und Winkel justierbare, der Schwenkung der Visierlinie nachführbare Kollimator-Meßkamera aufweist, wobei an der Waffe und an der Kollimator-Meßkamera jeweils ein elektrischer Neigungsgeber zur Abgabe eines dem jeweiligen Schwenkwinkel entsprechenden Signals angeordnist ist. Zur Durchführung von Vergleichsmessungen wird mittels des Fadenkreuzprojektors eine optische Prüfmarke vor dem Okular der Visiereinrichtung erzeugt und das Bild der Prüfmarke von der Kollimator-Meßkamera empfangen, es wird die Schwenkachse der Kollimator-Meßkamera parallel zur Schwenkachse der Waffe eingestellt, und es werden anschließend die Visiereinrichtung und die Waffe im Elevationsbereich durchfahren, wobei die Kollimator-Meßkamera der Waffe nachgeführt wird, und die Abweichung des Bildes der Prüfmarke in Höhe und Seite von vorgegebenen Werten in der Kollimator-Meßkamera gemessen wird.

[0006] Auch mit dieser bekannten Einrichtung sind dynamische Vergleichsmessungen nur bedingt möglich, und es wird nicht das gesamte Feuerleitsystem überprüft. Weiterhin ist die Einrichtung in Aufbau und Einsatz noch relativ kompliziert aufgebaut, da außer der Kollimator-Meßkamera noch eine besondere Halterungsvorrichtung für die Kollimator-Meßkamera benötigt wird, welche ein Nachführen erlaubt und eine eigene Nachführvorrichtung mit sowohl an der Kollimator-Meßkamera als auch an der Waffe angeordneten elektrischen Neigungsgebern vorhanden sein müssen. Diese Vorrichtungen können auch Ursache für zusätzliche systematische Fehlerquellen sein.

[0007] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß Vergleichsmessungen durchführbar sind, die einerseits das ganze Feuerleitsystem in die Überprüfung einbeziehen, so daß beispielsweise festgestellt werden kann, ob ein auftretender Fehler bereits durch die elektrischen Einrichtungen des Feuerleitsystems oder erst durch die optischen und mechanischen Einrichtungen der Visiereinrichtung und der Richtvorrichtung bedingt ist und die andererseits dynamische Vergleichsmessungen erlauben, also den direkten Vergleich von Soll-Werten und Ist-Werten bei fortlaufenden Richtvorgängen. Weiterhin sollte die Einrichtung möglichst klein und kompakt ausführbar sein, so daß die durchzuführenden Überprüfungen auch später im Einsatz mit geringem Aufwand ausgeführt werden können. Ferner sollte es möglich sein, auch bei dynamischen Meßverfahren beliebige feste oder variable Werte, beispielsweise über erforderliche Aufsatz-und Vorhaltwinkel, im Zusammenhang mit bestimmten vorgegebenen Bewegungen des Zieles einerseits und bei einer beispielsweise an einem Kampfpanzer angeordneten Waffe des Kampfpanzers andererseits, vorzugeben. Es sollte möglich sein, auch komplizierte Richtvorgänge, die hierbei auftreten können, zu simulieren, d.h. die entsprechenden Ricntsignale künstlich zu erzeugen und die vom Feuerleitsystem gelieferten Feuerleit- und Richtdaten sowie die daraus resultierenden Hichtbewegungen der Waffe zu überprüfen.

[0008] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den nerkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

[0009] Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

[0010] Wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wird, ist es mit der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, das gesamte Feuerleitsystem in einer dynamischen Vergleichsmessung zu überprüfen, wobei einerseits der Parallellauf der Visierlinien von Waffe und Visiereinrichtung in Höhe und Seite, unter Berücksichtigung der vom Feuerleitsystem erzeugten ballistischen Aufsatz- und Vorhaltsignale, überprüft wird und weiterhin festgestellt werden kann, ob bereits die vom Feuerleitsystem gelieferten Soll-Werte für die Richtbewegungen richtig waren. Bei den bisher bekannten Verfahren war zwar eine Ablage der Ist-Werte von den vom Feuerleitsystem gelieferten Soll-Werten zumindest punktweise recht genau feststellbar, es konnte aber nicht überprüft werden, ob der vom Feuerleitsystem vorgegebene Soll-Wert überhaupt richtig war.

