BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Trefferwahrscheinlichkeit beim Beschiessen von sich bewegenden Zielen in der Luft mit Geschossen, die von Feuerwaffen in Form eines Seriefeuers abgefeuert werden.
Die Probleme, die sich beim Beschiessen von sich bewegenden Zielen ergeben, sollen zuerst einmal anhand der Fig. 1 erläutert werden.
Gemäss Fig. 1 wird im Gelände, ausser einem Geschütz G, noch ein Richtgerät R aufgestellt. Mit Hilfe einer Anzahl Messpunkte M, von denen in der Fig. 1 nur einer dargestellt ist, wird die Bewegungsbahn des beweglichen Zieles bestimmt und die Lage des Treffpunktes T zu einem gegebenen Zeitpunkt berechnet. Die Distanz eM wird rnit einem Zielfolgesensor bestimmt. Der Seitenwinkel aM in einer horizontalen Ebene, und der Lagewinkel XM in einer vertikalen Ebene, werden mit dem Richtgerät R bestimmt. Die Geschützwinkel, d.h. der Seitenrichtwinkel aT und der Elevationswinkel g werden durch einen Rechner berechnet. Bei dieser Berechnung wird zuerst die Distanz eT vom Geschütz zum Treffpunkt T und der Lagewinkel ÄT zum Treffpunkt T bestimmt.
Das Ziel benötigt bei einer Zielgeschwindigkeit Vz die Zeit t, bis es den Treffpunkt T erreicht. Die selbe Zeit t benötigt auch das Geschoss, das mit einer Anfangsgeschwindigkeit Vo aus dem Geschütz G wegfliegt. Der Abstand zwischen Geschütz G und Richtgerät R muss durch eine Parallaxe P berücksichtigt werden.
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, dass die Geschossflugzeit t, und somit die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses Vo, von Bedeutung sind. Aus den verfügbaren Messpunktdaten macht der Rechner zu jedem Zeitpunkt eine Prognose für den zukünftigen Flugweg des Zieles in Funktion einer Raumkurve als Funktion der Zeit. Die Flugbahn des Geschosses, bei gegebener Rohrrichtung, ist ebenfalls eine Raumkurve als Funktion der Zeit und muss ebenfalls im Rechner bestimmt werden.
Auf Grund des prognostizierten Flugweges des Zieles und der Ballistik des Geschosses, bestimmt der Rechner mit einem geeigneten Iterationsprogramm den zukünftigen Treffpunkt T, und daraus die Rohrrichtung des Geschützes G.
Wegen der Messfehler oder Zielfehler des Zielfolgesensors und wegen des stochastischen Verhaltens des Zieles ist es unmöglich, den zukünftigen Flugweg des Zieles für die Dauer der Geschossflugzeit mathematisch exakt vorauszusagen. Auch bei Berücksichtigung aller bestimmbarer Einflussgrössen wird andererseits ein Geschoss nicht mathematisch genau der Sollflugbahn folgen.
Diese Fehler bewirken, dass sich Ziel und Geschoss nicht in jedem Fall treffen. Wegen des zufälligen Charakters dieser Fehler, kann für das Treffen lediglich eine Wahrscheinlichkeit angegeben werden.
Es ist bekannt, dass die Trefferwahrscheinlichkeit durch eine hohe Kadenz vergrössert werden kann, denn unter der Treffwahrscheinlichkeit ist die Wahrscheinlichkeit zu verstehen, dass bei Abgabe von n Schüssen mindestens ein Schuss das Ziel trifft. Bei grosser Kadenz und grosser Zielfluggeschwindigkeit ist es aber für einen Rechner gar nicht mehr möglich, für jedes einzelne Geschoss die Rohrrichtung zu bestimmen. Es ist auch nicht möglich, das schwere Geschütz so schnell zu bewegen, dass für jedes einzelne Geschoss die Rohrrichtung, d.h. Seitenwinkel aT und Elevationswinkel e, eingestellt werden kann.
Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, die Treffwahrscheilichkeit zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung bezweckt ferner, das Problem des Seriefeuers auf eine neuartige Weise zu lösen und weist die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale auf.
