CN1034425A - 在接近目标处引爆炮弹的装置 - Google Patents

Abstract

当在目标Z附近引爆炮弹G时，炮弹的碎片S 沿一确定方向飞向目标。为使尽可能多的碎片击中 目标，必须以一特定的角度(所谓点火角ZW)引爆炮 弹。该点火角取决于炮弹和目标的相遇速度VB。 根据本发明，利用射击指挥仪计算出相遇速度VBg 和系数 并存贮在装置DS中以确定相遇速 度VB。位于炮弹中的装置DS确定VB，计算 ，并与 相比较。只要该系数达到并 超过 ，就引爆。

Description

本发明涉及一在接近目标Z处引爆炮弹G的装置，其中在炮弹G中有一用于确定炮弹G和目标Z的相遇速度的装置DS。

在这类技术的已公知的装置（见DE-A-2527368）中，是由炮弹和目标之间的相遇速度来确定接近点火器中传感器的点火角ZW（图1），从而影响到炮弹碎片的主作用方向。

这种已知装置的缺点是，除了上述确定相遇速度的装置之外，还必须在炮弹中放置一个以所希望的点火角引爆的传感器。

这种用于以所希望的点火角引爆的接近点火器的传感器是公知的（见US-A3，046，892和US-A3，242，339）。

但这种传感器也有缺点，即它不依赖于炮弹和目标的相遇速度。点火角ZW大部分是固定设置的。这会导致碎片从目标旁边飞过。

本发明的任务，即本发明所要解决的问题在于，实现这样一种装置，它正好在所希望的点火角度将炮弹引爆，同时精确地（即注意到所有因素）考虑了相遇速度，但不需考虑炮弹和目标之间的“储备量（Ablage）D”。

本发明的任务将如此解决：用一定点射击指挥仪确定榴弹经过飞行时间T后炮弹与目标之间的相遇速度VBg，使得碎片击中目标。数值，

(C)/(2VBg) ＝ (fO)/(fD)在榴弹G的发射中（不包括飞行时间T）数据输入到点火器并存贮起来。

C-光速

VBg-使碎片击中目标的相遇速度

fO-点火器的发送频率

fD-多普勒频率

经过T-t秒后，接通接近传感器。

T-与目标相撞之前榴弹的飞行时间

t-前置时间

这个措施的目的是，使点火器不受干扰电磁波的影响。

点火器测量当前产生的多普勒频率fD1，并将比例式

(fO1)/(fD1) ＝ (C)/(2VB)

与以前由炮瞄雷达所确定的值

(fO)/(fD) ＝ (C)/(2VB)

进行比较。

只要VB≤VBg或

(fO1)/(fD1) ≥ (fO)/(fD)

则引爆。

因为目标储备量D只能由射击计算装置大概估计，所以点火角ZW不能依赖D。

参照以下附图说明根据本发明的炮弹引爆装置的实施例。

图1.炮弹与目标在引爆时刻的简图，假定炮弹与目标的飞行轨道是互相平行的。

图2.炮弹、目标和碎片的速度矢量图。

图3.如图1的简图，假定炮弹与目标的飞行轨道互相倾斜，但位于同一平面内。

图4.如图1的简图，假定炮弹与目标的飞行轨道互相倾斜。

图5.根据本发明引爆炮弹装置的框图。

按照图1、3和4，炮弹G沿飞行轨道A运动，目标Z沿飞行轨道B运动，按照图1，飞行轨道A和B互相平行，按照图3在E点相交，而按照图4是互相倾斜的。按照图1，两个飞行轨道A和B的距离D是恒定的，并用储备量D表示。

由于这个储备量D，炮弹G错过了目标Z。根据图3，为击中目标Z，炮弹G必须沿飞行轨道A′飞行。飞行轨道A的储备量同样为D。

根据图4，储备量D相应于炮弹G和目标Z的飞行轨道A和B之间的最短距离。如果设定两个分别经过飞行轨道A和B的平行平面，那么储备量与其间距离D是不同的。

在引爆炮弹G时，碎片S以速度VS沿碎片离开角度SW朝向目标Z飞行。这个角度SW是由炮弹G的速度VG和碎片S的平均径向速度VR决定的。按照图1，

tg SW＝ (VR)/(VG) 或SW＝arc tg (VR)/(VG)

