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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von kleinen Flugobjekten. Insbesondere gilt die Erfindung der Steuerung von raketengetriebenen Projektilen mit Hilfe einer Kombination von Strahlenformen ohne Einbau von Optik, Sensorik oder Elektronik im Flugobjekt.
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Stand der Technik
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Das konventionelle Projektil wird aus Pistolen- oder Gewehrläufen verschossen, es erreicht an der Laufmündung seine maximale Geschwindigkeit und fliegt unkontrolliert in Richtung Ziel. Die Wahrscheinlichkeit eines Treffers im 1 MOA Bereich (<0.3mrad Abweichung, Mindestanforderung an US-Scharfschützengewehre, +-5cm lateral auf 800m) ist äußerst gering. Die Divergenz der besten Laser liegt unterhalb dieser Mindestanforderung. Laser-Smart-Bullet-Systeme können daher theoretisch Scharfschützenqualität bieten.
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Bei herkömmlichen Systemen erhält das Objekt meist seine maximale Geschwindigkeit beim Verlassen seiner Abschussvorrichtung/Lauf und fliegt danach ungeführt ballistisch, abhängig von Flügelanordnungen, Längsachsenrotation zwecks Lagestabilisierung, insbesondere abhängig von Windverhältnissen (Drift), Luftfeuchte und Temperatur (Strecke). Eine aktive Zielführung mit Rückkopplung auf Signale, die das Flugobjekt selbst reflektiert oder sogar aussendet, ist aufgrund derzeit ungeführter, ballistisch fliegender Objekte/Projektile bisher unbekannt, unmöglich oder elektromotorisch schlecht umsetzbar. Rückkopplungslose manuelle Funkfernsteuerungen sind abhängig von der Objektgeschwindigkeit und Objektgrösse häufig zu langsam/träge und zu teuer.
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Derzeitige Smart Bullet Systeme detektieren per Laserdesignator angestrahlte Ziele mit ihrer eingebauten Optik und steuern mittels elektromotorisch angesteuerter Ruder zum Ziel. Die Präzision liegt trotz Einbaus von Elektronik noch unterhalb der obig genannten US-Mindestanforderungen.
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Die in dieser Patentschrift definierte Aufgabe eines genügend präzisen Waffensystems ohne Elektronikeinbau kann nur erfüllt werden, wenn die Munition geleitet wird. Patente dafür wurden bereits viele eingereicht: gun-fired rocket-assisted projectile
US7823510 B1 ,
US3628457 A , Gyrojet, Microjet: MBAssociates,
US3521344 ,
US 3343766 A und viele mehr.
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Darpas Exacto Programm (klassifizierte Akte) besteht aus einem Projektil, dessen interne Optik ein mittels externen Laserdesignators angestrahltes Ziel erkennt und Ruder elektromagnetisch ansteuert.
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Sandia (Tochterunternehmen von Lockheed Martin, wie auch Teledyne), hat ein Patent veröffentlicht:
US7781709 B1 . Hier muss die eingebaute Elektronik über 100000g beim Abschuss verkraften. Smart Bullets aus dem Darpa Programm Exacto steuern über ins Projektil eingebaute Elektronik Ruder elektromagnetisch. Dazu benötigt das System die Zielanstrahlung durch einen externen Laser Designator, dessen am Ziel reflektiertes Licht von der ins Projektil eingebauten Optik erkannt wird. Der Aufwand durch den nötigen Einbau der erwähnten Komponenten verteuert dieses Waffensystem jedoch erheblich.
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Bislang existiert kein Kleinkaliberprojektil, das sein Ziel aktiv steuert und dabei ohne Elektronik auskommt. Elektronik, Batterien, Schaltkreise, Linsen, Photodioden, etc., sind jedoch relativ zur konventionellen Gewehrmunition sehr teuer. Ziel ist daher, ein Kleinkaliberprojektil ohne diese Komponenten zu steuern. Dies, zusammen mit einer neuen Strahlenführungsvariante und Gedanken zu Munitionsvarianten (zB Raketenmunition), ist der Inhalt dieser Patentschrift, der die Schriften
DE102015013954.1 &
DE102015012857.4 zur Strahlensteuerung vorausgehen.
