PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19535886A1 14.05.1998
Titel Suchkopf für Flugkörper
Anmelder Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 88662 Überlingen, DE
Erfinder Kempas, Hagen, 88662 Überlingen, DE
Vertreter Weisse und Kollegen, 42555 Velbert
DE-Anmeldedatum 27.09.1995
DE-Aktenzeichen 19535886
Offenlegungstag 14.05.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.05.1998
IPC-Hauptklasse F41G 7/20
IPC-Nebenklasse G01C 19/30   G01C 19/18   G01S 5/16   G01S 17/66   
Zusammenfassung Ein Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper mit einem von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelten optischen Sucher (18) enthält eine nicht-rotierende Plattform (16), die in dem Flugkörper um einen Schwenkpunkt (30) um Nick- und Gierachsen beweglich gelagert ist und den optischen Sucher (18) trägt. Eine flugkörperfeste Drehmomenterzeuger-Anordnung (74) zur Erzeugung von Drehmomenten um zueinander senkrechte Achsen (48, 52) greift um beide Achsen unmittelbar an der Plattform (16) an. Auf der Plattform (16) ist Trägheitssensor-Einheit (26) angeordnet, deren Signale so auf die Drehmomenterzeuger-Anordnung (74) aufgeschaltet sind, daß die Plattform (16) von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt ist. Es wird eine besondere Art der Anordnung der Trägheitssensor-Einheit (26) und eine besondere Art der Drehmomenterzeuger-Anordnung beschrieben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper mit einem von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelten optische Sucher.

Zielverfolgende Flugkörper enthalten einen Suchkopf, der üblicherweise hinter einer für Infrarotstrahlung durchlässigen Abdeckung, einem "Dom", angeordnet ist. Der Suchkopf weist einen Sucher auf. Dieser Sucher besteht aus einem abbildenden optischen System, das ein üblicherweise im Unendlichen liegendes, das zu verfolgende Ziel enthaltenes Gesichtsfeld auf einen für Infrarotstrahlung empfindlichen Detektor abbildet. Der Sucher ist bei bekannten Suchköpfen kreiselstabilisiert, so daß er von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt ist. Der Sucher mit der optischen Achse des abbildenden optischen Systems behält seine Lage im Raum bei, auch wenn der Flugkörper Nick-, Gier- oder Rollbewegungen ausführt.

Bei bekannten Suchköpfen erfolgt die Kreiselstabilisierung in der Weise, daß das optische System in Form eines Cassegrain-Systems mit einem ringförmigen Hohlspiegel und einem dem Hohlspiegel zugewandten, planen Sekundärspiegel selbst als Kreiselrotor ausgebildet ist und umläuft. Dieser Kreiselrotor ist mittels einer Innenkardan-Lagerung gelagert. Der Detektor ist dabei flugkörperfest im wesentlichen im Schnittpunkt - der Kardanachsen der Innenkardan-Lagerung angeordnet. Der Kreiselrotor ist radial magnetisiert und wird in Abhängigkeit von Wechselstrom-Signalen des Detektors durch eine den Kreiselrotor umgebende Präzessionsspule auf das Ziel hin präzediert, so daß die optische Achse und Umlaufachse des Kreiselrotors dem Ziel ständig folgt. Der "Schielwinkel" eines solchen Suchkopfes, d. h. der Winkel zwischen der optischen Achse des abbildenden optischen Systems und der Längsachse des Flugkörpers ist dabei begrenzt.

