DE102007044732A1

DE102007044732A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Treffgenauigkeit einer insbesondere zeitgesteuerten Munitionszerlegung

Info

Publication number: DE102007044732A1
Application number: DE200710044732
Authority: DE
Inventors: Werner Wittberger
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-04-02
Also published as: WO2009036858A1

Abstract

Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Erhöhung der Treffgenauigkeit einer insbesondere zeitgesteuerten Munitionszerlegung, wobei die Munition aus einem Waffenrohr (3) einer Waffenanlage (1) mit zumindest einem Richtantrieb verschossen wird, Mittel (10) in Waffenrohrquerschnitten (M1-n) des Waffenrohres (3) eingebunden, die Rohrschwingungen des Waffenrohres (3) aufnehmen können. Aus diesen Werten sowie hinterlegten Prognosen für die Waffenrohrmündung (4) werden dann fallweise Korrekturwerte zumindest an den Richtantrieb und bei Vorhandensein an die Zünderprogrammierung weitergeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erhöhung der Treffgenauigkeit eines aus einer Waffe verschossenen Geschosses mit bevorzugt zeitgesteuerter Munitionszerlegung im Zielort.
Die Trefferlage einer Waffe hängt beim Schuss aus dem Stand nicht nur von den statischen Gegebenheiten vor dem Schuss, etwa der beim Richtvorgang eingestellten Mündungstangente ab, sondern wird auch von der durch den Schuss selbst erzeugten Systemdynamik und der dabei verursachten Transversalverschiebung des Rohres beeinflusst, die im Wesentlichen eine instationäre Biegeschwingung ist. Dadurch wird dem Geschoss ein dynamischer Abgangsfehler aufgeprägt, der unmittelbar nach dem Mündungsaustritt auftritt. Dieser Abgangsfehler besteht aus einem Flugrichtungsfehler, der die Abweichung der tatsächlichen Geschwindigkeitsrichtung des Geschossschwerpunktes von der vor dem Schuss eingestellten Mündungstangente darstellt, einer Anstellung der Geschossachse gegen die Flugrichtung des Geschossschwerpunktes, die durch Pendelwinkel in der Höhe und Seite dargestellt wird sowie einer Pendelung des Geschosses um die Querachsen, die durch Pendelgeschwindigkeiten in Höhe und Seite beschrieben wird. Vorgenannte Parameter sind Ursache des Unterschiedes zwischen Einzelfeuer/raschem Einzelfeuer und den in Serien bzw. Dauerfeuer verschossenen Trefferbildern und den zugehörigen Zerlegungsorten bei gleicher Zünderlaufzeit. Es versteht sich, dass damit die Forderungen nach hoher Genauigkeit bei verschiedenen Kadenzen nicht erfüllbar sind.
Hier greift die Erfindung die Aufgabe auf, eine Möglichkeit zu schaffen, auch bei hohen Kadenzen eine hohe Genauigkeit zu realisieren.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie 5. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Grundgedanke ist dabei, dass vorrangig nicht von Bedeutung ist, den Flugrichtungsfehler, bzw. den Pendelwinkel und/oder die Pendelgeschwindigkeit sehr genau vorherzusagen, sondern Größenordnungen zu kennen und über schnelle Richtantriebe bzw. das Pendelverhalten des Geschosses beim Rohrdurchlauf Korrekturen einfließen zu lassen. Damit kann die Totalstreuung auf bis zur Hälfte reduziert werden.
Berücksichtigt werden vorrangig das Rohrschwingverhalten sowie für eine Korrektur der Zünderprogrammierung (wenn vorhanden) die Pendelbewegung des Geschosses beim Rohrdurchlauf sowie deren Abhängigkeiten. Die Pendelwinkel/-geschwindigkeit beeinflussen über einen virtuell vergrößerten Luftwiderstand (höherer Geschwindigkeitsverlust) insbesondere den Zerlegungspunkt der zeitzerlegten Munition.
In einer Prognose einbezogen und betrachtet werden Grenzwerte, die dann Rückschlüsse auf die dazwischen liegenden Werte zulassen. Die Pendelbewegung eines Geschosses liegt bei einer maximalen Rohrauslenkung bekanntlich bei 0. Hier gilt es, die Korrektur des Abgangsfehlers mit Hilfe der Richtantriebe der Waffe vorzunehmen. Im anderen Grenzfall, dass die Rohrauslenkung = 0 ist, hat das Geschoss seine maximale Pendelbewegung. Der C_w Wert des Geschosses verändert sich, so dass hier eine Korrektur in der Geschossprogrammierung vorgenommen wird. Die Korrektur erfolgt hierfür über die Zünderprogrammierung unter Berücksichtigung der Größenordnung des Pendelwinkels und der zugehörigen Geschwindigkeit. Die Korrektur kann im Mündungsbereich des Waffenrohres oder auf dem Flug erfolgen. Mit derartigen Korrekturen beschäftigen sich die DE 10 2005 024 179 A1 , die EP 0 992 762 B1 , EP 0 769 673 B1 etc.
Zur Umsetzung dieser Grundidee werden vorzugsweise in mehreren Waffenrohrquerschnitten Messstellen eingebunden, mit denen Dehnungen bzw. Rohränderungen oder Druckänderungen in den Ebenen X und Y gemessen werden können. Über eine geeignete Approxiamtion (Annäherung) erlaubt dies dann die Abschätzung der zu erwartenden Werte an der Rohrmündung. Zur Messung der Dehnung können bekannte Dehnmessstreifen verwendet werden. Aus der DE 697 09 291 T2 ( EP 0 840 087 B1 ) sind Dehnmessstreifen zum Messen eines auf die Mündungsgeschwindigkeit bezogenen Parameters bekannt, die zur Korrektur des Zündzeitpunktes einer das Waffenrohr bereits verlassenden Munition herangezogen werden. Es können aber auch Quarzsensoren etc. eingebunden werden.