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Munition:
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Hier werden drei Optionen erörtert: Fremdbeschleunigtes Projektil durch Entzündung des Pulvers in der Patrone im Lauf (konventionelles System), fremdbeschleunigtes hülsenloses Projektil durch (evtl. elektronische) Entzündung des Pulverspresslings im Lauf (hülsenloses System), sowie selbstbeschleunigendes Projektil mit Raketenantrieb mit tailliertem Hülsenprofil zwecks Anbringung starrer Finne zur rotationslosen Lagestabilisierung ähnlich dem Exacto-Projektil.
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Gedanken zu Raketenmunitionseigenschaften:
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Die Eigenschaften einer vorteilhaften Ausgestaltung der Raketenmunition sind folgende:
- • Fast geräuschlos
- • Geringere Erhitzung des Laufes
- • Dünneres leichteres Abschussrohr als bei Nutzung von ausschliesslich im Rohr beschleunigender Munition
- • Geringeres Systemgewicht
- • Rückstoßfrei, daher bleibt das Ziel anvisierbar
- • 3 Phasen Abbrennvorgang: geringe Druck/Hitzeentwicklung im Lauf bis ca. 2m mit 100g=63m/s, Endgeschwindigkeit nach 63ms
- • Beschleunigung bei nur ca. 2800g um zwischen 2m bis 20m der Gesamtflugstrecke in 34ms auf Mach3 zu kommen
- • Gleichbleibender Abbrennvorgang mit weniger als 10N um ca. 2km (je nach Brennsatz) mit Mach3 in 2sec zu fliegen.
- • Die Geschwindigkeit von bspw. Mach3 kann konstant beibehalten werden (Druckerzeugung <10N bei Mach3 bei bspw. m855 Projektil)
- • Aufsteckbare Brennsatzeinheiten können für verschiedene Reichweiten sorgen.
- • Gleichbleibend hohe Aufschlagenergie mit berechenbarer Wirkung
- • Der Schwerpunkt liegt vor dem Druckpunkt.
- • Abbrenngastemperatur>2000°C
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Erste Abschätzung der Sinnhaftigkeit einer Raketenmunition
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Bei einer Halbwinkel-Strahlendivergenz von 100µrad liegt das Gerät in der Qualitätsklasse eines Scharfschützengewehres mit 0.65 Moa, also ca. 14cm Abweichung auf 1500m. Bei besten Bedingungen ist die Erfindung dem Scharfschützengewehr nicht überlegen, sondern nur gleichwertig. In der Anwendung wird sie jedoch jede Scharfschützenleistung überragen, denn die Projektilflug-beeinflussenden Kriterien können unberücksichtigt bleiben, der Laser strahlt das Ziel an, die Elektronik erkennt die Zielbewegung und steuert den Strahl direkt zum errechneten Aufschlagpunkt. Umwelteinflüsse werden während des Fluges kompensiert.
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Raketen befinden sich seit über tausend Jahren im Militärprogramm. Die Miniaturisierung zu einer 9mm Größe wurde von den Deutschen im zweiten Weltkrieg erprobt. (Langweiler Projekt 1939, später involvierte Firmen: Walther, A. Schurk München, DWM Wittenberg Schultup Lübeck, Polte Magdeburg, ). MBAssociates aus Kalifornien brachten das Projektil durch Gasausstoss aus geschrägten Auslässen zum Rotieren. Dennoch kam der Gyrojet nicht an die Treffwahrscheinlichkeit konventioneller Patronenprojektile heran und war auf kurzen Distanzen nicht mannstoppfähig.
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Warum wird trotzdem über ein raketengetriebenes Projektil nachgedacht?