Es sind kardanisch gelagerte, kreiselstabilisierte Plattformen bekannt. Solche Plattformen tragen eine Inertialsensor-Einheit, welche auf Bewegungen der Plattform im inertialen Raum anspricht. Eine solche Inertialsensor- Einheit weist beispielsweise zwei zweiachsige Wendekreisel mit gekreuzten Drallachsen auf. Die Signale der Wendekreisel sind auf Stellmotoren oder Drehmomenterzeuger aufgeschaltet. Die Stellmotoren oder Drehmomenterzeuger wirken jeder Bewegung der Plattform im inertialen Raum entgegen. Die Drehmomenterzeuger greifen dabei an den Kardanachsen an: Ein Drehmomenterzeuger wirkt zwischen der Struktur und einem Außenring der Kardanlagerung. Ein zweiter Drehmomenterzeuger wirkt - um 90° winkelversetzt - zwischen dem Außenring und einem Innenring bzw. der Plattform.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten und raumsparenden Suchkopf für Flugkörper zu schaffen, der einen großen Schielwinkel und die Verwendung bildauflösender Detektoren, z. B. von Matrixdetektoren, gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine nichtrotierende Plattform, die in dem Flugkörper um einen Schwenkpunkt um Nick- und Gierachsen beweglich gelagert ist und den optischen Sucher trägt, eine flugkörperfeste Drehmomenterzeuger-Anordnung zur Erzeugung von Drehmomenten um zueinander senkrechte Achsen, die um beide Achsen unmittelbar an der Plattform angreift, und eine auf der Plattform angeordnete Trägheitssensor-Einheit, deren Signale so auf die Drehmomenterzeuger-Anordnung aufgeschaltet sind, daß die Plattform von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt ist.

Dabei kann die Plattform mittels einer Innenkardan-Lagerung gelagert sein. Der optische Sucher enthält vorteilhafterweise ein Cassegrain-System mit einem ringförmigen, dem Gesichtsfeld zugewandten Hohlspiegel und einem dem Hohlspiegel zugewandten Sekundärspiegel und einen Detektor, wobei das Gesichtsfeld über den Hohlspiegel und den Sekundärspiegel auf dem Detektor abgebildet wird. Die Inertialsensor-Einheit ist dann auf der dem Hohlspiegel abgewandten Seite auf dem Sekundärspiegel angeordnet.

Die Drehmomenterzeuger-Anordnung weist einen flugkörperfesten Stator mit vier Paaren von Polschuhen auf, die um die Längsachse des Flugkörpers herum jeweils um 90° gegeneinander winkelversetzt angeordnet sind. Die Polschuhe jedes Paares bilden zwischen sich einen Luftspalt, der von sphärischen Flächen begrenzt ist. Die sphärischen Flächen sind im wesentlichen um den Schwenkpunkt herum gekrümmt. Es sind Dauermagnete vorgesehen, die mit den Polschuhen und einem magnetischen Rückschluß einen magnetischen Kreis bilden, wobei in dem Luftspalt ein radiales magnetisches Feld erzeugt wird. Mit der Plattform ist ein Anker verbunden mit vier um jeweils 90° gegeneinander versetzten, langgestreckten, bogenförmigen Spulen mit in Umfangsrichtung verlaufenden Windungen. Jede dieser Spulen greift mit einem bogenförmigen Spulenabschnitt in den Luftspalt jeweils eines der Paare von Polschuhen ein.

Der Detektor ist ein Matrixdetektor, der auf der Plattform angeordnet und mit dieser beweglich ist. Der Detektor ist durch einen Kühler gekühlt, der über eine flexible Verbindung mit einem flugkörperfesten Kühlmittel-Reservoir in Verbindung steht. Die flexible Verbindung verläuft durch den Schwenkpunkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Suchkopf mit einer kreiselstabilisierten, den Sucher tragenden Plattform, die durch eine unmittelbar daran angreifende, flugkörperfeste Drehmomenterzeuger- Anordnung mit dem Sucher auf ein Ziel ausrichtbar ist,

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der Drehmomenterzeuger-Anordnung in der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung,

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung der Drehmomenterzeuger-Anordnung bei um eine Achse verschwenkter Plattform.

