DE102007007929B3

DE102007007929B3 - Infanteristisches Waffensystem zum Bekämpfen von feststehenden Zielen mittels aus Werfern verschossenen lenkbaren Granaten

Info

Publication number: DE102007007929B3
Application number: DE200710007929
Authority: DE
Inventors: Peter Gleich
Original assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-02-18
Also published as: EP1959224A2; EP1959224A3

Abstract

Verwendung einer miniaturisierten Lenkelektronik (14) zur Bestimmung des Kurses einer aus einem infanteristischen Werfer gestarteten als Gewehrgranate ausgebildeten Kleinlenkrakete (10), deren Raketenmotor (15) über einen Schlagbolzen des Werfers gezündet wird in Verbindung mit einem Zielassistenten (4), der aus den Soll-Werten für Elevation und Azimut des Werfers und aus den Positionen des den Werfer bedienenden Schützens und des zu erreichenden Ziels die Werte für die Sollflugbahn (x) der Kleinlenkrakete ermittelt, wobei über den Zielassistenten (41) vor dem Abschuss der Kleinlenkflugkörper (10) die genannten Werte in die Lenkelektronik (14) des Kleinlenkflugkörpers (10) eingespeist werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein infanteristisches Waffensystem zum Bekämpfen von feststehenden Zielen mittels aus Werfern verschossenen Granaten, insbesondere von sogenannten Gewehrgranaten.
Gewehrgranaten sind als überkalibrige Aufsteckgeschosse bekannt, die von einem Infanteriegewehr verschossen werden. Das gegenüber einem Infanteriegeschoss erheblich größere Geschossgewicht lässt nur geringe Anfangsgeschwindigkeiten für die Granate zu, so dass nur Reichweiten von bis 250 m erreicht werden. Gewehrgranaten gibt es auch als aus Schussbechern zu verschießende Granaten. Diese Schussbecher sind (wie im Fall des Aufsteckgeschosses AG36) an ein Schnellfeuergewehr anbaubar. In anderen Ausführungen (z. B. als Granatpistole) ist der Werfer als separate Waffe ausgeführt. Zwar haben solche Waffensysteme den Vorteil des geringen Systemgewichtes und damit einer erhöhten Mobilität, leiden jedoch stark unter dem Nachteil der wesentlich größeren Streuung im Ziel gegenüber Rohrwaffensystemen, die zudem weit größere Reichweiten bedienen können.
Zur Vergrößerung der Reichweite und der Rasanz sind sogenannte nachbeschleunigte Geschosse bekannt geworden, die im Geschossheck einen Raketenmotor besitzen, der nach Verlassen des Gewehrrohres gezündet wird und dann das Geschoss, also die Granate weiter antreibt. Auf diese Weise lassen sich Reichweitensteigerungen von mehr als 20% erzielen, jedoch kann damit die Zielstreuung nicht verringert werden.
Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, bei solchen Waffensystemen mindestens die Treffgenauigkeit zu erhöhen, möglichst aber auch deren Reichweite.
Ausgehend von der nunmehr möglichen starken Miniaturisierung elektronischer Bauelement und Baugruppen und dem Vorhandensein der sogenannten Satelliten gestützten Global-Position-Systeme (GPS), ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung einer miniaturisierten Steuerelektronik zur Bestimmung des Kurses einer aus einem infanteristischen Werfer gestarteten, als sogenannte Gewehrgranate ausgebildete Kleinlenkrakete gelöst, deren Raketenmotor über einen Schlagbolzen des Werfers gezündet wird, in Verbindung mit einem Zielassistenten, der aus den Soll-Werten für Elevation und Azimut des Werfers und aus den Positionen des den Werfer bedienenden Schützen und des zu erreichenden Ziels die Werte für die Soll-Flugbahn der Kleinlenkrakete ermittelt, dies alles in derartiger Anordnung, dass über den Zielassistenten vor dem Abschuss der Kleinlenkrakete die genannten Werte in die Steuerelektronik des Kleinlenkflugkörpers zwecks Führung der Kleinlenkrakete in das Ziel eingespeist werden.