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Der Rückstoß, der bei der schlagartigen Beschleunigung konventioneller Munition im Lauf entstehen muss, verreißt unter Umständen den Führungsstrahl, wenn das Gewehr manuell bedient wird. 60 000 Schuss benötigte der US Soldat nach Schätzungen, um einen Feind in Vietnam und Korea außer Gefecht zu setzen. Auch leichte UAVs wie Quadcopter hätten Schwierigkeiten, das Ziel während des Rückstoßes anvisiert zu halten. Wird die Strahlensteuereinheit jedoch vom Lauf getrennt, der Lauf vorzugsweise automatisch bedient, so ist ein derartiges System aufgrund der Nutzung konventioneller Munition (allerdings dann polymerbewandeter Projektile mit Hülsenschutz) die preiswerteste, unkomplizierteste und am schnellsten zu realisierende Variante. Vorteile: Kein Tipping Error und Mannstopwirkung auf kürzester Entfernung.
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Ein Raketentriebwerk entwickelt die Projektilgeschwindigkeit um ca. den Faktor 1000 langsamer im kritischen Anfangsbereich, statt über 100000g evtl. nur 100g. Das konventionelle Projektil verlangsamt sich ab Verlassen der Laufmündung, die Energie des raketenbetriebenen Projektils kann beim Aufschlag bei gleichem Kaliber und Gewicht wesentlich höher sein. Das M855 Projektil bspw. war beim Aufschlag nach ein paar hundert Metern so schwach, dass die amerikanischen Soldaten sich bei Nutzung ihres meist 380mm kurzläufigen Gewehres über die schlechte Mannstoppwirkung, insbesondere bei Auftreffen in Extremitäten des Feindes, beschwerten, weil die Aufschlagenergie unter der Projektilzerlegungsenergie lag.
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Baut die Rakete also ggfls. bis zum Ziel Energie auf, fällt diese beim konventionellen Projektil evtl. zu weit ab.
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Allerdings hat die Rakete auch Nachteile: Die Aufschlagenergie ist unter 20-50m nicht mannstopfähig, und die Treffwahrscheinlichkeit ungelenkter Raketen ist derartig schlecht, dass allein dies der Grund für die Einstellung aller „Rocket Bullet“ Projekte war. Wenn eine Rakete nicht aktiv geführt wird, ist ihre Flugbahn nicht wirklich vorhersehbar, weil der „tipping Error“ das den Lauf langsam verlassende Projektil an der Laufmündung abkippen lässt und weil der Abbrennvorgang in der Brennkammer nicht völlig homogen verläuft. Auch bei Massenproduktion mit Stückzahlen ähnlich der konventioneller Patronen wird die Rakete wesentlich teurer sein. Was aber akzeptabel ist, solange ob der hohen Treffsicherheit entsprechend weniger Raketen benötigt werden und das Gegenfeuer unterbunden wird, sodass eigene Verluste eingeschränkt werden.
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2.: Über konventionelle Munition gibt es hinreichend Literatur. Ungeführt kann sie in Workbench-Wettbewerben 10 Schuss in einen 8cm Kreis bei 930m Schussweite bringen und tödlich auf 2,5km sein, aber das sind Rekorde sehr trainierter, routinierter Schützen mit Spezialausrüstung. Durchschnittlich ausgebildetes Personal kann diese Leistungen mit Standardausrüstung in der Regel nicht einmal auf 100m erreichen, weshalb verräterische Salven mit Kollateralschäden immer noch zum heutigen Standardprozedere gehören.
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3.: Hülsenlose Munition, wie von Dynamit Nobel produziert und am G11 von H&K erprobt, bietet laut Hersteller nahezu rückstoßfreie Projektilbeschleunigung im Lauf. Die rückstandslos verbrennende hülsenlose Munition aus Pulverpreßlingen besteht aus einem Projektil, das direkt in einen viereckigen, massiven Pulverquader eingebacken ist. Die Höhere Treffsicherheit beruht auf einer schnellen Schussfolge (ca. 30ms/Schuss), sodass die Erschütterung beim Menschen erst nach Laufverlassen des Projektils „ankommt“. Der Rückstoß ist wahrscheinlich jedoch für eine strahlengeführte Munition noch zu hoch.