[0011] Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit geringem technischen Aufwand aufgebaut werden. Die Halterungen zwischen Kollimator und Waffe einerseits und zwischen Meßsensor und Visiereinrichtung andererseits können mechanisch einfach aufgebaut sein, und es sind keine besonderen Nachführeinrichtungen notwendig. Der Auswerterechner kann sowohl als Analog-Rechner als auch als Digital-Rechner aufgebaut sein. Es kann hier auch, wenn jeweils nur bestimmte, genau vorgegebene Abläufe überprüft werden sollen, ein Mikroprozessor verwendet werden, so daß die elektrischen Teile der Einrichtung außerordentlich klein und kompakt aufgebaut werden können. Die aufgrund der Vergleichsmessung erhaltenen Meßdaten können angezeigt oder auch in Form von Kurven ausgedruckt werden, so daß ein sofortiger Überblick über den Ablauf des gesamten Richtvorganges erhalten wird.

[0012] Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere geeignet zur Überprüfung des Feuerleitsystems an einem Kampfpanzer bezüglich von Gleichlaufabweichungen zwischen dem Periskop und der Waffe. Es sind aber auch andere Anwendungsarten möglich.

[0013] So können beispielsweise mit einer Einrichtung auch Systeme überprüft werden, bei denen mehrere Waffen, beispielsweise bei Artillerieeinheiten, von einem Richtgerät aus über ein Feuerleitsystem gesteuert werden. Weiterhin können auch beispielsweise die Feuerleitsysteme zweier verschiedener Kampfpanzer miteinander verglichen werden.

[0014] Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung näher erläutert.

[0015] In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Einrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit dem Feuerleit- und Richtsystem eines Kampfpanzers;

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die Anordnung der optischen Teile der Einrichtung nacn Fig. 1 am Turm des Kampfpanzers;

Fig. 3 in einer grafischen Darstellung das Bild einer Richtbewegung zum Vergleich der Ist-Werte mit den vorgegebenen Soll-Werten.

[0016] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schaltbild einer Einrichtung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an einem Feuerleitsystem für einen Kampfpanzer sind zur besseren Unterscheidung elektrische Verbindungen mit durchgezogenen Linien, mechanische Verbindungen mit gestrichelten Linien und optische Verbindungen mit Wellenlinien dargestellt.

[0017] An der am Turm 2 eines Kampfpanzers angeordneten Hauptwaffe 1 ist ein Kollimator 7 über eine mechanische Halterung 7.4 befestigt. Der Kollimator 7 erzeugt eine optische Prüfmarke 7.1, von der ein Lichtbündel 7.3 durch das Kollimator-Objektiv 7.2 als Parallelstrahlenbündel abgegeben wird. Der Kollimator 7 ist so angeordnet, daß das Lichtstrahlenbündel 7.3 durch das Objektiv 6.1 des Periskops 6 und über die Umlenkspiegel 6.2 dem Okular 6.3 zugeführt wird und dort austritt. Vor dem Okular 6.3 des Periskops 6 ist ein positionsempfindlicher, optoelektronischer Meßsensor 8 angeordnet mit einem Objektiv 8.1 und einem hochauflösenden Sensorenfeld 8.2, das beispielsweise als Fotodioden-Array ausgebildet sein kann. Mit dem positionsempfindlichen, optoelektronischen Meßsensor 8 kann die Position des Bildes der Prüfmarke 7.1 auf dem Sensorenfeld 8.2 genau ausgemessen werden, und es wird ein entsprechendes elektrisches Signal einer elektrischen Auswertevorrichtung 9 zugeführt. Die elektrische Auswertevorrichtung 9 ist mit einem Auswerterechner 10 verbunden. Mit diesem Teil der Einrichtung kann im Auswerterechner bereits festgestellt werden, wie weit die Ablage des Bildes der Prüfmarke auf dem Sensorenfeld von einem vorgegebenen Soll-Wert ist. Die Einrichtung weist weiterhin eine mit dem Auswerterechner gekoppelte Programmsteuervorrichtung 12 auf, die einen eigenen Prüfrechner enthalten kann und mittels der in Abhängigkeit von für die vorgesehene Vergleichsmessung vorgegebenen Soll-Daten ein Steuersignal erzeugt wird, welches ein Multifunktionsgenerator 13 bekannter Bauart ansteuert, der ein Richtgeschwindigkeitssignal erzeugt, welches über einen Modulator 14 dem Feuerleit-und Richtsystem 4 des Kampfpanzers zugeführt wird. Es sind weiterhin eine Eingabevorrichtung 13 vorhanden, mittels der sämtliche Soll- und Vorgabewerte einerseits dem Auswerterechner 10 und andererseits dem Feuerleit-und Richtsystem 4 des Kampfpanzers zugeführt werden können. Weiterhin sind besondere Eingabevorrichtungen vorgesehen, nämlich eine Eingabevorrichtung 15 für eine bestimmte Ausgangsstellung des Turmes 1, deren Ausgangssignal über einen Modulator 16 direkt dem Feuerleit- und Richtsystem zugeführt wird sowie eine Eingabevorrichtung 17 für einen bestimmten Kantwinkel des Kampfpanzers, deren Ausgangssignal ebenfalls über einen Modulator 18 dem Feuerleit- und Richtsystem 4 zugeführt wird.