In Fig. 1 ist mit 10 die zylindrische Zelle eines Flugkörpers bezeichnet. Die Zelle 10 ist durch einen "Dom" 12 aus einem für Infrarotstrahlung durchlässigen Material abgeschlossen. Hinter dem Dom 12 sitzt in dem Flugkörper ein Suchkopf, der generell mit 14 bezeichnet ist. Der Suchkopf 14 weist eine Plattform 16 auf. Die Plattform 16trägt einen Sucher 18. Der Sucher 18 besteht aus einem abbildenden optischen System 20 und einem Detektor 22. Das abbildende optische System 20 und der Detektor 22 sind somit zusammen mit der Plattform verschwenkbar. Dabei ist der Detektor 22 auf der optischen Achse 24 des abbildenden optischen Systems 20 angeordnet und zu dieser ausgerichtet. Der Detektor 22 ist ein Mosaikdetektor mit einer zweidimensionalen Anordnung von Detektorelementen. Die Plattform 16 trägt weiter eine Trägheitssensor-Einheit 26. Die Trägheitssensor-Einheit 26 spricht auf Lageänderungen der Plattform 16 gegenüber dem inertialen Raum an. Die Trägheitssensor-Einheit enthält zwei Wendekreisel, deren Eingangsachsen senkrecht zueinander und zu der optischen Achse 24 liegen. Die Eingangsachsen definieren ein Koordinatensystem, dessen Z-Achse in Richtung der optischen Achse 24 und deren X-Achse und Y-Achse parallel zu den Richtungen der Eingangsachsen der Wendekreisel verlaufen.

Die Plattform 16 ist über eine Innenkardan-Lagerung 28 in der Struktur des Flugkörper gelagert. Die Plattform 16 ist dadurch um einen Schwenkpunkt 30 allseitig, d. h. um eine Nick- und eine Gierachse, verschwenkbar. Der Schwenkpunkt 30 ist definiert durch den Schnittpunkt der Kardanachsen der Innenkardan-Lagerung. Der Schwenkpunkt 30 bildet auch den Koordinatenursprung des plattformfesten Koordinatensystems.

Eine Drehmomenterzeuger-Anordnung 32 greift unmittelbar am Umfang der Plattform 16 an. Die Drehmomenterzeuger-Anordnung 32 ist flugkörperfest angeordnet. Die Drehmomenterzeuger-Anordnung kann Drehmomente auf die Plattform 16 sowohl um die plattformfeste X-Achse als auch um die plattformfeste Y-Achse ausüben und die Plattform um diese Achsen verschwenken. Die Drehmomenterzeuger-Anordnung 32 ist so ausgebildet, daß die Drehmomente auch dann ausgeübt werden, wenn die Plattform 16 schon um die eine oder die andere Achse verschwenkt ist.

Im einzelnen ist der Suchkopf 14 wie folgt aufgebaut:

Die Plattform 16 enthält einen Ringkörper 34. An den inneren Rand des Ringkörpers 34 schließt sich ein konischer, sich zur Gesichtsfeldseite hin verjüngender Abschnitt 36 eines Mittelteils 38 an. An dem inneren Rand des Abschnitts 36 schließt sich an den Abschnitt 36 ein innerer, konischer, sich zu dem Schwenkpunkt 30 hin verjüngender Abschnitt 40 an. Am inneren Rand des Abschnitts 40 sitzt ein im wesentlichen zylindrischer Abschnitt 42.

Die Innenkardan-Lagerung 28 enthält einen Außenrahmen 44, der in einem halbkugeligen Träger 46 um eine in der Papierebene des linken Teils von Fig. 1 verlaufende, zur optischen Achse 24 senkrechte X-Achse 48 schwenkbar gelagert ist. In dem Außenrahmen 46 ist ein Innenrahmen 50 um eine zur X-Achse 48 und zur optischen Achse 24 senkrechte Y-Achse 52 schwenkbar gelagert. In der linken und in der rechten Hälfte von Fig. 1 sind Schnitte längs zweier zueinander senkrechter Längsebenen dargestellt. Die linke Hälfte von Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine die X-Achse enthaltende Längsebene. Die rechte Hälfte zeigt den Schnitt durch eine dazu senkrechte Ebene. In dieser Ebene ist die Y-Achse 52 und die Lagerung des Innenrahmens 50 in dem Außenrahmen 44 erkennbar. Der Innenrahmen 50 nimmt den zylindrischen Abschnitt 42 des Mittelteiles 38 der Plattform 16 auf. Die Plattform 16 ist daher unverdrehbar aber um die X-Achse und die Y-Achse schwenkbar im Flugkörper gelagert. Die Innenkardan-Lagerung 28 ist innerhalb des von den Abschnitten 36, 40 und 42 gebildeten Ringraumes untergebracht. Der Schwenkpunkt 30 liegt dicht oberhalb in Fig. 1 von der in Fig. 1 oberen Fläche des Ringkörpers 34.

