Anordnung für die Anzeige des Treffers eines Metallgeschosses in einem Übungsziel, insbesondere Trefferindikator für Schiessübungen auf Flugziele Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für die Anzeige des Treffers eines Metallgeschosses in einem Übungsziel, insbesondere einen Trefferindikator bei Zielschiessübungen auf von Flugzeugen geschleppte oder freifliegende Flugziele.
Beim Übungsschiessen auf Flugziele ist es vorteil haft, über einen Trefferindikator zu verfügen, der schnell und zuverlässig Informationen über das Schiess ergebnis geben kann. Dabei ist es wesentlich, dass der Trefferindikator nicht nur Informationen über direkte Zieltreffer geben kann, sondern auch über Treffer innerhalb eines gewissen Bereichs um das Ziel herum.
Es sind bereits für geschleppte Ziele vorgesehene Trefferindikatoren bekannt, die auf einer elektro akustischen Methode für die Registrierung der Stoss welle eines Projektils beruhen. Ein im Ziel unter gebrachtes Mikrophon fängt dabei die akustische Wirkung der Stosswelle aller Projektile auf, die mit Überschallgeschwindigkeit innerhalb eines gewissen Bereichs um das Mikrophon passieren, und die ent sprechenden elektrischen Impulse werden über eine Leitung in der Schlepptrosse zu einer im Flugzeug befindlichen Registriervorrichtung geleitet, wo die Treffer registriert werden und beispielsweise über eine Radioverbindung zum Schützen oder einer Boden station übermittelt werden.
Es ist natürlich wünschenswert, dass ein zum Ziel schiessen vorgesehener Trefferindikator nicht nur auf Metallgegenstände mit Überschallgeschwindigkeit rea giert, sondern auch auf solche, die das Zielgebiet mit geringerer Geschwindigkeit passieren.
Beim Schleppen von Flugzielen mit hohen Ge schwindigkeiten ist es aus aerodynamischen Gründen vorteilhaft, eine so dünne Schlepptrosse wie möglich zu verwenden. Eine dünne Schlepptrosse ist aber gewöhnlich als Verbindung für die Überführung der elektrischen Impulse von der im Flugziel unterge brachten Indiziervorrichtung zu einer eventuell im Schleppflugzeug untergebrachten Registrierausrüstung ungeeignet. Es ist deswegen auch wünschenswert, dass man beim Übungsschiessen gegen sowohl geschleppte als auch freifliegende Ziele über einen Trefferindikator verfügt, der so angeordnet ist, dass Trefferimpulse von dem im Flugziel befindlichen Organ drahtlos an eine zugehörige Registriereinrichtung am Boden über mittelt werden.
Die Flugziele werden jetzt gewöhnlich aus leich tem Material hergestellt, u. a. um das Gewicht zu ver mindern. Die Verminderung des Gewichts des im Flugziel untergebrachten Teils der Indiziervorrichtung ist deswegen ein weiterer Wunsch.
Die Erfindung, welche eine Lösung der darge stellten Forderungen ermöglicht, beruht auf dem Prinzip, dass man die Eigenschaft von Metallen aus nutzt, den Schwingungszustand einer elektrischen, zweckmässig ausgeführten Hochfrequenzquelle zu ver ändern, wenn sie in die Nähe einer solchen Quelle kommen.
Eine Anordnung nach der Erfindung für die An zeige des Treffers eines Metallgeschosses, insbesondere ein Trefferindikator bei für Schiessübungen vorge sehenen Flugzielen, wird dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mindestens einen vom Ziel getragenen, elektrischen Hochfrequenzoszillator umfasst, dessen Sendekreis und/oder Rückkopplungskreis Teile einer Antennenanordnung sind oder damit in Verbindung stehen, und dass Mittel vorhanden sind, um ein Hoch frequenzsignal auszusenden, welches bei Gegenwart des Metallgeschosses in einer im wesentlichen sphäri schen Reichweitenzone um die Antennenanordnung seinen Charakter ändert, und dass eine vom Ziel getrennte Empfangsvorrichtung vorhanden ist, welche die Signalveränderung anzeigt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben, wo Fig. 1-5 Blockschemas für ver schiedene Ausführungsformen eines Indikators nach der Erfindung zeigen. Fig. 6 veranschaulicht im Prinzip die Indizierung in verschiedenen Trefferzonen rund um das Ziel herum. Fig. 7 veranschaulicht prinzipiell die Indizierung der Projektilpassagerichtung im Verhältnis zum Ziel. Fig. 8 zeigt ein Blockschema für eine modifizierte Ausführungsform eines Indikators nach der Erfindung.