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Aufgabe dieser Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der einfachen und preiswert realisierbaren Auslenkung von Projektilen aus der aktuellen Flugbahn, die auf Strahlenberührung reagieren um im Strahlbereich zu verbleiben, ohne Einbau von Elektronik im Projektil.
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Ziel dieser Erfindung ist die Erhöhung der Trefferleistung, Senkung der Anzahl verschossener Munition, Senkung des Kollateralschadens verschossener Munition, Senkung des Trainingslevels zur Zielerreichung sowie die Reduzierung der Wahrscheinlichkeit von Gegenfeuer.
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Gemein ist diesen Optionen -und unterschiedlich zu allen anderen bekannten Smart Bullet-Systemen-, dass die Projektile mittels eines Strahls -emittiert von einer Einheit, die sich am Lauf oder in dessen unmittelbarer Nähe befindet- geführt werden, ohne dass das (bewegte) Ziel direkt zur Zielführung angestrahlt werden muss UND ohne dass das Projektil eine eingebaute Elektronik oder Optik erhalten müsste.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Ansprüchen 1 bis 3 gelöst.
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Bei dem Strahlführungs-Verfahren ist vorgesehen, dass ein vorzugsweise längsachsenrotationsloses Projektil (18) von einem Laserstrahl geführt wird, dessen Laser vorzugsweise im Tem00-Modus arbeitet um ein Gauß-Kurven-ähnliches Energieintensitätsprofil zu erzeugen. Die Strahlbreite wird dem Projektilgeschwindigkeitsprofil angepasst und kann sich mit der Entfernung bis zur Erreichung der Projektilendgeschwindigkeit ändern. Danach sollte die Strahlbreite bezogen auf den Strahldurchmesser in der Nähe des Projektilbodens konstant bleiben. Die Strahlfokusierung muss also mit der Strahllänge zunehmen. Die Strahlintensität sollte sich den Umwelteinflüssen anpassen und jedenfalls ab Projektilendgeschwindigkeitserreichung konstant auf das Polymer einwirken, die Laserintensität muss also über die Distanz zunehmen.
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Zwecks Flexibilisierung und Vergrößerung der Möglichkeiten eines Einsatzes direkt lasergesteuerter Projektile kann auch die Kombination aus Lasertunnelsteuerung mittels Galvos (Patentschriften
DE102015013954.1 &
DE102015012857.4 ) mit der hier vorgeschlagenen Ein-Strahl Methode im Tem00 Modus sinnvoll sein, sodass das Projektil zunächst im Tunnel geführt wird und bei Übersteigung der technischen Möglichkeiten des Tunnels -insbesondere bei großen Distanzen- auf den Strahl mit Gaußscher Energieverteilung umgeschaltet wird.
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Beim Verfahren zur Auslenkung des Projektils wird wie auch in
DE102015013954.1 &
DE102015012857.4 beschrieben mit polymerumwandeten Projektilen gearbeitet. Hinzu kommt hier die Beschreibung des Raketenprojektilaufbaus. Die Raketenversion ist für Handfeuerwaffen und kleine UAVs wie Quadcopter gedacht, bei denen der Rückstoßeffekt der ca. 100000g Beschleunigung im Lauf die Zielführung erschwerte. Festinstallationen in mobile Einrichtungen wie schwere Fahr-/Flugzeuge sollten aus Kostengründungen polymerumwandete konventionelle Munition nutzen. Hülsenlose Munition wird aufgrund angenommener fehlender Nachfrage nicht besprochen, wäre jedoch ähnlich der konventionellen Munition zu behandeln.