[0018] Am Feuerleit- und Richtsystem 4 sind manuelle Eingabevorrichtungen 5 vorgesehen für direkte Einstellungen und Eingaben am Feuerleitsystem.

[0019] Der Auswerterechner 10 ist an einen Drucker 11 und eine Anzeigevorrichtun 12 angeschlossen.

[0020] Der Verlauf einer dynamischen Vergleichsmessung an einem Kampfpanzerturm, der sich beispielsweise noch auf dem Prüfstand befinden kann, erfolgt nun in folgenden Schritten:

1. Es wird eine bestimmte Übung festgelegt, beispielsweise die Verfolgung eines sich im Gelände auf einer bestimmten Bahn bewegenden Zieles, auf das die Waffe bei einer vorgegebenen Bewegung des Kampfpanzers ausgerichtet werden soll. Es werden von der Eingabevorrichtung 13 die entsprechenden Werte in den Auswerterechner und das Feuerleit- und Richtsystem eingegeben;

2. Es werden am Feuerleitsystem 4 über die Einrichtungen 5 manuell bestimmte Werte über Entfernungen, die Munitionssorte, die Windrichtung etc. eingegeben, die auch im praktischen Fall von der Besatzung direkt in das Feuerleitsystem eingegeben werden;

3. Es werden nun vom Multifunktionsgenerator 13, gesteuert durch die Programmsteuervorrichtung 12, Richtgeschwindigkeitssignale aufgrund der Soll-Daten über die Bewegung des Zieles erzeugt und dem Feuerleit- und Richtsystem 4 zugeführt. Hierbei werden von den Vorrichtungen 15 und 17 weitere Signale erzeugt, die in simulierter Form Aussagen über die Turmstellung und den Kantwinkel des Kampfpanzers machen, und dem Feuerleit- und Richtsystem 4 zugeführt;

4. Das Feuerleit- und Richtsystem 4 erzeugt nun aus den eingegebenen Daten die entsprechenden Feuerleit- und Richtdaten des Systems und liefert sie an den Auswerterechner 10. Diese Daten werden im Folgenden als "sekundäre Soll-Werte" bezeichnet und im Auswerterechner mit den dort vorgegebenen "primären Soll-Werten" verglichen;

5. Es wird überprüft, ob diese sekundären Soll-Werte, die das Feuerleitsystem liefert, richtig sind bzw. wie weit ihre Ablage von den primären Soll-Werten ist.;

6. Es werden nun aufgrund des angegebenen Hichtgeschwindigkeitssignals über die Richtvorrichtung 3 die entsprechenden Richtbewegungen von Turm 2 und Waffe 1 erzeugt, wobei die Aufsatz- und Vorhaltwerte in dynamischer Form berücksichtigt sind, und es werden die vom positionsempfindlichen, optoelektronischen Meßsensor 8 dem Auswerterechner 10 zugeführten Signale, die den Ist-Werten über den Gleichlauf zwischen Waffe und Periskop entsprechen, mit den primären Soll-Werten verglichen.

[0021] Ein mögliches Ergebnis ist in Fig. 3 in schematischer, stark vergröberter Form wiedergegeben.

