专利摘要:

公开号:WO1988003637A1
申请号:PCT/CH1987/000149
申请日:1987-11-02
公开日:1988-05-19
发明作者:Ghert Meier
申请人:Contraves Ag;
IPC主号:F41A27-00
专利说明:
[0001] VORRICHTUNG ZUR AUSRICHTUNG EINES ZIELACH SKOERPERS
[0002] AUF EINEN ZIELPUNKT
[0003] Die Erfi ndung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Ziel¬ achskörpers, i nsbesondere eines Geschützrohres auf einen Zielpunkt. Die Art der Vorrichtung leitet sich vom Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1 ab.
[0004] Das klassische Feidflabgeschütz verfügt über Richtmittel ' mit zwei Richtkoordinaten und verfolgt einen Zielpunkt in dem
[0005] a- mit einer Drehung um eine erste Achse (Azimutachse) die ge- richtete Z ielachse (das Geschützrohr) in die Ebene geschwenkt wi rd, die durch den Z ielpunkt und die erste Achse bestimmt wird; b- mit der zweiten Achse (Elevationsachse) die Zielachse innerhalb dieser Ebene auf den Zielpunkt gerichtet wird.
[0006] Wenn sich der der Zielpunkt nun aber auf der ersten Achse befin¬ det, ist die Ausrichtung der Ebene, in der die Zielachse um die zweite Achse geschwenkt werden soll, unbestimmt. Die Ausrichtung (Az i mut) kann beliebig sein. Die Richtung dieser Achse stellt somit eine Singularität der Richtkoordinaten des Geschützes dar. Wenn sich der Zielpunkt jedoch nahe an dieser ersten Achse vor¬ beibewegt (Region rund um die Azimutachse), so resultiert für einen kleinen Weg dieses Zielpunktes eine grosse Aenderung der Richtung der oben besprochenen Ebene, also dem Geschütz am Boden; mit anderen Worten, es uss eine grosse Drehung des Richtmittels (am Boden) um die Azimutachse vollführt werden, um einer kleinen Be¬ wegung oben in der Region rund um die Azimutachse zu folgen. Diese "grosse" Drehung ist, je nach Geschwindigkeit der Bewegung des Zielpunktes, mit einer entsprechenden Drehgeschwindigkeit und Drehbeschleunigung der Gewichtsmassen des Geschützes am Boden verbunden. Je schneller und je näher sich ein Zielpunkt an der Sin¬ gularitätsachse vorbeibewegt, desto höher sind die dynamischen An¬ forderungen an die Richtmittel . Das Erbringen der erforderliche Leistung hat Konsequenzen auf den zu erbringenden Aufwand (Kos- ten) und auf die erzielbare Genauigkeit.
[0007] Eine Vorrichtung, mit der versucht wird, auf diese Problematik ein¬ zugehen, ist beispielsweise in der EP-A-72'699 beschrieben. Diese Vorrichtung erfüllt zum Teil die oben aufgeführten Bedingungen, in dem vom Aufbau klassischer Geschützvorrichtungen abweichend, . die Singularϊtätsachse leicht geneigt zur Zenith-Achse, also nicht mehr im rechten Winkel zur Lafettenebene, auf einem drehbaren Sockel so angeordnet ist, dass sich bei einer Azimutdrehung dieses Sockels die Singularitätsachse auf dem Mantel eines Kegels um die Zenith-Achse bewegt. Diese Art Taumelbewegung der Singularitätsachse zur La¬ fettenebene verbessert wohl das Zielverhalten nahe an der Zenith- Achse, doch reicht diese Neigung nicht aus, um in jedem Winkel¬ bere ich eine optimale Ausrichtung der Z ielachse auf ein Z iel durchzuführen.
[0008] Ferner bedingt die dort vorgeschlagene Ausgestaltung des Geschüt¬ zes eine schwierige Realisierung der weiteren Anforderungen, die an ein für die moderne Kriegsführung taugliches Geschütz gestellt werden muss. So müssen bspw. die Hilfsbetriebe unter oder neben der dargestel lten Lafette angebracht werden, was entweder eine unerwünschte (sehr hohe) Bauhöhe der Geschützanlage bedingt oder eine Abschattung im Wirkbereich ergibt, was ebenfalls in den meis- ten Fäl len unerwünscht ist (eine Ausnahme bilden Marinegeschütze, bei welchen das Geschütz in Richtung unter Deck gleichsam "verlän¬ gert" werden kann).