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Neu ist hier, dass das Projektil (18) durch an der Projektilrückwand einerseits und einem Teilbereich der Düse andererseits angebrachte photosensitive Polymerstreifen auf abfallende Laserstrahlung derartig reagiert, dass die Düse ausgelenkt wird und die Gasausströmrichtung derartig beeinflusst, dass das Projektil seine Flugbahn verändert. Die zum Verbleib im Strahl nötige Deflektion wird auf kleiner 1 mrad je 50 m geschätzt. Die Reaktionszeit des Projektils (18) auf die partiell veränderte Polymerstreifenlänge (19) (Deflektion) sollte unter 10ms liegen.
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Durch die Düsenvektorsteuerung (19) des Prokektiltriebwerks bei Reaktion auf mittels vorzugsweise eines Laser-Designators(8) oder einfacherer Systeme (11) emittierte Strahlung benötigt das Flugobjekt keinerlei aktive Steuerung (Strahlenerfassung/Steuereinheit/Klappensysteme, etc.), eine Variante, die mindestens bei Flugobjekten, die keinerlei Raum für Steuereinheiten bieten, sehr vorteilhaft ist. Die abseits des Laserzentrums schnell abfallende Strahlenintensität kann hier für sichere Führung und „weiche“ Korrekturausschläge sorgen. Dies ist abhängig vom Verhalten des Polymers auf die Bestrahlung. Bei bewegten Zielen wird wie zuvor zwar weiterhin das Ziel anvisiert, jedoch berechnet die Logik den voraussichtlichen Zielort, und Stellmotoren richten das System so aus, dass Lauf und Zielerfassungsoptik um den errechneten Unterschiedswinkel (Zielort Ist-Soll) differieren. Grundsätzlich ist auch eine geringfügige Strahldrift möglich (wenn der Strahl seine Richtung ändern muss um dem Ziel zu folgen), abhängig von Umwelteinflüssen und Projektilproduktionstoleranzen sind hier jedoch schnell Grenzen gesetzt, will man das Projektil nicht aus dem Strahlbereich verlieren. Die Abweichung sollte 1mrad je 50m nicht überschreiten, dies entspricht einem Querwind von ca. 5m/s bei MACH3 und M855 Profil und Flugweite von ca. 1.5km.
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Neben der Kurskorrekturmöglichkeit mittels Bestrahlung eines photosensitiven Polymers, das entweder mittels Düsenauslenkung oder Gasaustritts aus den hinteren Projektilöffnungen die Flugrichtung beeinflusst, kann auch Gas an der Seitenwand austreten, sodass das Projektil lateral aus der Flugbahn gedrückt wird. Eine weitere Option besteht darin, den Treibstoffabbrennvorgang an der Seite zu retardieren, zu der die Projektilflugbahn ausgelenkt werden soll. Die gezeigte Vorrichtung bevorzugt die seitliche Anbringung des Polymers im unteren Projektilbereich, wobei hier nicht der Gasaustritt beeinflusst wird, sondern der Luftstrom um das Projektil herum.
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Die Raketenversion besteht bevorzugt aus einer Messinghülse, einer ringsum (evtl. viermal) gelochten Endkappe mit mittig eingepresstem gewöhnlichen Zündhütchen oder einer zentralen schwenkbaren Düse sowie einem Halbleiter-Schaltelement, welches den Treibsatz durch einen elektrischen Impuls über eine handelsübliche Batterie ohne Zeitverlust zündet, Titanoxyd-besprühtem (zwecks Steuerung des Verbrennungsvorgangs von innen nach außen, außerdem als Hitzeschild dienend) Nitrozellulose-Nitroglyzerin-Gemisch als gepresstem Brennstoff oder HITP' („ High Ignition Temperature Propellant“ ähnlich dem im G11 eingesetzten), mit einem mittigen Längsloch versehen, einem nitrierten Baumwollfaden sowie einem gelochten Abstandplättchen zwischen Brennstoff und Endkappe um ein vorzeitiges Abbrennen des Brennstoffes im unteren Bereich zu verhindern. Isoliert würde gegen Feuchtigkeit mittels eingefärbten (zwecks optischer Kontrolle) Lacks sowie die entzündbaren Stoffe mit einem Film oder Lack auf der eingebauten flachen Endkappenseite oder wie sonst günstig.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen von Laserstrahl wie auch Projektil sind in den Ansprüchen angegeben.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die Nachteile des Stands der Technik eliminiert und die folgenden Vorteile erzielt:
- 1. Ein lenkbares Projektil, das im Zusammenspiel mit einem es umgebenden Laserstrahl auf Umwelteinflüsse (Temperatur/ Luftfeuchte/ Dichte) während dessen Fluges eingeht.