Der auf der Plattform 16 sitzende und mit dieser verschwenkbare Sucher 18 enthält das abbildende optische System 20 und den Detektor 22. Das optische System 20 ist ein Cassegrain-System und enthält einen ringförmigen Hohlspiegel 58. Der Hohlspiegel 58 ist auf dem Ringkörper 34 der Plattform 16 montiert. Weiterhin enthält das optische System einen dem Hohlspiegel 58 zugewandten, leicht konvexen Sekundärspiegel 60 und zwei Linsen 62 und 64, die in dem inneren konischen Abschnitt 40 des Mittelteils 38 der Plattform gefaßt sind. Der Abbildungsstrahlengang verläuft von dem im Unendlichen liegenden Gesichtsfeld parallel zur optischen Achse 24 auf den Hohlspiegel 58. Dieser sammelt das Lichtbündel über den Sekundärspiegel 60 und durch die Linsen 62 und 64 auf dem Detektor 22. Der Sekundärspiegel 60 ist durch Streben oder ein stark konvexes Linsenelement 66 auf dem Mittelteil 38 der Plattform 16 abgestützt.

Die Plattform 16 ist durch die Trägheitssensor-Einheit 26 stabilisiert. Die Trägheitssensor-Einheit 26 sitzt auf der Rückseite des Sekundärspiegels 60. Dort kann die Trägheitssensor-Einheit 26 raumsparend in einem sowieso vorhandenen toten Raum untergebracht werden. Die Trägheitssensor-Einheit ist mit einer sphärischen Außenfläche so geformt, daß sie die Schwenkbewegung des Suchers nicht behindert.

Der Detektor 22 wird gekühlt. Ein Joule-Thomson Kühler 70 ist mit einem Kühlmittel-Reservoir verbunden. Der Joule- Thomson Kühler 70 weist eine Entspannungsdüse 72 auf. Die Plattform 16 ist mit einer sphärischen Lagerbuchse 54 auf einer flugkörperfesten Kugel 56 gelagert. Die Lagerbuchse 54und die Kugel 56 bilden eine Dichtung für das gegen einen Träger 68 des Detektors 22 expandierende Kühlgas des Joule-Thomson-Kühlers, welche die allseitige Schwenkbewegung der Plattform zuläßt.

Der Detektor 22 ist ein bildauflösender Detektor in Form eines Mosaikdetektors.

Die Drehmomenterzeuger-Anordnung 32 ist flugkörperfest angeordnet und greift unmittelbar an dem Ringteil 34 der Plattform 16 an. Der Aufbau der Drehmomenterzeuger- Anordnung ist am besten aus der perspektivischen Darstellung von Fig. 2 und 3 erkennbar. In Fig. 2 und 3 ist von der Plattform 16 jeweils nur der Ringkörper 34 dargestellt.

In den Fig. 2 und 3 ist mit 34 der Ringkörper der Plattform 16. bezeichnet. Die Plattform 16, ist wie in Fig. 1 dargestellt, mittels der Innenkardan-Lagerung 28 um den zentralen Schwenkpunkt 30 allseitig schwenkbar gelagert. Ein Stator 74 der Drehmomenterzeuger-Anordnung 32 ist zu dem Schwenkpunkt 30 ausgerichtet. Der Stator 74 weist einen zentralen Rohrteil 76 (Fig. 1) aus magnetisierbarem Material auf. An dem zentralen Rohrteil 76 sind an dessen der Plattform 16 abgewandten Ende vier radiale Flanschteile 78 vorgesehen, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind. An den Flanschteilen 78 sind im wesentlichen tangential zu dem Schwenkpunkt 30 sich erstreckende Magnetträger 80 mit planen Auflageflächen 82 angeformt. Plattenförmige Dauermagnete 84 sitzen mit ihrer Unterseite auf den Magnetträgern 80. Die Dauermagnete 84 sind senkrecht zu der Auflagefläche 82 der Magnetträger 80 magnetisiert. Die Dauermagnete 84 erzeugen somit ein zu dem Schwenkpunkt 30 im wesentlichen radiales Magnetfeld.