[0022] Hierbei waren die Soll-Daten so vorgegeben, daß Waffe und Visiereinrichtung eine elliptische Bewegung ausführen, d.h. also daß die Waffe in Azimut und Elevation einem sich auf einer geschlossenen Bahn, beispielsweise einer Kreisuahn, bewegenden Ziel nachgeführt werden soll.

[0023] Der primäre Soll-Wart ist in Fig. 3 als Ellipse symmetriscn zum Acnsenkreuz dargestellt. Der vom Feuerleitsystem gelieferte sekundäre Soll-Wert ist ebenfalls als Ellipse dargestellt, die aber gegenüber dem primären Soll-Wert eine bestimmte systematische Abweichung in Azimut und Elevation aufweist. Es werden also vom Feuerleitsystem bereits Soll-Daten geliefert, die mit einem gewissen Fehler behaftet sind. Die in Fig. 3 mit "IstWert" bezeichnete Kurve ergibt sich aus der Auswertung des Signals des Meßsensors und zeigt, daß hier ein zusätzlicher Fehler bei der Nachführung der Waffe in Azimut und Elevation auftritt und außerdem der Verlauf noch durch gewisse Bahnstörungen beeinträchtigt ist.

[0024] Die auftretenden Fehler wurden bewußt stark vergröbert dargestellt, und es ist klar, daß hier auch kleinste Abweichungen mit großer Genauigkeit erfaßt werden können.

[0025] Mit der dargestellten Einrichtung können nun sehr unterschiedliche Bewegungen unter sehr unterschiedlichen Bedingungen vermessen werden. So können beispielsweise in vom Auswerterechner ausgedruckten Bildern analog Fig.3 Bewegungen in Form einer Sinuskurve oder auch einfache lineare Bewegungen untersucht werden.

Ansprüche

1. Einricntung zur Durchführung dynamischer Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen für gerichtete Waffen, bei denen die Waffe (1) einer Visiereinrichtung (6) nachgeführt wird, mit einer Vorrichtung (7) zur Erzeugung einer optischen Prüfmarke (7.1), welche durch die Visiereinrichtung (6) hindurchprojiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen mit der Waffe (1) fest verbundenen Kollimator (7) ein von der optischen Prüfmarke (7.1) ausgehendes Lichtbündel (7.3) erzeugt wird, und der Kollimator (7) so vor dem Objektiv (6.1) der Visiereinrichtung (6) angeordnet ist, daß das Lichtbündel (7.3) auf einen vor dem Okular (6.3) der Visiereinrichtung (6) in der Bildebene angeorndeten, positionsempfindlichen, optoelektronischen Meßsensor (8) auftriftt, wobei der Meßsensor (8) über eine elektronische Auswertevorrichtung (9) mit einem Auswerterechner (10) verbunden ist, und eine Programmsteuervorrichtung (12) vorhanden ist, von der aus über einen Multifunktionsgenerator (13) vorgegebene Richtsignale erzeugt und dem Feuerleitsystem (4) zugeführt werden, wo sie über die Hichtvorrichtung (3) in Richtbewegungen der Waffe (1) umgewandelt werden,------------------------------------ daß der Auswerterechner (10) an das Feuerleitsystem (4) angeschlossen ist, und daß im Auswerterechner (10) vorgegebene primäre Soll-Werte der Feuerleit- und Richtdaten einerseits mit vom Feuerleitsystem ermittelten und dem Auswerterechner (10) zugeführten sekundären Soll-Werten und andererseits mit dem vom Meßsensor (8) gelieferten Ist-Werten über die Stellung der Waffe (1) verglichen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Durchführung von Vergleichsmessungen an Feuerleitsystemen in eiem Kampfpanzer, gekennzeichnet durch Eingabevorrichtungen (13, 15, 17), die mit dem Auswerterechner (10) und/oder dem Feuerleitsystem (4) des Kampfpanzers verbunden sind, zur Eingabe fester oder variabler Vorgabewerte zur Steuerung des Meßvorganges.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Meßsensor (8) ein als Fotodioden-Array ausgebildetes, hochauflösendes Sensorenfeld (8.2) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Meßsensor als hochauflösende Fernseh-Meßkamera ausgebildet ist.

Zeichnung