- 2. Keine Funkstörungen möglich.
- 3. Kaum störanfällig: Das Projektil fliegt vorzugsweise mit ca. Mach3 oder schneller, der Laserstrahl wird erst nach Abschuss für ca. eine Sekunde aktiviert und ist stark gerichtet. Die Strahlenwellenlänge sollte sich im unsichtbaren Bereich befinden, zB IR, >900nm.
- 4. Das Projektil kann auch während des Fluges noch Zieländerungen durchführen.
- 5. Die Fremdenergiezuführung mittels eines Strahls kann direkt zur Kursänderung genutzt werden, sodass keinerlei Einbau ins Projektil nötig ist.
- 6. Die Beschleunigung erfolgt rückstoßfrei über ein Raketentriebwerk für das manuell geführte System oder bei UAV-Systemen. Das Ziel bleibt erschütterungslos anvisierbar.
- 7. Mehr Sicherheit: Das System ist zwar auch auf Pistolen aufsetzbar, aber größere Systeme sind auf Mobilstationen montierbar und erreichen daher eine höhere Trefferwahrscheinlichkeit und Reichweite, weil der Laserleitstrahl weniger wackelt, das Projektil daher weniger Energie durch notwendig werdende Deflektionen benötigt. Eine mobile Abschussvorrichtung kann unbemannt bleiben (Zeppeline, Quadcopter, fahrende Roboter), die Verletzungswahrscheinlichkeit in den eigenen Reihen ist daher stark reduziert.
- 8. Die Geschwindigkeit von bspw. Mach3 kann konstant beibehalten werden (Druckerzeugung <10N bei Mach3 bei bspw. m855 Projektil), was zu gleichbleibend hoher Aufschlagenergie führt, unabhängig von der Zielentfernung.
- 9. Aufsteckbare Brennsatzeinheiten können für verschiedene Reichweiten sorgen.
- 10. Dünnes leichtes, kurzes Abschussrohr, daher geringeres Systemgewicht.
- 11. Stark reduzierte Schallentwicklung am Abschussort, verglichen mit einem Maschinengewehr.
- 12. Weniger Gegenwehr erwartbar, da die Höchstpräzision Gegenwehr (sollte der fast geräuschlose Einzelabschuss festgestellt worden sein) äußerst effektiv ausschaltet.
- 13. Kaum Reinigung des Laufes nötig.
- 14. Geringere Produktionskosten des einfach herzustellenden Laufes
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Beschreibung der Erfindung: Grundsätzlicher Aufbau mit wesentlichen erfindungsgemäßen Merkmalen
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Das Polymer reagiert auf den Laserstrahl durch eine Längung oder Kontraktion proportional zum Energielevel des Strahls. Diese Funktion soll zur Flugsteuerung genutzt werden, indem ein Strahl vorzugsweise im Tem00 Modus ein Energieprofil ähnlich dem einer Gauß-Kurve aufzeigt. Wird ausschließlich der Tem00 Strahl zur Steuerung ab Verlassen des Laufes genutzt, so muss der Strahl -vorzugsweise durch mindestens eine der strahlemittierenden Einheit nachgeschaltete elektronische Linse- zunächst stark auf ca. 5-10 fachen Projektildurchmesser aufgezogen werden. Dieser Strahldurchmesser soll durch automatische Linsenkorrektur bis zur Zielerreichung beibehalten werden. Strahldivergenzen im 100µrad-Bereich sind möglich, sodass der Strahl das Projektil auf +-10cm bei 1000m Zieldistanz führen kann.