An dem Stator 74 sind vier Paare von Polschuhen vorgesehen ist, die um die durch den Schwenkpunkt 30 gehende Achse des Rohrteils 76 herum um 90° gegeneinander winkelversetzt angeordnet sind. Die Polschuhe fluchten winkelmäßig mit den Flanschteilen 78 und Magnetträgern 80. Die Polschuhe jedes Paares bilden zwischen sich einen Luftspalt, der von sphärischen Flächen begrenzt ist. Die sphärischen Flächen sind um den Schwenkpunkt 30 gekrümmt. Die äußeren Polschuhe jedes Paares sind jeweils auf der Oberseite eines der Dauermagnete 84 befestigt. Die inneren Polschuhe sind an den zentralen Rohrteil 76 an dessen der Plattform 16 zugewandten Ende angeformt.

Auch in Fig. 2 und 3 ist das plattformfeste Koordinatensystem mit der zur Plattformebene senkrechten, in Fig. 2 vertikalen Z-Achse 86 und den zu der Z-Achse 86 und den zueinander senkrechten X- und Y-Achsen 48 bzw. 52 dargestellt. Der Koordinatenursprung liegt in dem Schwenkpunkt 30. Durch die X-Achse 28 und die Y-Achse 30 in Fig. 3 gehen Vertikalebenen. Die Flanschteile, Magnetträger, Dauermagnete und Polschuhe sind symmetrisch zu diesen Vertikalebenen angeordnet. In Fig. 3 sieht man im Vordergrund das Paar von Polschuhen 92 und 94 und ein dazu um 90° winkelversetztes Paar von Polschuhen 100 und 102. Im Hintergrund sind die Enden der dazu jeweils diametral gegenüberliegenden Polschuhe 96 und 98 bzw. 104 und 106 erkennbar. Die Polschuhe 92, 96, 100 und 104 sind "äußere" Polschuhe, d. h. liegen weiter vom Schwenkpunkt 30 entfernt als die "inneren" Polschuhe 94, 98, 102 und 106. Zwischen den äußeren und inneren Polschuhen, z. B. 92 und 94, ist ein Luftspalt 108 gebildet. Der Luftspalt 108 ist von sphärischen, zu dem Schwenkpunkt 30 zentrierten Flächen begrenzt. Ein magnetischer Kreis verläuft von der einen, inneren Polfläche des Dauermagneten 84 über den äußeren Polschuh 92, den Luftspalt 108, den inneren Polschuh 94, den zentralen Rohrteil 76, den Flanschteil 78 und den Magnetträger 80 zu der anderen, äußeren Polfläche des Dauermagneten 84. Dadurch wird in dem Luftspalt ein im wesentlichen radiales Magnetfeld erzeugt. Die magnetischen Kraftlinien verteilen sich dabei gleichmäßig über die Fläche des Luftspaltes. In entsprechender Weise sind die übrigen Paare von Polschuhen ausgebildet.

An der Plattform 16 sind vier jeweils um 90° gegeneinander versetzte Spulen 110, 112, 114 und 116 angebracht. Dabei liegen die Spulen 110 und 114 einander diametral gegenüber, und die Spulen 112 und 116 liegen einander diametral gegenüber. Die Spulen 110, 112, 114 und 116 sind bogenförmig. Es wird hier die Spule 110 beschrieben. Die übrigen Spulen sind damit übereinstimmend ausgebildet.