Fig. 9 zeigt mehr detailliert den Hauptteil der in Fig. 8 gezeigten Anordnung.
Der im Flugziel untergebrachte Teil der Indizien vorrichtung besteht in seiner einfachsten Ausführung aus einem elektrischen Hochfrequenzoszillator, bei spielsweise vom konventionellen Hartley-Typ, mit überwiegend induktiver Rückkopplung zwischen den leistungsabgebenden Teilen des Oszillatorkreises, dem Sendekreis , der gewöhnlich aus dem Anodenkreis des Oszillators besteht, und dem Rückkopplungs kreis , der gewöhnlich aus dem Gitterkreis des Oszillaiors besteht.
Der Oszillator kann auch vom konventionellen Colpitts-Typ sein, mit überwiegend kapazitiver Rückkopplung, oder aus einer Kombina tion oder Variation dieser Grundtypen bestehen. Welcher Oszillatortyp für die Anordnung nach der Erfindung gewählt wird, ist ohne prinzipielle Bedeutung für deren Arbeitsweise. Genau so ist es prinzipiell gleichgültig, ob der Oszillator mit Elektronenröhren oder Transistoren als verstärkenden Elementen arbeitet.
Ein konventioneller Oszillator für Hochfrequenz enthält normalerweise einen Resonanzkreis, der aus reaktiven Kreiselementen in Parallelschaltung oder Serieschaltung oder Kombination davon besteht und so abgestimmt wird, dass der Oszillator bei der ge wünschten Frequenz schwingt. Von einem derartigen Oszillator fordert man u. a., dass seine Betriebsfrequenz stabil ist und dass sie ebensowenig wie die Amplitude des Oszillatorsignals von den Veränderungen der äusseren Betriebsbedingungen beeinflusst werden soll.
Dies wird u. a. durch die zweckmässige Ausbildung der frequenzbestimmenden Kreiselemente erreicht und durch die Abschirmung dieser Kreiselemente gegen nicht gewünschte elektromagnetische Strahlung.
Ein Oszillator für den vorliegenden Zweck soll im Gegensatz zum konventionellen Oszillator so ange ordnet sein, dass sein Schwingungszustand in hohem Grad von einer in den Oszillator einfallenden elektro magnetischen Störung beeinflusst wird, beispielsweise durch Reflexe von in seiner Nähe befindlichen Metall gegenständen. Um diese Eigenschaft zu erreichen, kann der für Trefferindizierung vorgesehene Oszillator in einer Art ausgeführt werden, die unten unter a) und b) präzisiert wird.
a) Die Oszillatoranordnung O wird gemäss Fig. 1 mit zwei oder mehreren frequenzbestimmenden Reso nanzkreisen versehen, wovon z. B. ein Resonanzkreis R., im Sendekreis Sk des Oszillators und ein anderer Resonanzkreis R2 im Rückkopplungskreis Ak des Oszillators angeordnet wird, welche Resonanzkreise zu Resonanz bei Frequenzen abgestimmt werden, die nahe beieinander liegen, aber nicht zusammenfallen.
Hierdurch wird erreicht, dass die Frequenz für die Oszillatoreinheit als Ganzes nicht scharf definiert ist und als Folge davon bei Störungen leicht eine Fre- quenzabweichung entstehen kann.
b) Der Rückkopplungskreis des Oszillators ist so angeordnet, dass er, unabhängig davon, ob er als Resonanzkreis ausgeführt ist oder nicht, ganz oder teilweise mit dem Antennenkreis<I>Aa</I> identisch ist, der gemäss Fig. 2 eine Einheit mit dem sendenden Anten nenkreis<I>As</I> bilden kann, oder getrennt davon ist, wie in Fig. 3 gezeigt wird.
Welcher Typ der Antennen anordnung für den Rückkopplungskreis gewählt wird, ist prinzipiell gleichgültig, aber in einer praktischen Ausführungsform hat sich eine auf einem Ferritkern, F in Fig. 3, aufgebaute Antennenanordnung als zweck mässig erwiesen.