Gemäß der Erfindung ist also in vorteilhafter Weise ein Kleinlenkflugkörper als aus einem Schussbecher zu star tende Gewehrgranate ausgebildet und mit einer Stellgliedern beeinflussenden Steuerelektronik versehen. Die Stellglieder sind in Form einer schwenkbar gelagerten Flugkörpernase des Kleinlenkflugkörpers ausgebildet. Vorteilhafterweise ist zwischen Steuerelektronik und Raketenmotor des Kleinlenkflugkörpers das in das Ziel zu transportierende Wirksystem angeordnet, wobei ein den Raketenmotor durchsetzendes zentrales Gasleitrohr als Träger für aerodynamische Stabilisierungsflossen und für den mittels des Schlagbolzens des Werfers auslösbaren Zünders dient.
Der zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Waffensystem geeignete Kleinlenkflugkörper kann eine kartesische oder eine einachsige (Roll-)Steuerung ermöglichende Ausbildung von Steuerelektronik und Luftruder aufweisen.
Der ebenfalls am Gewehr anbringbare Zielassistent zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Waffensystem weist erfindungsgemäß mindestens einen von einem Global-Position-System (GPS) gesteuerten Flugführungsprozessor, einen optischen Entfernungsmesser mit Zielfernrohr, ein eigenes Lagereferenzsystem, einen Prozessor zur Berechnung der Sollflugbahn jeweils zwischen dem Abschuss und dem Zielort, sowie ein ausklappbares Display zur Darstellung der Soll- und Istwerte (Werferazimut und -elevation) auf.
Es kann jedoch auch das Lagereferenzsystem des Kleinflugkörpers selbst zur Einstellung der Abgangswinkel vor dem Start benutzt werden. Dazu müssen die Lagewinkel aus der sich im Werfer befindenden Gewehrgranate – z. B. über Blue-Tooth-Technologie – über den Prozessor des Zielassistenten in das Anzeigedisplay übertragen werden. Ebenso könnten die Zieldaten (Entfernung, Azimut) von extern, z. B. vom bereits als Ausrüstung des Infanteristen mitgeführten Fernglas mit E-Messer und Peiler, über eine geeignete Schnittstelle eingespeist werden.
Der mit einem Schlagbolzen zur Auslösung des Zünders des Kleinlenkflugkörpers aufweisende Werfer – ein Infanteriegewehr – ist mit einer die Auslösung des Schlagbolzens vor der Einspeisung der Position von Schütze und Ziel hindernden Sperre versehen.
Um ein Ziel zu bekämpfen, peilt der Soldat mit dem am Gewehr befindlichen Entfernungsmesser das Ziel an. Die Zieldaten für Entfernung und Azimut werden im Zielassistenten für die Berechnung einer Soll-Trajektorie umgesetzt und in den Flugführungsprozessor des Kleinlenkflugkörpers eingespeichert. Die Soll-Startwinkel (Azimut, Elevation) werden im Display angezeigt und kontinuierlich mit den Ist-Winkeln verglichen. Letztere werden durch die Ausrichtung des am Gewehr angebauten Werfers mittels des Lagereferenzsystems permanent ermittelt. Bei Übereinstimmung der Soll- und Istwerte kann der Kleinlenkflugkörper abgefeuert werden. Ab Start des Kleinlenkflugkörpers übernimmt das bordseitige Flugführungssystem die Lenkung und Steuerung um die geodätisch definierte Soll-Trajektorie möglichst exakt einzuhalten.
Infolge der Ausbildung der Gewehrgranate als Kleinlenkflugkörper in Verbindung mit der Verwendung des kursbestim menden Zielassistenten wird gegenüber den bisher ballistisch verschossenen Gewehrgranaten die Reichweite, also die Kampfentfernung, wesentlich gesteigert, bei gleichzeitig signifikant erhöhter Treffgenauigkeit, ohne dabei das Systemgewicht wesentlich zu erhöhen. Darüber hinaus ist nunmehr auch die Bekämpfung verdeckter Ziele möglich.
Gemäß der DE 2 252 627 A ist zwar ein Verfahren zum Einhalten des Sollwertes einer Kenngröße der Flugbahn eines Flugkörpers bekannt geworden, bei dem beim Abschuss oder zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Abschuss des Flugkörpers flugkörperseitig ein die Kenngröße beeinflussender Parameter, der mit seinem ungünstigsten Wert einem Sollwert zugeordnet ist, gemessen und bei einer Abweichung vom ungünstigsten Wert in ein Steuersignal umgesetzt wird, durch das eine definierte Änderung des aerodynamischen und/oder flugmechanischen Verhaltens des Flugkörpers zwecks Ausgleich dieser Abweichung gelöst wird.
Dieses Verfahren betrifft aber lediglich eine vorher festzulegende Korrektur eines ungünstigsten Wertes eines Parameters der Flugbahn eines ungelenkten Flugkörpers, kann also zur Lösung der eingangsgenannten Aufgabe nichts beitragen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Waffensystems mit einer Kleinlenkrakete beschrieben.