Die Spule 110 weist einen bogenförmigen Innenabschnitt 118 und einen ebenso bogenförmigen Außenabschnitt 120 auf. Innenabschnitt 118 und Außenabschnitt 120 sind durch kurze Endabschnitte 122 und 124 miteinander verbunden. Die Drähte verlaufen in dem Innenabschnitt 118 und dem Außenabschnitt 120 in Umfangsrichtung der Plattform 16. In den Endabschnitten 122 und 124 verlaufen die Drähte radial. Es werden so Windungen gebildet, die im wesentlichen parallel zu der Ebene der Plattform 16 liegen. Der Außenabschnitt 120 ist von sphärischen, um den Schwenkpunkt 30 gekrümmten Flächen begrenzt. Wie aus Fig. 1 und 2 am besten ersichtlich ist, sind die Drähte der Windungen im Innenabschnitt 118 jeder Spule in mehreren Lagen so übereinandergewickelt, daß ein kompaktes Bündel entsteht. In den Endabschnitten 122 und 124 werden die Drähte auseinandergefächert. Die Außenabschnitten 120 sind flach mit einer oder wenigen Lagen von Windungen mit vergleichsweise großer axialer Ausdehnung, so daß die Außenabschnitte 120 in einen ziemlich schmalen Luftspalt 108 eingreifen können.

Die Spulen 110, 112, 114 und 116 grenzen mit ihren Endabschnitten aneinander an. Die Spulen 110, 112, 114 und 116 greifen um je einen der inneren Polschuhe 94, 102, 98 bzw. 106. Die jeweiligen Außenteile 120 sind in den Luftspalten 108 zwischen den äußeren Polschuhen und den inneren Polschuhen geführt, z. B. zwischen den Polschuhen 92 und 94 in Fig. 2.

Diametral einander gegenüberliegende Spulen und magnetische Kreise bilden jeweils einen um eine Achse wirksamen Drehmomenterzeuger. Die Spulen 110 und 114 bilden zusammen mit den über die Polschuhe 92 und 94 bzw. die Polschuhe 96 und 98 laufenden magnetischen Kreisen einen um die X-Achse 48 wirkenden Drehmomenterzeuger. Auf die Spulen wirken Kräfte, deren Richtung senkrecht zu der radialen Richtung des magnetischen Feldes und senkrecht zu dem in Umfangsrichtung durch die Spulen fließenden Strom, also tangential in durch die Achse des Rohrteiles 76 gehenden Längsebenen. In entsprechender Weise bilden die Spulen 112 und 116 mit den über die Polschuhe 100 und 102 bzw. die Polschuhe 104 und 106 laufenden magnetischen Kreisen einen um die Y-Achse wirkenden Drehmomenterzeuger. Die Drehmomenterzeuger werden durch Ströme angesteuert, die auf die Spulen aufgeschaltet sind. Die Drehmomenterzeuger greifen dabei über die Spulen unmittelbar an der Plattform 16 an, nicht an Achsen der kardanischen Lagerung der Plattform.

Die Signale der Trägheitssensor-Einheit 26 sind auf die Drehmomenterzeuger-Anordnung 74 aufgeschaltet, derart daß die von der Drehmomenterzeuger-Anordnung 74 auf die Plattform 16 ausgeübten Drehmomente einer Bewegung der Plattform 16 im inertialen Raum entgegenwirken. Die Plattform 16 ist dadurch von den Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt. In Abhängigkeit von der Bildverarbeitung des von dem Detektor 22 empfangenen Bildes des Gesichtsfeldes werden weiterhin über die Drehmomenterzeuger-Anordnung 74 Drehmomente auf die Plattform 16 ausgeübt, welche die optische Achse 24 einem erfaßten Ziel nachführen. Dabei sind große Schielwinkel möglich. Die Drehmomenterzeuger- Anordnung 74 funktioniert auch bei solchen großen Schielwinkeln.

Die Innenkardan-Lagerung 28 hat nur die Funktion, die Plattform um den Schwenkpunkt 30 allseitig schwenkbar zu lagern. Da die Innenkardan-Lagerung 28 keine Drehmomenterzeuger enthält, kann sie raumsparend ausgebildet werden. Die Lagerung enthält keine Rollachse, welche die Übertragung von Signalen über Schleifringe erforderlich machen würde. Die Kardanachsen sind kinematisch gleichwertig.