[0009] Um eine erfolgversprechende Bekämpfung von schnellen, wendigen, kleinen Z ielen w ie bspw. Lenkwaffen durchführen zu können, muss ein zukünftiges Geschütz folgende Bedingungen erfüllen können:
[0010] a- es darf keine Behinderung durch eine feste Singularitätsachse aufweisen, es muss also Angriffe aus allen Richtungen abwehren können (auch aus dem Zenith),
[0011] b- es sol l nur mögl ichst kleine Drehgeschwindigkeiten, und Dreh¬ beschleunigungen bei einer gegebenen Geschwindigkeit des an- greifenden Zieles ausführen müssen,
[0012] c- es soll möglichst kleine Trägheiten aufweisen (Lasten), die beim Richten mitgedreht werden müssen.
[0013] Neben diesen wichtigsten Forderungen sollen noch andere Bedingun¬ gen für den taugl ichen Einsatz, sowie bezüglich Mobilität und/oder Transportfähigkeit erfül lt werden, die einen direkten Einfluss auf die äussere Gestalt haben: dies sind bspw. Transportprofile, einfache Aufstel lung am Einsatzort, gute Zugänglichkeit für die Bewirtschaf¬ tung und Unterhalt der Anlage und andere Bedingungen dieser Art mehr. Der Erfindung l iegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art grundlegend zu verbessern, so dass bei verhält- nismässig einfachem, niedrigem Aufbau eine vielartige Bewegungs¬ mögl ichkeit ihres Zielachskörpers (Messeinrichtung, Geschützrohr etc.) in optimaler Anpassung an bauliche Gegebenheiten gewährleis¬ tet. Ausserdem soll die Vorrichtung die Ausrichtung einer der Azi¬ mut- bzw . der Singularitätsachse entsprechenden Achse auf schnelle und einfache Weise in Richtungen ermöglichen, bei welchen die Ziel¬ achse bei geringster Belastung der Antriebe der Vorrichtung einem Flugobjekt folgen kann.
[0014] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vorrich¬ tung drei Drehachsen aufweist, wobei die erste und die zweite, von der Z ielkörperachse her gezählt, ein klassisches Rϊchtachsensystem bilden, und eine dritte Drehachse zwischen diesem Richtachsensystem und der Unterlage derart verschwenken lässt, dass die Vorrichtung ihre Richtbewegungen mit genügendem ' Winkelabstand von ihrer Sin¬ gularität durchführen kann, und dass die erste und die dritte Dreh- achse voneinander beabstandet sind.
[0015] Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung zwei Drehachsen, eine erste und eine dritte die sich parallel stellen lassen, und durch eine zweite im wesentlichen senk¬ recht dazu stehende Drehachse zu einem Achssystem verbunden sind, aufweist, wobei die zwei Drehachsen, die erste und die dritte in einem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei sich eine der Sin¬ gularitätsachse entsprechenden Achse (das ist die zweite Bewegungs- achse) über einen grossen Winkelbereich verschwenken lässt und der Abstand so gewählt ist, dass die Behinderung der Ausrichtung des Zielachskörpers durch die Aufbauten am Geschütz vermieden werden kann. Aus den oben gesch ilderten Begründungen ist das sicher unkonven¬ tionel le und kaum naheliegende "Aufsetzen" der klassischen Azimut¬ achse (gemäss Stand der Technik vertikal (als Singularitätsachse) oder leicht geneigt stehend) auf eine im rechten Winkel zu ihr ste¬ henden "Grundachse" (die zur Basis horizontal verläuft) zu sehen, wodurch bspw. ein Geschütz die wohlbekannte Drehung auf der La¬ fette unter Mitbewegung der Aufbauten, nicht mehr ausführen muss, und wodurch dann auch ein ganz anderer Bewegungstypus für die Ausrichtung des Z ielachskörpers zuständig ist. Dagegen kann nun, durch die Anwendung des Prinzips der Erfindung, die Singularitäts¬ achse über einen sehr grossen, früher nicht zugänglichen Bereich geschwenkt werden. Und durch die entsprechende Wahl des Abstan- des der ersten Achse zur Grundachse (die dritte) können die Hilfsan- lagen wie benötigt angeordnet werden, ohne dass eine Abschattung zw ischen Z iel und Geschützrohr (oder Messsensor) auftreten kann. Mit Hilfe der erwähnten Distanz zwischen der dritten Achse und dem ' System, lässt sich dieses .so bewegen, dass es über das Gehäuse des Geschützes, in dem die nötigen Hilfsanlagen untergebracht sind, ohne Behinderung zielen kann und die H i lfsanlagen müssen ausserdem nicht mitbewegt werden. Damit sind die oben aufgeführten Bedingun¬ gen an ein zukunftgerichtetes, modernes Geschütz erfüllt.