- Durch die Verbindung der Antenne mit dem Rückkopplungskreis wird dieser nach aussen gerichtet , und dies bewirkt, wie in Fig. 4 angedeutet wird, dass ein gewisser Teil der von der Senderantenne <I>As</I> ausgesendeten und an einem Metallgegenstand P in der Nähe reflektierten Strahlungsenergie E in der Antenne<I>Aa</I> des Rückkopplungskreises aufgefangen wird und eine Änderung des Schwingungszustandes des Oszillators hervorruft, die hauptsächlich aus einer Frequenzänderung besteht.
Damit eine Oszillatoranordnung, die nach den Punkten<I>a</I> und<I>b</I> oben aufgebaut ist, speziell als Treffer indikator beim Übungsschiessen auf Flugziele ver wendet werden kann, muss auch eine Empfänger vorrichtung zur Verfügung stehen, welche jede solche Änderung der Frequenz des Radiosignals indiziert und registriert, die entsteht, wenn ein Projektil durch das Treffergebiet hindurchgeht.
Eine solche Anzeige- und Registriervorrichtung, die beliebig in einem Flug zeug und/oder am Boden stationiert sein kann, wird in Fig. 5 in Blockform dargestellt und kann aus einem an und für sich bekannten Empfänger M mit Hoch frequenz-, Zwischenfrequenz-, Detektor- und Nieder frequenzstufe bestehen, in dem die von der Projektil- passage verursachte Änderung des Signals, zweck mässig die Frequenzänderung, in einen entsprechenden Spannungsimpuls verwandelt wird, der einer zum Empfänger gehörenden Zähleinheit 1 zugeführt wird.
Diese Zähleinheit kann beispielsweise aus einem direktanzeigenden dekadischen Zählrohr mit den zu gehörigen Kreisen bestehen, so dass jeder eingeführte Spannungsimpuls gezählt wird.
Beim Schiessen auf Luftziele ist es gewöhnlich wünschenswert, dass der verwendete Trefferindikator einen fast sphärischen Empfindlichkeitsbereich hat. Die Form des Empfindlichkeitsbereichs für einen Trefferindikator nach der Erfindung wird in erster Linie durch die Ausbildung der Antennen im Flugziel bestimmt. Durch zweckmässige Wahl des Antennen typs und dessen geeignete Anbringung im Flugziel kann ein für den praktischen Gebrauch zufrieden- stellender Empfindlichkeitsbereich um den Treffer indikator erhalten werden. Beispielsweise kann man eine gerade Viertelwellenantenne als Senderantenne verwenden und eine winkelrecht zu deren Längs richtung angebrachte Ferritstabantenne als Rück kopplungsantenne .
Der Ferritstab hat an und für sich ein Antennenrichtdiagramm, welches eine an nehmbare Form für den Empfindlichkeitsbereich des Trefferindikators gibt. Bei der Verwendung eines Indikators nach der Erfindung in einem Flugziel für die Indizierung von Treffern in oder in der Nähe des Ziels ist der Oszillator O, wie aus Fig. 6 hervorgeht, im Ziel T angeordnet, in diesem Fall zweckmässig zentral im Ziel. Da es keine bewegte Metallkörper im Empfindlichkeitsbereich gibt, wird von dessen Senderantenne ein Radiosignal mit verhältnismässig stabiler Frequenz, der Ruhefrequenz, ausgesendet.
Die Empfängerausrüstung ist für den Empfang dieser Signalfrequenz eingestellt. Wenn beim Beschiessen ein Projektil beispielsweise in den mit A bezeichneten sphärischen Empfindlichkeitsbereich um das Ziel eintritt und angenommen wird, dass die Trefferregistrierung in diesem Bereich erfolgt, wird das Metall des Projektils den Oszillator O stören, so dass die Signalfrequenz von der Ruhefrequenz abweicht. Die Grösse der Frequenzänderung, der Frequenzhub, und deren Geschwindigkeit hängen davon ab, in welchem Abstand und mit welcher Geschwindigkeit sich das Projektil relativ zum Ziel bewegt.
Die Fre- quenzänderung wird im Detektorkreis, beispielsweise einem Diskriminator, in einen entsprechenden Span nungsimpuls umgewandelt, der nach Verstärkung in einem geeigneten Verstärker in die Zähleinheit einge führt wird, worauf die Trefferregistrierung erfolgt.