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Die Kombination von Strahlentunnel per Galvosystem und einfachem Tem00 Strahlprofil kann für die Lenkung des Projektils bis hin zur maximalen Wirkung des Galvotunnels mit anschliessender einfacher Strahlenführung für grösste Reichweite genutzt werden.
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Für eine Rakete ist bei dieser Erfindung neu, dass das Mündungsstück eine Tripelspiegelform hat und die äußere untere Wandform von der Zylinderform ellipsoid an das Mündungsstück heranreicht, sodass die polymerbeschichtete Seitenwand auf den axial zum Projektilzylinder eintreffenden Strahl reagieren kann und das Projektil durch vektorisierte Düsen- oder Volumenstromsteuerung aus seiner jeweiligen Flugbahn auslenkt.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und nicht einschränkend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1a & b: Grundsätzliche Darstellung eines Verfahrens zum Aufbau eines Strahlentunnels (zB mittels eines Mikromotors und evtl. zusätzlichem bewegten Spiegel, oder mittels eines Galvosystems) mit Strahlspreizung und Strahlfokussierung. 1b mit Strahlenformkombination Tunnel und Punktstrahl.
- 2: Grundsätzliche Darstellung des Energieprofils des Tem00 Laserstrahls.
- 3: Grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Auslenkung des Projektils aus seiner Flugbahn, zB durch Strahlvektorisierung mittels geführter Düsenauslenkung.
- 4: Grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Auslenkung des Projektils aus seiner Flugbahn, zB durch seitlichen Gasaustritt, gesteuert durch Polymerstreifen, die die Ventile steuern.
- 5: Grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Steuerung des Raketenprojektils, hier mit einer zentralen Düse im Strahlentunnel
- 6a & b: Grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Steuerung des Raketenprojektils, 6a mit Zündkapsel im Boden und vier Gasaustrittsöffnungen, 6b zB durch elektrische Zündung im Kopfbereich des Projektils und zentriertem Gasaustritt.
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In den 1a und 1b wird die grundsätzliche Darstellung eines Verfahrens zum Aufbau eines Strahlentunnels (zB mittels eines Mikromotors und evtl. zusätzlichem bewegten Spiegel, oder mittels eines Galvosystems) mit Strahlspreizung und Strahlfokussierung gezeigt. Die mit der Distanz (Systemreichweite) zunehmende Breite des jeweiligen Tunnelteilstückes soll den der Divergenz geschuldeten Strahldurchmesserzuwachs andeuten. Dieser beschränkt die Wirkleistung des Systems (auf angenommene ca 1000m).
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1b zeigt die Strahlenformkombination von Tunnel- und Punktstrahl zwecks Erhöhung der Wirkleistung des Systems. Hier sollte der Tunnel gemäss
8b des Patents
DE102015013954 aufgebaut sein, eine einseitige Energieabsenkung würde also das Projektil ins Energiezentrum zurückführen.
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In 2 wird die grundsätzliche Darstellung des Energieprofils des Tem00 Laserstrahls gezeigt.
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Die Nutzung dieses Systems setzt voraus, dass die Polymerbewandung derartig auf den auftreffenden Strahl reagiert, dass die Geometrieveränderung bei nachlassendem Energielevel stattfindet. Die natürliche Enegrieverteilung eines Punktstrahls kommt einer Gauss-schen Glocke nahe, sodass das Energielevel exponentiell zu den Seiten abfällt. Bei Nutzung des Signalrückkanals via Tripelspiegel kann die Strahlenergie den Umwelteinflüssen sowie der Distanz angepasst werden.