Es zeigen:
1 eine als Gewehrgranate ausgebildete Kleinlenkrakete,
2 das Blockschaltbild der Steuerungselektronik, und
3 eine Vorderansicht des Waffensystems gemäß der Erfindung.
Ein in 1 im Schnitt dargestellter mittels eines Infanteriegewehres aus einem Schussbecher zu startender Kleinlenkflugkörper 10 umfasst in einer rohrförmigen Hülle 11 ein mittig angeordnetes Wirksystem 13, das letal und/oder nicht-letal ausgebildet sein kann, sowie stirnseitig anschließend eine mit einer Stromversorgung versehene Steuerelektronik 14 sowie heckseitig ein Raketenmotor 15, der zentrisch von einem Gasleitrohr 17 durchsetzt ist. Das eine Ausstromdüse 18 aufweisende Gasleitrohr 17 ist und Träger eines Stabilisierungsleitwerkes 19 in Form entfaltbarer Flossen oder in Form eines Ringleitwerkes mit einem Durchmesser, der dem der rohrförmigen Hülle 11 entspricht. Das Gasleitrohr 17 ist über das Stabilisierungsleitwerk 19 hinaus verlängert und ist an seinem Ende mittels einer Zündkapsel 25 verschlossen, die mittels eines Schlagbolzens des hier nicht dargestellten Werfers – Schussbecher am Infanteriegewehr – auslösbar ist. Der nicht näher dargestellte, den Kleinlenkflugkörper 10 aufnehmende Schussbecher ist an einem ebenfalls nicht dargestellten Infanteriegewehr, z. B. das Gewehr G36, lösbar befestigt. Der Durchmesser der rohrförmigen Hülle 11 beträgt beispielsweise 40 mm.
An der Stirnseite der Steuerelektronik 14 ist eine kippbewegliche Flugkörpernase 20 angelenkt, die als die Flugbahn des Kleinlenkflugkörpers 10 beeinflussendes Luftruder wirkt und von Aktuatoren 22 um die Längsachse 23 des Kleinlenkflugkörpers 10 entsprechend den Lenksignalen der Steuerelektronik 14 um kleine Winkel β gekippt werden kann.
Die Ermittlung der Lenksignale für die Sollflugbahn, auf der der Kleinlenkflugkörper 10 möglichst exakt in das gewünschte Ziel zu führen ist, erfolgt mittels eines Zielassistenten 41, der wie der Schussbecher 44 am Infanteriegewehr lösbar befestigt ist, vgl. 3.
Der Zielassistent 41 umfasst ein GPS-System, einen optischen Entfernungsmesser mit Zielfernrohr 43, ein Lagereferenzsystem, einen Prozessor zur Berechnung der Sollflugbahn jeweils zwischen Abschussort und Zielort sowie ein ausklappbares Display 42 zur Darstellung der Soll- und Istwerte, nämlich Werferazimut und -elevation.
Der Kleinlenkflugkörper 10 ist einer kompletten, aus extrem miniturisierten Einzelkomponenten bestehenden Lenkelektronik zugeordnet, bestehend aus Inertialplattform (I-MU), Global-Position-System (GPS), Baro-Höhenmesser, Erdmagnetfeldsensor (optional) und Rechnerprozessoren. Ein zweilagiger Regelalgorithmus für die Bahnregelung und Lageregelung sorgt im Flug dafür, dass der Kleinlenkflugkörper 10 möglichst exakt auf der Sollflugbahn in das Ziel geführt wird.
2 zeigt die Wirkungsweise der vereinfacht dargestellten Steuerelektronik 14. Einer Eingangsschaltung 30 dient zur Einspeisung der über den in 3 dargestellten Zielassistenten 41 ermittelten Steuersignale in Form der Regelgröße x. Über eine Vergleichseinheit 31, der auch die von einem Messfühler 34 – gelieferten aktuellen Lagesignale des Kleinlenkflugkörpers 10 zugeleitet werden, gelangen diese Signale über einen Verstärker 32 zu den Aktuatoren 22, welche über die bewegliche Flugkörpernase 20 die Flugbahn des abgeschossenen Kleinlenkflugkörpers 10 in der vorgegebenen Weise beeinflussen. In der Vergleichseinheit 31 wird aus der Führungsgröße w (Soll-Flugbahn) und der Regelgröße x (Flugbahn) die Stellgröße y für die Aktuatoren 22 ermittelt.
Der nicht dargestellte Werfer in Form eines mit dem genannten Schussbecher 44 und dem Zielassistenten 41 ausgerüsteten Infanteriegewehres ist mit einer hier nicht dargestellten Sperre versehen, die verhindert, dass vor dem Einspeichern der Regelgröße X in die Steuerelektronik 14 des Kleinlenkflugkörpers 10 die Zündkapsel 25 über den Schlagbolzen des Werfers ausgelöst werden kann.