In gewissen Fällen ist es auch wünschenswert, Treffer in mehr als einer Reichweitenzone um das Ziel unterscheiden zu können. Hierfür kann das Flug ziel mit mehreren Indikatoren mit verschiedenen Reichweiten versehen werden, so dass eine sphärische Zielscheibe rund um das Ziel herum entsteht. Dies wird in Fig. 6 angedeutet, wo der Kreis A eine innere Reichweitensphäre für den Sender O markiert und der Kreis B eine entsprechende äussere Zone für einen anderen Sender markiert.
Diese Sender arbeiten mit verschiedenen Frequenzen und wirken mit je einem oder mit dem gleichen Empfänger zusammen, der in je einem Zählrohr Treffer in den entsprechenden Zonen registriert. - Man kann auch eine sphärische Zielscheibe unter Ausnutzung nur eines Indikators im Flugziel erhalten. Für diesen Zweck ist die emp fangende und registrierende Apparatur so angeordnet, dass alle empfangenden Trefferimpulse, deren ent sprechende Spannungsamplituden einen gewissen von vorneherein kalibrierten und eingestellten Wert unter schreiten, auf eine Zähleinheit einwirken und alle übrigen Trefferimpulse auf eine andere Zähleinheit. Es ist offenbar, dass man mit dieser Methode die Möglichkeit hat, mehr als zwei Reichweitenzonen zu unterscheiden.
Ein anderer, weiterreichender Wunsch ist die Bestimmung der Richtung der Projektilbahn im Ver hältnis zum Ziel. Eine genaue Bestimmung dieser Richtung ist mit einem Oszillator kaum möglich. Ein gewisser Grad der Richtungsbestimmung, beispiels weise die Feststellung, in welchem sphärischen Qua dranten die Projektilpassage erfolgt, kann durch An wendung von vier separaten Oszillatoren im Ziel erreicht werden. Hierbei wird jeder Oszillator mit einer Antennenanordnung versehen, deren Richtdiagramme auf den sphärischen Quadranten konzentriert ist, für den die Antenne vorgesehen ist, wie in Fig. 7 ange deutet wird.
Das Ziel ist mit vier Oszillatoren <B>01-0,</B> ausgerüstet worden, deren Empfindlichkeitsbereiche von den entsprechenden Kreisen SI- S4 repräsentiert werden. Die vier Oszillatoren arbeiten mit verschie denen Frequenzen, um in der Empfängerausrüstung unterschieden werden zu können.
Ein Projektil, welches das Ziel T passiert, beispielsweise in dem Quadranten, der vom Kreis S, repräsentiert wird, verursacht im Oszillator O,. eine grössere Frequenzänderung als in den übrigen Oszillatoren. Die Empfängerausrüstung separiert in bekannter Weise die von den Sendern kommenden Radiosignale und beim gleichzeitigen Empfang von Trefferimpulsen von mehreren Sendern werden die entsprechenden Spannungsamplituden in Vergleichskreisen bekannter Art verglichen.
Der Zähl indikator, der dem Sender entspricht, von dem der stärkste Trefferimpuls ausging; indiziert einen Treffer, während die zu den übrigen drei Sendern gehörenden Zählerindikatoren zweckmässig blockiert werden. Durch Anwendung einer grösseren Anzahl von Sendern kann offenbar eine feinere Einteilung der Treffer sphären erreicht werden als bei der oben beschriebenen Quadranteneinteilung.
Es hat sich in der Praxis als wünschenswert heraus gestellt, den Abstand zwischen dem Ziel und dem Empfänger zu vergrössern, welcher sicheren und stö rungsfreien Empfang der vom Sender ausgesendeten Radiosignale gewährt. Für diesen Zweck wird eine Anordnung nach Fig. 8 verwendet, welche ausser dem Oszillator vorher beschriebener Art einen Hilfssender <I>S,</I> eine Antenne<I>As</I> für diesen Hilfssender und einen Hilfsoszillator für Tonfrequenz umfasst.
Der Hilfs sender wird von Änderungen der Frequenz des Oszillators beeinflusst und sendet entsprechend ver stärkte Signale mit für den Abstand zum Empfänger geeigneter Leistung und Frequenz. Der Oszillator schwingt bei einer geprüften Ausführungsform mit stabiler Frequenz im Bereich 25-30 MHz, wobei der Hilfssender S mit einer Sendefrequenz im Bereich 460-500 MHz arbeitet. Der Hilfsoszillator H gibt 400 Hz, um die Identifizierung des Senders zu er leichtern.