Es ergibt sich so ein sehr kompakter Suchkopf mit kleinen beweglichen Massen. Die Drehmomentgeber-Anordnung 74 hat eine hohe Bandbreite. Der Suchkopf kann daher auch schnellen Bewegungen folgen. Außerdem ist der Suchkopf auch für rollende Flugkörper geeignet.

Da der Detektor 22 mit der optischen Achse 24 verschwenkt wird, kann der Detektor 22 relativ klein ausgebildet werden. Dadurch läßt er sich schnell abkühlen.


Anspruch[de]
  1. 1. Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper mit einem von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelten optische Sucher (18), gekennzeichnet durch
    1. (a) eine nicht-rotierende Plattform (16), die in dem Flugkörper um einen Schwenkpunkt (30) um Nick- und Gierachsen beweglich gelagert ist und den optischen Sucher (18) trägt,
    2. (b) eine flugkörperfeste Drehmomenterzeuger-Anordnung (74) zur Erzeugung von Drehmomenten um zueinander senkrechte Achsen (48, 52), die um beide Achsen unmittelbar an der Plattform (16) angreift, und
    3. (c) eine auf der Plattform (16) angeordnete Trägheitssensor-Einheit (26), deren Signale so auf die Drehmomenterzeuger-Anordnung (74) aufgeschaltet sind, daß die Plattform (16) von Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt ist.
  2. 2. Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (16) mittels einer Innenkardan-Lagerung (28) gelagert ist.
  3. 3. Suchkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. (a) der optische Sucher (18) ein Cassegrain-System mit einem ringförmigen, dem Gesichtsfeld zugewandten Hohlspiegel (58) und einem dem Hohlspiegel (58) zugewandten Sekundärspiegel (60) und einen Detektor (22) enthält, wobei das Gesichtsfeld über den Hohlspiegel (58) und den Sekundärspiegel (60) auf dem Detektor (22) abgebildet wird, und
    2. (b) die Inertialsensor-Einheit (26) auf der dem Hohlspiegel (58) abgewandten Seite auf dem Sekundärspiegel (60) angeordnet ist.
  4. 4. Suchkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. (a) die Drehmomenterzeuger-Anordnung (74) einen flugkörperfesten Stator mit vier Paaren von Polschuhen (92, 94; 100, 102; 96, 98; 104, 106) aufweist, die um die Längsachse des Flugkörpers herum jeweils um 90° gegeneinander winkelversetzt angeordnet sind,
    2. (b) die Polschuhe (92, 94; 100, 102; 96, 98; 104, 106) jedes Paares zwischen sich einen Luftspalt (108) bilden, der von sphärischen Flächen begrenzt ist, und die sphärischen Flächen im wesentlichen um den Schwenkpunkt (30) herum gekrümmt sind,
    3. (c) Dauermagnete (84) vorgesehen sind, die mit den Polschuhen (92, 94; 100, 102; 96, 98; 104, 106) und einem magnetischen Rückschluß einen magnetischen Kreis bilden, wobei in dem Luftspalt (108) ein radiales magnetisches Feld erzeugt wird,
    4. (d) mit der Plattform (16) ein Anker verbunden ist mit vier um jeweils 90° gegeneinander versetzten, langgestreckten, bogenförmigen Spulen (110, 112, 114, 116) mit in Umfangsrichtung verlaufenden Windungen, und
    5. (e) jede dieser Spulen (110, 112, 114, 116) mit einem bogenförmigen Spulenabschnitt (120) in den Luftspalt (108) jeweils eines der Paare von Polschuhen (92, 94; 100, 102; 96, 98; 104, 106) eingreift.
  5. 5. Suchkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (22) auf der Plattform (16) angeordnet und mit dieser beweglich ist.
  6. 6. Suchkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (22) ein Matrixdetektor ist.
  7. 7. Suchkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. (a) der Detektor (22) durch einen Kühler (68) gekühlt ist,
    2. (b) der über eine flexible Verbindung (72) mit einem flugkörperfesten Kühlmittel-Reservoir (70) in Verbindung steht und
    3. (c) die flexible Verbindung (72) durch den Schwenkpunkt (30) verläuft.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com