[0016] Eine speziel le Ausführungsform mit optimalem dynamischen Verhal¬ ten, bei der Kreuzungspunkt der ersten und zweiten Bewegungsachse gleichzeitig Schnittpunkt ist, wird nun anschliessend mit Hilfe der nachfolgenden Figuren eingehend diskutiert.
[0017] Dabei zeigen die Figuren 1 bis 4 jeweils eine schematisch und per¬ spektivisch dargestellte Vorrichtung in vier Bewegungspositionen. Auffal lend ist, dass bei der vorgeschlagenen Achsanordnung die auf dem Basiskörper horizontal angeordnete Drehachse 9 (Grundachse) nur einen geringen Drehbereich von weniger als 90' benötigt, um eine Einstel lung für jeden Zielpunkt (eingeschlossen den Zenithbe- reich) zu ermöglichen. Dies ermöglicht einen recht einfachen Aufbau der Gesamtvorrichtung, da die unverzichtbaren Zusatzaggregate in einem Gehäuse 10 gleich neben der Grundachse 9 angeordnet werden können.
[0018] Der Basiskörper 5 hat beispielsweise hierzu einen feststehenden Lagerkörper, der neben einem die Betriebseinrichtungeπ (bspw. Ener¬ gieversorgung, Richtmittel wie Radar und Elektronikgeräte etc.) einschliessenden Gehäuse angeordnet ist. Durch die entsprechende Anordnung der dritten Bewegungsachse 9 und dem Abstand derselben zum Kreuzungspunkt (nicht zwangsläufig Schnittpunkt) der ersten und zweiten Bewegungsac.hse 7,8, lässt sich der Zielachskörper 2 über dieses Gehäuse hinwegdrehen, um auf einen hinter dem Gehäuse befindl ichen Zielpunkt ausgerichtet zu werden. Für eine Beseitigung von Unwi rksamkeitszonen in der entgegengesetzten^— _Richtungj verur¬
zweiten Bewegungsachse 8, lässt sich die zweite Bewegungsachse um die dritte Bewegungsachse 9 in ausreichendem Masse absenken, das heϊsst, wie in Figur 3 dargestellt, unter die Horizontale richten. Für eine ausreichende Beseitigung von Unwirksamkeitszonen im gesamten Richtbereich kann dabei eine Beweglichkeit des zweiten Tragkörpers um einen Winkel von 90" oder weniger ausreichend sein.
[0019] Ferner erkennt man anhand des in den Figuren 1-4 dargestellten Bewegungsablaufs, dass die schwereren Vorrichtungsteile wie der Tragkörper 4, der beispielsweise einen Munitionsvorrat aufnehmen muss, gegenüber den Vorrichtungsteϊlen 3 und 2, die das Richtach¬ sensystem für die Verfolgung darstellen, bei allen Bewegungsabläu- fen einen kleineren Bewegungsanteil aufweisen. Dies entspricht genau der geforderten Bedingung an die Dynamik des Systems. Diejenigen Systemtei le, bei denen fl inkes Verhalten vorausgesetzt ist, weisen verhältnismässig wenig Masse auf. Die Masse nimmt zu bei den Sys- temteilen, die sich immer weniger und langsamer zu bewegen haben. Viel Dynamik wi rd von den Achsen 7 und 8 verlangt, wesentlich weniger von der Achse 9, die für gewisse Kampfstellungen nur in eine feste, ausgewählte Stellung gebracht werden muss. Wird sie in eine neue Position gebracht, so geschieht dies in der Regel nicht während eines Verfolgungsvorgangs, sondern dann, wenn ein neuer Gebietssektor überwacht werden soll.
[0020] Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht im wesentl ichen aus ei- nem Z ielachskörper 2, ei nem ersten Tragkörper 3, einem zweiten Tragkörper 4 und einem Basiskörper 5, die über drei Drehachsen m i te i nander i n Verbindung stehen, derart, dass die Drehachse (Grundachse) zwischen dem Basiskörper 5 und dem zweiten Tragkör¬ per 4 und die Drehachse (Richtachse) zwischen dem Zielachskörper 2 und dem ersten Tragkörper 3 zueinander parallel einstellbar sind und in einem Abstand zueinander stehen, innerhalb welchem sich der gemeinsame Schwerpunkt der Vorrichtung (oder nur der bewegten Teile ) aufhält.