Diese neue Vorrichtung hat nun den wesentlichen Vorteil, dass die Fehler, welche dadurch entstehen, dass es bei einem Serie feuer nicht möglich ist, für jedes einzelne Geschoss die Feuerwaffe in die gewünschte Lage zu schwenken, dadurch verkleinert werden, dass für jedes einzelne Geschoss eines Seriefeuers die Geschossflugzeit t beeinflusst wird, entweder durch die Wahl der Anfangsgeschwindigkeit und/oder durch die Wahl der Abbremsung während des Fluges und/oder durch die Wahl des optimalen Zündungszeitpunktes.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung sind im folgenden, anhand der beigefügten Zeichnung, ausführlich beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse beim Beschuss eines beweglichen Zieles in der Luft,
Fig. 2 eine andere schematische Darstellung der geometri schen Verhältnisse beim Beschuss eines beweglichen Zieles in der Luft,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Geschosses mit grosser Anfangsgeschwindigkeit Vo,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Geschosses mit kleiner Anfangsgeschwindigkeit Vo,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Geschosses mit Bremsflügeln und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Mittel zur Fernsteuerung der Abbremsung und der Zündung des fliegenden Geschosses.
Gemäss Fig. 2 befindet sich ein Geschütz G im Zentrum einer imagniären Halbkugel K vom Radius R. R beträgt z.B.
1-5 km. Das zu bekämpfende Ziel Z, z.B. eine Rakete, beschreibt eine Flugbahn, von der einzelne Punkte P1, P2, .3... Pn ausgemessen werden. Mit Hilfe eines Rechners lässt sich erkennen, an welcher Stelle das Ziel Z die Kugel K durchdringen wird. Der Durchdringungspunkt P befindet sich in der Mitte eines Viereckes, das durch zwei zum Äquator parallele Linien B und B2 und zwei Meridiane L und L2 gebildet wird. Auf der Kugeloberfläche K sind ferner die Durchdringungspunkte Pl, .1.... der vom Geschütz G abgefeuerten Geschosse angedeutet, die sich ebenfalls mit Hilfe des Rechners berechnen lassen.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung sollen nun sämtliche Geschosse eines Seriefeuerstosses gleichzeitig die Oberfläche der imaginären Kugel K erreichen und zwar genau in dem Zeitpunkt, in welchem auch das Ziel Z die Oberfläche der Kugel K erreicht. Dieses kann nun auf verschiedene Arten erreicht werden: a) Die ersten Geschosse eines Feuerstosses fliegen langsamer als die letzten Geschosse des selben Feuerstosses, derart, dass die letzten Geschosse die ersten Geschosse einholen können und dass schliesslich sämtliche Geschosse eines Feuerstosses gleichzeitig die Oberfläche der Kugel K erreichen.
b) Die ersten Geschosse eines Feuerstosses werden im Fluge stärker abgebremst, als die letzten Geschosse des selben Feuerstosses, derart, dass schliesslich sämtliche Geschosse eines Feuerstosses gleichzeitig die Oberfläche der Kugel K erreichen.
Dabei ist zu beachten, dass bei grosser Anfangsgeschwindigkeit Vo die Flugbahn eines Geschosses anders ist, als bei kleiner Anfangsgeschwindigkeit. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, muss daher für jedes Geschoss ein anderer Elevationswinkel vorgesehen werden. Ferner ist zu beachten, dass beim Abbremsen eines Geschosses sich die Flugbahn ebenfalls ändert, denn je stärker das Geschoss abgebremst wird, umso stärker ist die Flugbahn gekrümmt. Wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann daher die Flugbahn eines Geschosses durch Fernsteuerung der Abbremsvorrichtung noch während des Fluges korrigiert werden.
In Fig. 3 ist ein Geschoss dargestellt, dessen Anfangsgeschwindigkeit Vo = 1350 m/sec beträgt und in Fig. 4 ist ein anderes Geschoss dargestellt, dessen Anfangsgeschwindigkeit 600 m/sec beträgt. Solche Geschosse sind bekannt und müssen hier nicht erläutert werden. Diese Geschosse ermöglichen einen ersten Feuerstoss mit einer Anzahl Geschosse von kleiner Anfangsgeschwindigkeit Vo und anschliessend einen zweiten Feuerstoss mit einer Anzahl Geschosse von grosser Anfangsgeschwindigkeit Vo abzufeuern. Beide Feuerstösse können auf die Stelle der Kugeloberfläche gerichtet werden, an welcher das Ziel Z diese Kugeloberfläche durch- dringen wird.