Das Verfahren besitzt den Vorteil, dass es unabhängig vom verwendeten Munitionstyp anwendbar ist, die kadenzabhängige Anregung der Rohrschwingungen zulässt, die in der Re gel nicht bekannten Randbedingungen der Schwingung nicht benötigt. Mit dem Verfahren sowie der Vorrichtung wird bei einer hohen Kadenz (1000 Schuss/min) die Genauigkeit der Schussabgabe im Serienfeuerstoss gesteigert.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit skizzenhaften Zeichnungen soll die Erfindung näher veranschaulicht werden.
Es zeigt:
1 eine Waffenanlage mit Waffenrohr und Wiege,
2 ein Schwingverhalten des Waffenrohres,
3 die Messanordnung aus 1,
4. das Schwingungsverhalten des Waffenrohres bei Einzel- und schnelles Einzelfeuer.
In 1 ist skizzenhaft eine Waffenanlage 1 mit einer Wiege oder Lafette 2 und einem darin gehaltenen Waffenrohr 3 dargestellt. Das Waffenrohr 3 kann über nicht näher dargestellte Richtantriebe, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, in Elevation gerichtet werden. Das Richten des Waffenrohres 3 in Azimut erfolgt gleichfalls herkömmlich.
Im Waffenrohr 3 sind in Waffenrohrquerschnitten Mittel 10 an Messstellen M₁ bis M_n eingebunden, die insbesondere eine Dehnung bzw. Druckänderung des Waffenrohres 3 bestimmen können. Bevorzugt können diese Mittel 10 durch Dehnmessstreifen gebildet werden, die Messwerte X₁ bis X_n sowie Y₁ bis Y_n generieren (3), welche die Rohrschwingung insbesondere bei der Schussabgabe messen. Die Anzahl der Messstellen M_1-n sollte danach gewählt werden, wie die Genauigkeit der Messung erwünscht ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden wenigstens drei Messstellen M_1-3 bevorzugt. Im Mündungsbereich 4 befindet sich in dieser Ausführung eine Programmiereinheit 5 zur Programmierung einer das Waffenrohr 3 durchlaufender Munition (nicht näher dargestellt) bzw. Geschosses/Projektils. Alternativ kann eine Programmierung bzw. Korrektur auch nach Verlassen des Waffenrohres 3 vorgenommen werden.
2 zeigt den Rohrschwingungsverlauf bei einer Schussabgabe S₁ bis S₄, welches jeweils als Serienfeuer definiert werden kann. S₁ sowie S₃ stellen Grenzwerte der Betrachtung dar. S₂ und S₄ widerspiegeln dazwischen liegende Werte.
Das Verfahren ist wie nachfolgend beschrieben zu verstehen.
Die Signale der Dehnmessstreifen 10 werden durch eine elektrische Auswerteeinheit 6, die beispielsweise in der Wiege 2 eingebunden sein kann, ausgewertet, Prognosewerte (vorzugsweise in einem Speicher gespeichert) aus dieser Einheit 6 abgerufen. Die Prognosen für die Waffenrohrmündung 4 werden in einem vorzugsweise geschützeigenen Rechner 7 berücksichtigt und die damit verbundenen Signale (Sollposition) an die Richtantriebe respektive an die Zünderprogrammierung fallweise weitergeleitet.
Durch die Dehnmessstreifen 10 werden insbesondere bei einer Schussabgabe S₁ die in den Messpunkten M_1-3 generierten Werte X_1-3 sowie Y_1-3 einer Auswertung unterzogen, um so eine Aussage über die aktuelle Rohrauslenkung zu erhalten. In S₁ ist dieser Wert ein Hinweis darüber, dass hier eine maximale Rohrauslenkung stattfindet, eine maximale Rohrauslenkung aber auch die minimale Geschosspendelbewegung definiert, nämlich = 0. Entsprechend werden Korrekturwerte K₁ für den nicht näher dargestellten Richtantrieb/Richtantriebe erzeugt und an diese gegeben. Eine Korrektur K₂ der Geschoss- bzw. Zünderprogrammierung ist hierbei nicht notwendig.
Bei Schussabgabe S₂ wird eine Korrektur K₁ über den Richtantrieb als auch eine Korrektur K₂ der Geschossprogrammierung vorgenommen, um die Treffgenauigkeit zu gewährleisten.
Bei Schussabgabe S₃ wird eine minimale Rohrauslenkung hingegen eine maximale Geschosspendelung gemessen bzw. erwartet. Hier muss keine Änderung des Richtantriebes sondern vielmehr der Geschoss- bzw. Zünderprogrammierung erfolgen.
Bei Schussabgabe S₄ wird wie in S₃ eine Korrektur des Richtantriebes als auch der Geschoss- bzw. Zünderprogrammierung vorgenommen.
Die Genauigkeit der Waffenanlage 1 bzw. des Geschützes ist auch ohne ein Involvieren einer Feuerleitung/Feuerleitrechner gegeben.
4 zeigt das Schwingungsverhalten des Waffenrohres 3 bei einem möglichen Einzelfeuer -EZ- oder schnelles Einzelfeuer -SEZ-. Beim Einzelfeuer hat sich gezeigt, dass oftmals keine Ausregelung notwendig ist, da bei der nächsten Schussabgabe sich bereits eine minimale Rohrauslenkung wieder eingestellt hat. Beim schnellen Einzelfeuer kann alternativ zur Ausregelung die Schusssequenz bzw. der Rhythmus so gewählt werden, dass der nächste Schuss bei einer minimalen Rohrauslenkung getätigt wird. Auch dieser Rhythmus kann aus den Messdaten der Mittel 10 abgeleitet und für das System vorgegeben werden.
Es versteht sich, dass im Rahmen der Grundidee auch Abweichungen möglich sind. So können Teilschritte dieses Verfahren genutzt werden, wenn es sich nicht um eine programmierbare Munition handelt, Rohrschwingungen selbst aber Berücksichtigung finden können. In diesem Fall werden dann fallweise Korrektursignale nur für den Richtantrieb generiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005024179 A1 [0007]
- EP 0992762 B1 [0007]
- EP 0769673 B1 [0007]
- DE 69709291 T2 [0008]
- EP 0840087 B1 [0008]