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In 3 wird die grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Auslenkung des Projektils aus seiner Flugbahn zB durch Strahlvektorisierung mittels geführter Düsenauslenkung gezeigt. Träfen sich bspw vier kreuzförmig angeordnete Polymerbahnen im Zentrum, so würde dieses (je nachdem ob sich das Polymer bei einfallender Lichtenergie dehnt oder kontrahiert) bei Bestrahlung des Nord-West Sektors aus der Mitte nach Nord-West oder Süd-Ost wandern. Wären diese Bahnen nun im Zentrum mit dem beweglichen Kranz des Raketenmündungsstückes verbunden, würde das Projektil dadurch lenkbar.
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In 4 wird die grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Auslenkung des Projektils aus seiner Flugbahn gezeigt, zB durch seitlichen Gasaustritt, gesteuert durch Polymerstreifen, die die Ventile steuern. Diese Steuerung setzt voraus, dass der in der Brennkammer des Projektils verbrennende Brennstoff einen Überdruck in der Brennkammer produziert, der bei Öffnung mindestens eines Seitenventils in der Polymerumwandung des Projektils einen geringen Anteil dieses Überdruckes entweichen lassen kann.
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In 5 wird die grundsätzliche Darstellung des Prinzips der Steuerung des Raketenprojektils, hier mit einer zentralen Düse im Strahlentunnel, gezeigt.
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Bei dieser Version wird die untere Seitenwand des Projektils polymerumwandet, sodass der Gasaustritt über Seitenventile hier ebenso das Projektil steuern kann wie auch eine Geometrieveränderung des bestrahlten Polymers dies machen könnte, oder die Auslenkung der Strahlmündungsdüse, oder Kombinationen hiervon. Gezeigt wird ebenfalls die Tripelspiegelanordnung (25) um die Zentraldüse herum.
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In den 6a & b werden die grundsätzlichen Darstellungen des Prinzips der Steuerung des Raketenprojektils, 6a mit Zündkapsel im Boden und vier Gasaustrittsöffnungen, 6b mit Zündkapsel im Kopfbereich des Projektils und zentriertem Gasaustritt, gezeigt.
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Der Vorteil bei der Anordnung nach 6a liegt in der konventionellen Zündung im Projektilboden, der Ventilsteuerung der Mündungsdüsen (mindestens drei sind notwendig) mittels Polymerbahnen, die im unteren Seitenbereich des Projektils anzubringen sind, mit Tripelspiegelfunktion um die Düsen herum. Wird mehr Spiegelreflexionsfläche benötigt, kann der Zündkopf bspw im Kopfbereich des Projektil untergebracht werden, wie in 6b verfahren wird um der zentralen Mündungsdüse Platz zu machen. Bei Einsatz nur einer Düse wird vorgeschlagen, das Projektil entweder über Gasaustritt aus der Projektilseitenwand oder per vektorisierter Düsensteuerung oder per Geometrieveränderung der polymerumwandeten Projektilseiten zu steuern.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Strahlentunnel
- 18.
- Projektil
- 21.
- Polymer (Grundzustand rau)
- 25.
- Tripelspiegel
- 26.
- Projektilabdrift
- 30.
- Tem00 Laserstrahl mit Gauss-Kurven-ähnlicher Energieverteilung
- 31.
- Düse(n) der Raketenversion
- 32.
- Zündvorrichtung der Raketenversion im unteren Projektilcompartment
- 33.
- Zündvorrichtung der Raketenversion im oberen Projektilcompartment
- 34.
- Aufgeweiteter Strahl
- 35.
- Fokussierter Strahl
- 36.
- Seitlicher Gasaustritt der Raketenversion
- 37.
- Düsenverstellung durch Polymerformänderung (Längung oder Kontraktion) bei der Raketenversion
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7823510 B1 [0005]
- US 3628457 A [0005]
- US 3521344 [0005]
- US 3343766 A [0005]
- US 7781709 B1 [0007]
- DE 102015013954 [0008, 0024, 0025, 0037]
- DE 102015012857 [0008, 0024, 0025]