[0021] Bei waffentechnischer Anwendung der Vorrichtung gemäss Erfindung, entspricht der Zielachskörper einer Waffe (Geschützrohr, Laser, etc.), der erste bewegbare Tragkörper 3 einer Oberlafette und der zweite bewegbare Tragkörper 4 einer Unterlafette.
[0022] Wie bei Geschützwaffen zur Abwehr von Flugkörpern allgemein be¬ kannt, ist der Z ielachskörper 2 bzw . das Geschützrohr um eine rechtwinklig zur Z ielachse 6 verlaufende erste Bewegungsachse 7 in Pfeilrichtung X' und ausserdem um eine senkrecht zu dieser Bewe¬ gungsachse 7 verlaufende zweite Bewegungsachse 8 in Pfeilrichtung Y schwenkbar, um auf einen bewegten Zielkörper ausgerichtet zu werden.
[0023] Bei bekannten Geschützwaffen ist die zweite Bewegungsachse 8 unter einem konstanten Winkel, bspw. vertikal oder senkrecht gerichtet. Dies hat zur Folge, dass das Geschütz eine entsprechend aufwärts- gerichtete und sich ausweitende Unwirksamkeitszone aufweist, in der sich die Zielachse in zu kleinem Winkel relativ zu der zweiten Bewegungsachse befindet, um durch ausreichend schnelle Drehbewe¬ gung um diese zweite Bewegungsachse 8 einem Flugkörper folgen zu können.
[0024] Gemäss der genannten EP-A-72'669 lässt sich die unter einem Winkel von z.B. 30" gegenüber der Vertikalen in Richtung der zweiten Be¬ wegungsachse 8 aufwärts gerichtete jeweilig Unwϊrksamkeitszone bei konstantem Neigungswinkel um eine vertikale Achse auf einer nicht dargestel lten Kreisbahn wegschwenken. Dabei verbleibt jedoch der vertikal nach oben gerichtete Bereich unverändert nah an der Un¬ wirksamkeitszone. Dies wir gemäss der vorliegenden Erfindung durch die Lagerung des zweiten beweglichen Tragkörpers 4 um eine fest- stehende , horizontale, dritte Bewegungsachse 9, eine Grundachse, verhindert, um die der Tragkörper 4 in Pfeilrichtung X schwenkbar ist. Diese dritte Bewegungsachse 9 ist im Abstand A zu einem nicht näher bezeichneten Kreuzungspunkt (bevorzugterweise der Schnit¬ tpunkt der beiden Achsen) der beiden Achsen 7,8 angeordnet. Folg- lieh lässt sich die Neigung der auch als Singularitätsachse bekannten zweiten Bewegungsachse kontinuierlich verändern, zum Beispiel auch nach schräg abwärts, gemäss der Darstellung in Figur 3, und der Kreuzungspunkt (bzw. Schnittpunkt) der beiden Achsen 7,8 bewegt sich einschliesslich des Zielachskörpers 2 auf einer nicht dargestell- ten Kreisbahn im Abstand A auf- und abwärts. Eine obere, in Figur 2 dargestellte Position der ersten Bewegungsachse 7 und damit auch des Zielachskörpers 2 ermöglicht aus der für die Zielobjekterfassung und Verfolgung besonders günstigen Position auch die Erfassung von Z ielobjekten, die sich hinter dem erhöhten gehäuse 10 der Vorrich¬ tung befinden oder vorbeibewegen.
[0025] Durch die erhöhte Anordnung der Achse 9 im oberen Bereich eines auf einer Basisplattform 1 1 feststehend angeordneten Lagerkörpers 12, kann die zweite Bewegungsachse 8 auch abwärts geneigt sein, um in der Nähe und unter der Horizontalebene vorhandene Zielobjekte zu erfassen.
[0026] Das erfi ndungsgemässe Konstruktionsprinzip lässt sich durch einfach gestaltete Bauelemente verwirkl ichen, so dass sich eine hohe Funk¬ tionssicherheit ergibt. Beispielsweise sind der erste bewegliche Trag¬ körper und der feststehende Lagerkörper 12 gabelförmig, bzw. zwei- teilig ausgeführt, um die zu lagernden Körper, das heisst, den Ziel¬ achskörper 2, bzw. den zweiten beweglichen Tragkörper 4, zwischen zwei Achslagern einzuschliessen. Die Lagerung um die dritte Achse 9, das heisst, der Lagerkörper 12, kann auch in dem Gehäuse integriert sein.