为使炮弹G的碎片S到达目标Z，炮弹G必须以点火角ZW引爆。这个角度ZW由飞行轨道A及炮弹G和目标Z之间的直线GZ构成。

按照图2，这个点火角ZW由目标速度VZ、炮弹速度VG和平均径向碎片速度VR决定，并且

tg ZW＝ (VR)/(（VZ+VG）) 或ZW＝arc tg (VR)/(（VG+VZ）)

因此点火角ZW是与炮弹G相对目标Z的储备量D无关的。

按照图1，炮弹G和目标Z之间的相遇速度VB₁为：

VB₁＝（VG+VZ）COS ZW（公式1）

另一方面由图2得出点火角ZW为：

$\mathrm{COSZW=}\frac{\mathrm{VG\; +VZ}}{\sqrt{{\mathrm{(VG\; +\; VZ\; )}}^2{\mathrm{+V\; R}}^2}}$

由此得出相遇速度VB₁：

${\mathrm{VB}}_1=\frac{{\mathrm{(VG\; +VZ)}}^2}{\sqrt{{\mathrm{(VG\; +\; VZ\; )}}^2{\mathrm{+V\; R}}^2}}$

按照图3，相遇速度VB₂为：

VB₂＝VG COS ZW+VZ COS（FW+ZW）

（公式2）

按照图3，确定点火角ZW为：

tg ZW＝ (VR-VZSinFW)/(VG+VZCosFW)

由此得出相遇速度VB₂：

${\mathrm{VB}}^2=\frac{{\mathrm{(VG+VZCosFW)}}^2\mathrm{-VZSinFW(VR-VZSinFW)}}{\sqrt{{\mathrm{(VG+VZCosFW)}}^2{\mathrm{+(VR-VZSinFW)}}^2}}$

按照图4，相遇速度VB₃为：

VB₃＝VZCosAW+VGCosZW（公式3）

按照图4，确定点火角ZW为：

$\mathrm{t\; g\; ZW=}\frac{\sqrt{{\mathrm{VR}}^2{\mathrm{-(VZSi\; n\; FW\; )}}^2}}{\mathrm{VG\; +\; VZCos\; FW}}$

进一步定出目标飞行轨道B与炮弹G和目标Z之间的连线ZG之间的夹角AW：

$\mathrm{Cos\; AW=}\frac{{\mathrm{VGCosFW+VZCos}}^2\mathrm{FW}}{\sqrt{{\mathrm{(VG+VZCosFW)}}^2{\mathrm{+VR}}^2{\mathrm{-(VZSinFW)}}^2}}$

按照图5，在炮弹G中有一多普勒传感器DS，它发射频率为fO的雷达信号，并接收从目标Z反射回来的频率为fO+fD的信号。该多普勒传感器具有一个与混频器M相连的发送-接收天线SE。混频器M一端与振荡器OZ相连，另一端与低通滤波器TP相连。振荡器OZ通过分频器T与计数器2相连，低通滤波器TP通过放大器V和比较器K也与计数器2相连。进而还有一数字比较器3，其一端与计数器2相连，另一端与存贮器1相连。只要系数 (C)/(2VB) 超过一个已给出的以前测量值fD1，则数字比较器3给出一引爆信号。利用多普勒传感器测出当前相遇速度VB＝ (CfD)/(2fO) 并计算出比例式 (fO)/(fD) ＝ (C)/(2VB) 。

另一方面，由射击指挥仪确定相遇速度VBg和点火角ZW，从而使榴弹碎片击中目标，这时要考虑到：

a）经过T秒后的目标速度VZ，

b）径向碎片速度VR，

c）经过T秒后的炮弹速度VG，

d）角度FW（飞行轨道A和B之间）。

为此要计算出比例关系 (fO)/(fD1) ＝ (C)/(2VBg) 并在榴弹发射时送入点火器。

按照图1、3和4，只要目标Z和炮弹G之间的距离不是远远大于飞行轨道A和B之间的储备量D，点火角ZW就是改变的，因此CosZW及SinZW也是改变的。从以上公式、特别是从公式1、2和3中可看出，点火角ZW是由相遇速度VB决定的。借助于比较器3、经过相遇速度的比较，可实现在一给定的点火角ZW状况下引爆。