Die schematisch in Fig. 8 angegebene Ausführungs form wird mehr detailliert in Fig. 9 dargestellt, wobei der Hilfsoszillator weggelassen ist. Beim Oszillator 0 umfasst der Sendekreis die auf die Ferritantenne F gewickelte Spule L2 ,während der Rückkopplungskreis eine Spule L,, hat, die auf die gleiche Ferritantenne gewickelt ist.
Die Oszillatorschaltung enthält ausser dem den Transistor TI, den Widerstand R, den Kondensator C, und die Batterie B1. Die Elektroden des Transistors werden mit<I>k,</I> e bzw.<I>b</I> bezeichnet, die gleichen Bezeichnungen werden bei dem im Hilfs sender S vorgesehenen Transistor T2, verwendet. Der Hilfssender S wird von den Frequenzänderungen des Oszillators O durch die auf den Ferritstab F gewickelte Aufnahmespule L3 beeinflusst.
Der Sender umfasst ausser dem Transistor T2 den Kondensator C2, die Batterie B2 und einen abstimmbaren Kondensator C3. Vom Hilfssender S ausgehende Radiosignale werden von der Antenne<I>As</I> ausgesendet, die nicht mit der Ferritantenne F identisch ist.
Bei einer geprüften Anordnung nach dem Schalt schema in Fig. 9 haben die verschiedenen Komponen ten folgende Werte:
EMI0004.0016
R <SEP> = <SEP> 50 <SEP> Ohm <SEP> C2 <SEP> = <SEP> C3 <SEP> = <SEP> 2-15 <SEP> pF
<tb> <I>B1 <SEP> = <SEP> B2</I> <SEP> = <SEP> 20 <SEP> V <SEP> L1 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> ,MH
<tb> <I>T1 <SEP> = <SEP> T3,</I> <SEP> = <SEP> 2N1143 <SEP> L2 <SEP> = <SEP> 10,uH
<tb> Cl <SEP> = <SEP> 20 <SEP> pF <SEP> L3 <SEP> = <SEP> 0,6 <SEP> ,uH Die Arbeitsweise der Anordnung ist offenbar, und es ist ersichtlich, dass im Schema einige Vereinfachun gen vorgenommen sind und dass die angegebenen Komponenten in Wirklichkeit beispielsweise in Form von Parasitkapazitäten bzw. Wicklungswiderständen vorkommen können.
Eine in einem Flugziel untergebrachte Oszillator- vorrichtung wird offenbar einer gewissen mechanischen Schockwirkung ausgesetzt, wenn ein Projektil mit hoher Geschwindigkeit in der Nähe der Anordnung passiert.
Wenn die frequenzbestimmenden Kreis elemente des Oszillators mechanisch sehr elastisch sind, welches besonders bei luftgewickelten Spulen, Verbindungsleitungen usw. der Fall ist, bewirkt der genannte mechanische Schock eine gewisse momentane Formveränderung dieser Elemente, was eine ent sprechende momentane Änderung des Signals des Oszillators bewirkt. Die mechanische Schockwirkung, die von der um das Projektil gebildeten Druckwelle verursacht wird, kann natürlich je nach Wunsch durch zweckmässige mechanische Ausbildung der Oszillator- kreise unterdrückt oder hervorgehoben werden.
Ein von der Druckwelle des passierenden Projektils ver ursachter Signaländerungsimpuls wird etwas verzögert auf den normalen, durch elektromagnetische Influenz gebildeten Signalimpuls überlagert. Die zeitliche Ver zögerung zwischen dem normalen, durch elektro magnetische Einwirkung entstandenen Signalimpuls und dem Impuls, der durch die Druckwelle des Projektils hervorgerufen wird, stellt im Prinzip ein Mass für den Abstand des Projektildurchgangs zum Oszillator dar.
Mit einer beispielsweise in der Emp fängerausrüstung untergebrachten, zweckmässig kali- brierten Anordnung zum Messen des genannten Zeit intervalls wird offensichtlich eine weitere Möglichkeit erhalten, um den Abstand zwischen dem vom Ziel getragenen Treffer-Indikatorteil und einer im Empfind- lichkeitsbereich desselben verlaufenden Projektilbahn mit begrenzter Genauigkeit festzustellen.