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Treffgenauigkeit einer insbesondere zeitgesteuerten Munitionszerlegung, wobei die Munition aus einem Waffenrohr (3) einer Waffenanlage (1) mit zumindest einem Richtantrieb verschossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – mittels Mittel (10) Rohrschwingungen des Waffenrohres (3) aufgenommen werden und aus – diesen Rohrschwingungen und hinterlegten Prognosen für die Waffenrohrmündung (4) fallweise Korrekturwerte zumindest an den Richtantrieb und bei Vorhandensein an die Zünderprogrammierung weitergeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Rohrauslenkung bei Schussabgabe (S_1-n) der Munition ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prognosen in einem Speicher hinterlegt sind, wobei der Speicher Gegenstand einer Auswerteeinheit (6) sein kann, welche die Signale der Mittel (10) auswertet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur über den Richtantrieb als auch eine Korrektur in der Zünderprogrammierung bei Vorhandensein vorgenommen wird, wenn die Prognose dies vorschreibt, wobei – bei einer maximalen Rohrauslenkung eine minimale Geschosspendelbewegung definiert wird und nur Korrektursignale für den Richtantrieb generiert werden, – bei einer minimalen Rohrauslenkung eine maximale Geschosspendelbewegung definiert wird und nur Korrektursignale für die Zünderprogrammierung generiert werden und – bei dazwischen liegenden Werten Korrektursignale für Richtantrieb als auch Zünderprogrammierung generiert werden.
Vorrichtung zur Erhöhung der Treffgenauigkeit einer insbesondere zeitgesteuerten Munitionszerlegung, wobei die Munition aus einem Waffenrohr (3) einer Waffenanlage (1) mit zumindest einem Richtantrieb verschossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – Mittel (10) in Waffenrohrquerschnitten (M_1-n) eingebunden sind, die Messwerte (X₁ bis X_n, Y₁ bis Y_n) generieren, – die Messwerte (X₁ bis X_n, Y₁ bis Y_n) die Rohrschwingung des Waffenrohres (3) insbesondere bei der Schussabgabe (S_1-n) definieren, – eine Auswerteeinheit (6) die Messwerte (X₁ bis X_n, Y₁ bis Y_n) aufnimmt, – diese mit hinterlegten Prognosen abstimmt und – fallweise Korrekturwerte, abgeleitet aus der Prognose, an den Richtantrieb und bei Vorhandensein an die Zünderprogrammierung weitergeleitet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) Dehnmessstreifen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) Quarzsensoren sind.