[0027] Die definierte Ausrichtung der drei Bewegungsachsen 7,8,9 relativ zueinander führt zu einer entsprechend einfachen Gestaltung vOn im Gehäuse 10 vorzusehenden Betriebseinrichtungen für die Steuerung nicht dargestellter Antriebe, sowie für die Bewegung des Zielachs¬ körpers 2, des ersten Tragkörpers 3 und des zweiten Tragkörpers 4 relativ zueinander bzw. relativ zum Basiskörper 5. Der Basiskörper 5 steht auf drei Spindelsäulen 13,14,15, die eine stabile AbStützung der Plattform 11 des Basiskörpers 5 ermöglichen. Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemässen Vorrich¬ tung für die leichte und schnel le Ausrichtung unterschiedlichster Geräte, die auf ein Objekt auszurichten sind, und somit als Zielachs¬ körper bezeichnet werden können, dienen kann. Hierzu zählen zum Beispiel Lasergeräte, andere optische Geräte, Radargeräte, bzw. alle Geräte, deren optische oder sonstweiche Achsen auf ein Zielobjekt ausgerichtet werden sollen.
权利要求:
Claims

PATENTANSPRUECHE
Vorrichtung zur Ausrichtung eines Z ielachskörpers (2) auf einen Z ielpunkt, mit einem Basiskörper (5) zur Aufnahme bewegbarer und fester Vorrichtungstei le, sowie Antriebsmitteln zum Ausrichten des Z ielachskörpers (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung drei Drehachsen (7,8,9) aufweist, wobei die erste (7) und die zweite (8), von der Z ielkörperachse her gezählt, ein klassisches Richtach¬ sensystem bi lden, und eine dritte Drehachse (9) zwischen diesem Richtachsensystem und der Unterlage (5) der Vorrichtung dieses Richtsystem derart verschwenken lässt, dass die Vorrichtung ihre Richtbeweguπgen mit genügendem Winkelabstand von ihrer Singulari¬ tät durchführen kann, und dass die erste (7) und die dritte (9) Drehachse voneinander um einen Abstand (A) beabstandet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bewegungsachsen (7,9) in der Vorrichtung, eine erste (7, Grundachse) und eine dritte (9, Richtachse), parallel zueinander einstellbar sind, und die durch eine zweite (Verbindungsachse oder Singularitätsachse) i m wesentl ichen senkrecht dazu stehende Bewegungsachse (8) zu ei nem Achssystem (7,8,9) verbunden sind, mit einem Abstand (A) zw ischen der Grundachse und der Richtachse derart, dass sich die Richtachse in einer Bewegungsebene beliebig verschwenken lässt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Z ielachskörper (2) in einem ersten beweglichen Tragkörper (3) u m eine im wesentlichen rechtwinklig zur Zielachse (6) verlaufende erste Bewegungsachse (7) schwenkbar gelagert und der erste Trag¬ körper (3) u m eine senkrecht zur ersten Bewegungsachse (7) ver- laufende zweite Bewegungsachse (8) in einem zweiten beweglichen Tragkörper (4) drehbar gelagert ist, wobei die erste und zweite Bewegungsachsen sowie die Zielachse (6) des Zielachskörpers (2) sich in einem Punkte (K) treffen und der zweite Tragkörper (4) um eine dritte Bewegungsachse (9) relativ zu einem Basiskörper (5) beweglich ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen der dritten (9, der Grundachse) und der ersten (7, der Richtachse) Bewegungsachse grösser ist als die Höhe des neben dem zweiten beweglichen Tragkörper (4) feststehend angeordneten Gehäuses (10) der Vorrichtung, sodass der Zielachs¬ körper (2) bei entsprechender Ausrichtung über das Gehäuse (10) hinwegschwenkbar ist (Fig.2).
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen" 1 bis 4,- dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Bewegungsachse (9) im oberen Bereich eines einen Teil des Basiskörpers (5) bi ldenden Lagerkörpers (12) vorgesehen ist, der im Bereich des Gehäuses (10) der Vorrichtung angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die zweite Bewegungsachse (8) über die eine dritte Bewegungsachse (9) einsch l iessende Horizontalebene hinaus um die dritte Bewegungsachse (9) abwärts schwenkbar ist (Fig. 3).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass der zweite bewegliche Tragkörper (4) um die dritte Bewe¬ gungsachse (9) in Pfeilrichtung (X) um einen Winkel von mindestens 90* oder mehr schwenkbar ist (Fig.2). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, dass an dem Basiskörper (5) entsprechende Mittel (13-15) für eine stabile AbStützung der gesamten Vorrichtung vorgesehen sind.
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