上述装置的作用方式如下：

在炮弹G发射时，借助于一已知结构的射击指挥仪确定炮弹G的发射速度VGO和目标的速度VZ。由这两个值计算出炮弹G和目标Z的相遇速度VBg。这个计算值以例如 (fO)/(KfD1) ＝ (C)/(2VBgK)的形式存入存贮器1，其中fO为振荡器频率，K为分频因子，fD1为从目标Z反射的信号相对于炮弹G的频率。

只要飞行的炮弹G的多普勒传感器DS-开始工作，它就发送一频率为fO的波束。从目标反射的波束其频率为fO+fD。这个波通过低通滤波器TP、放大器V和比较器K到达计数器2。 (fO)/(KfD) ＝ (C)/(2VBK) 的值从计数器2又送到数字比较器3。同时，存贮在存贮器1中的值 (C)/(2VBgK) 也送到数字比较器3。这两个值在比较器3中进行比较。只要这两个值一相等，就产生点火信号ZS并引爆炮弹G。

按照图1，炮弹G和目标Z沿互相平行的飞行轨道A和B飞行，飞行轨道A和B间的距离为D。炮弹G和目标Z越接近，炮弹轨道A和直线GZ（炮弹G与目标Z间连线）之间的角度ZW就越大。只要这个角度ZW达到所期望值，即点火角ZW，就引爆炮弹。

Claims (8)

1、一个在目标(Z)附近引爆炮弹(G)的装置，其中在炮弹中有一装置(DS)用于确定炮弹(G)和目标(Z)的相遇速度(VZ+VG)，其特征在于，发射时利用一定点射击指挥仪确定炮弹(G)和目标(Z)的相遇速度(VBg)，使碎片击中目标，并将系数 (C)/(2VBg) 存入上述装置(DS)中；利用炮弹(G)中的装置(DS)确定相遇速度(VB)，计算系数 (C)/(2VB) ，并将其与存贮值 (C)/(2VBg) 比较；只要相遇速度(VB)达到和超过存贮值(VBg)，就开始引爆。

2、按照权利要求1的装置，其特征在于，在炮弹（G）的飞行轨道（A）平行于目标（Z）的飞行轨道（B）的情况下，以一给定的点火角（ZW）引爆炮弹（G），根据公式：

CosZW＝ (VB)/(VG+VZ) ＝ (相遇速度)/(炮弹速度+目标速度)

3、按照权利要求1的装置，其特征在于，在炮弹（G）的飞行轨道（A）与目标（Z）的飞行轨道（B）互相倾斜但位于同一平面内的情况下，以一给定的点火角（ZW）引爆炮弹，根据公式：

tgZW＝ (VR-VZSinFW)/(VG+VZCosFW)

其中：

VR为碎片S的平均径向速度，

VZ为目标速度，

VG为炮弹速度，

FW为炮弹（G）和目标（Z）的飞行轨道A和B之间的夹角。

4、按照权利要求1的装置，其特征在于，在炮弹（G）的飞行轨道（A）倾斜于目标（Z）的飞行轨道（B）的情况下，以一给定的点火角（ZW）引爆炮弹（G），根据公式：

$\mathrm{t\; g\; ZW=}\frac{\sqrt{{\mathrm{VR}}^2{\mathrm{-(VZSi\; n\; FW\; )}}^2}}{\mathrm{VG\; +\; VZCos\; FW}}$

5、按照权利要求1-4的装置，其特征在于，在炮弹（G）中的装置（DS）是一多普勒传感器，它包括下列部件：

一个存贮器（1），存贮由光速（C）和多普勒相遇速度得到的系数 (C)/(2VBgK) ＝ (fO)/(KfDg) ，

一个计数器（2），确定当前的比例关系 (C)/(2VBK) ，

一个比较器（3），比较已计算出的比例关系 (C)/(2VBgK) 与当前确定的比例关系 (C)/(2VBK) 。

6、按照权利要求5的装置，其特征在于，多普勒传感器在T-t秒之后开始工作（接近目标之前），因此可减少对炮弹的干扰。

7、按照权利要求6的装置，其特征在于，未达到角度ZW时，炮弹T秒后爆炸（直接在目标附近）。

8、按照权利要求5的装置，其特征在于，检测并比较系数 (fO)/(fD) 而不受发送频率fO的散射的影响，因而在同一位置引爆所有点火器。

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