Es kann jedoch nur der eine Feuerstoss auf diese Stelle der Kugeloberfläche gerichtet werden, während der andere Feuerstoss in der klassischen Weise gemäss Fig. 1 auf das Ziel Z gerichtet wird, unter Berücksichtigung des erforderlichen Vorhaltewinkels.
In Fig. 5 ist ein Geschoss 10 dargestellt, das Bremsflügel 11 aufweist, die sich entweder automatisch nach einer einstellbaren Flugzeit öffnen, oder die durch eine Fernsteuerung im gewünschten Moment geöffnet werden können. Solche Geschosse sind bekannt und daher hier nicht erläutert.
In Fig. 6 ist schematisch eine vollständige Vorrichtung dargestellt. Diese Vorrichtung weist ein Geschütz 12 auf, das durch einen Rechner 13 auf ein Ziel 14 gerichtet wird. Das heisst, der Rechner bestimmt den erforderlichen Seiten- und Höhenrichtwinkel und verschwenkt das Geschütz 12 automatisch in Elevation und Azimut. An den Rechner 13 ist ein Verfolgungsradar 15 angeschlossen, mit dem die Entfernung und die Position des Zieles 14 bestimmt wird. Mit den Angaben des Verfolgungsradars 15 ist der Rechner 13 in der Lage, die zukünftige Flugbahn des Zieles 14 vorauszuberechnen. An den Rechner 13 ist ferner ein Sender 16 angeschlossen, der durch Fernsteuerung in der Lage ist, bei einem in der Luft befindlichen Geschoss im gewünschten Zeitpunkt die Bremsflügel 11 (Fig. 5) zu öffnen und die Zündung des Geschosses 17 im optimalen Zeitpunkt einzuleiten.
Durch ein Zusatzgerät 18 können weitere Störeinflüsse berücksichtigt werden, insbesondere das Wetter oder die Anfangsgeschwindigkeit Vo etc.
Die Wirkungsweise dieser in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Über das Zusatzgerät 18 kann dem Rechner 13 der Radius R der Kugel K (Fig. 2) und die Lage des Kugelmittelpunktes G angegeben werden. Ferner werden die Anfangsgeschwindigkeiten der zur Verfügung stehenden Munition im Rechner gespeichert. Im Zusatzgerät 18 sind ferner die verschiedenen ballistischen Kurven der einzelnen Munitionsarten gespeichert, die ja von der Anfangsgeschwindigkeit Vo der einzelnen Geschosse und der Wirkung der Bremsflügel 11 abhängig sind. Mit dem Verfolgungsgerät 15 werden laufend die Lagekoordinaten Pl xl,yl,zl); P2 (X2,y2,Z2); P3(x3,y3sz3) . . . Pn (xn,yn,zn) des zu bekämpfenden Zieles Z bestimmt und an den Rechner weitergeleitet.
Anhand dieser Angaben kann der Rechner bestimmen, an welcher Stelle das Ziel Z die Oberfläche der Kugel K durchdringen wird. Der Rechner ist dann in der Lage, diese Stelle P auf der Kugeloberfläche zu bestimmen und das Geschütz auf diese Stelle zu lenken. Ausserdem kann der Rechner einen Treffpunkt T (siehe Fig. 1) berechnen und das Geschütz zuvor oder anschliessend auf diesen Treffpunkt T richten. Ferner ist der Rechner in der Lage, nach dem Feuerbefehl an das Geschütz über den Sender 16 die Abbremsung der in der Luft befindlichen Geschosse 17 und deren Zündung zu steuern.
Durch die Kombination der klassischen Zielverfolgung gemäss Fig. 1 mit der erfindungsgemässen Zielbekämpfung gemäss Fig. 2 ist es möglich, die Treffwahrscheinlichkeit zu verbessern.