10: Kleinlenkflugkörper
11: rohrförmige Hülle
13: Wirksystem
14: Steuerelektronik
15: Raketenmotor
17: Gasleitrohr
18: Ausströmdüse
19: Stabilisierungsleitwerk
20: Flugkörpernase
22: Aktuatoren
23: Längsachse
25: Zündkapsel
30: Eingangsschaltung
31: Vergleichseinheit
32: Verstärker
34: Meßfühler
41: Zielassistent
42: ausklappbares Display
43: Entfernungsmesser mit Zielfernrohr
44: Schussbecher
x: Regelgröße (Ist-Flugbahn)
y: Stellgröße
w: Führungsgröße (Soll-Flugbahn)

Claims

Verfahren (14) zur Bestimmung des Kurses eines aus einem infanteristischen Werfer gestarteten als Gewehrgranate ausgebildeten Kleinlenkflugkörpers (10), dessen Raketenmotor (15) über einen Schlagbolzen des Werfers gezündet wird und dessen miniaturisierte Steuerelektronik (14) in Verbindung mit einem Zielassistenten (41) arbeitet, dieser ermittelt aus den Soll-Werten für Elevation und Azimut des Werfers und aus den Positionen des den Werfer bedienenden Schützens und des zu erreichenden Ziels die Werte für die Soll-Flugbahn (w) des Kleinlenkflugkörpers (10), dies alles in derartiger Anordnung, dass über den Zielassistenten (41) vor dem Abschuss des Kleinlenkflugkörpers (10) die genannten Werte in die Steuerelektronik (14) des Kleinlenkflugkörpers (10) zwecks Führung des Kleinlenkflugkörpers (10) in das Ziel eingespeist werden.
Kleinlenkflugkörper (10) zur Verwendung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglieder der Steuerelektronik (14) Luftruder in Form einer schwenkbar gelagerten Flugkörpernase (20) vorgesehen sind.
Kleinlenkflugkörper (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zwischen Steuerelektronik (14) und Raketenmotor (15) angeordnetes Wirksystem (13) sowie durch ein den Raketenmotor (15) zentral durchsetzendes Gasleitrohr (17), das als Träger für das aerodynamische Stabilisierungsleitwerk (19) und für die mittels des Schlagbolzens des Werfers auslösbare Zündkapsel (25) dient.
Kleinlenkflugkörper (10) nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch eine kartesische oder eine einachsige (Roll-)Steuerung ermöglichende Ausbildung von Steuerelektronik (14) und Flugkörpernase (20).
Zielassistent (41) zur Verwendung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Zielassistent (41) mindestens ein Global-Position-System (GPS), ein Entfernungsmesser mit Zielfernrohr (43), ein aufklappbares Display (42), ein Azimut/Elevation des Werfers ermittelndes Lagereferenzsystem, sowie einen Prozessor der zur Ermittlung der die Soll-Flugbahn des Kleinlenkflugkörpers erzwingenden Signale (x) umfasst.
Werfer zur Verwendung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1, mit einem Schlagbolzen zur Auslösung der Zündkapsel (25) des Kleinlenkflugkörpers (10), dadurch gekennzeichnet, dass eine die Auslösung des Schlagbolzens vor Einspeisung der Regelgröße (x) zur Bestimmung der Soll-Flugbahn des Kleinlenkflugkörpers (10) hindernde Sperre aufweist.