DE102017005001B4

DE102017005001B4 - Verfahren zum Betreiben einer Munition, Munition und Munitionssatz

Info

Publication number: DE102017005001B4
Application number: DE102017005001.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Gundel
Original assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2037-05-25
Also published as: DE102017005001A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Munition (4), bei dem
- nach dem Abfeuern der Munition (4) aus einer Waffe:
- die Munition (4) von einer in der Munition (4) enthaltenen Bordeinheit (12) zur Explosion gebracht wird, sobald die Bordeinheit (12) einen Aufschlag der Munition (4) auf ein Zielobjekt (8) erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich:
- während des gesamten Fluges der Munition (4) von der Bordeinheit (12) überwacht wird, ob eine vor der aktuellen Munition (4) aus derselben Waffe abgefeuerte andere Munition (4) explodiert, und für diesen Fall ein erster Zeitpunkt (t1) der Explosion durch die Bordeinheit (12) ermittelt wird,
- von der Bordeinheit (12) eine Verzögerungszeit (V) ab dem ersten Zeitpunkt (t1) abgewartet wird, wobei die Verzögerungszeit (V) in der Bordeinheit (12) gespeichert ist oder von der Bordeinheit (12) ermittelt wird,
- die Munition (4) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) nach Verstreichen der Verzögerungszeit (V) von der Bordeinheit (12) zur Explosion gebracht wird, wobei die Bordeinheit (12) überprüft, ob die andere explodierte Munition (4) diejenige ist, die unmittelbar vor der aktuellen Munition (4) aus der Waffe abgefeuert wurde, und die aktuelle Munition (4) nur für diesen Fall zum zweiten Zeitpunkt (t2) zur Explosion bringt und ansonsten zur Überwachung auf eine Explosion einer anderen Munition (4) zurückkehrt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Munition, eine Munition und einen Munitionssatz.
Munition für den Airburst-Einsatz, insbesondere Infanteriegranaten 40mm HV mit Airburst-Modus bzw. -Funktionalität, benötigen bisher eine Feuerleitung der Waffe, um anhand der - z. B. von einem Laserentfernungsmesser ermittelten - Distanz zum Ziel die zugehörige Zünderlaufzeit zu ermitteln. Sie benötigen ferner eine Einrichtung zur Übermittlung der Laufzeitdaten an die Munition vor, bei oder nach Austritt der Munition aus dem Waffenrohr (z. B. Induktionsspulen, Funk oder Laserstrahl). Nicht alle der weltweit eingesetzten Granatmaschinenwaffen verfügen über eine solche Möglichkeit der Feuerleitung.
Aus der DE 10 2014 005 833 A1 , aus der US 3 599 016 A und aus der US 3 741 111 A sind Munitionen mit Airburst-Funktionalität bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Airburst-Funktionalität einer Munition zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zum Betreiben einer Munition. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Das Verfahren wird spätestens nach dem Abfeuern der Munition begonnen, wobei zunächst ggf. das Abfeuern abgewartet wird. Bei dem Verfahren wird nach dem Abfeuern der Munition aus einer Waffe wie folgt vorgegangen: Die Munition wird von einer in der Munition enthaltenen Bordeinheit dann zur Explosion gebracht, sobald die Bordeinheit einen Aufschlag der Munition auf ein Zielobjekt erkennt. Mit anderen Worten wird darauf gewartet, ob die Munition auf ein Ziel aufschlägt und für diesen Fall die Explosion herbeigeführt. Zusätzlich wird während des gesamten Fluges der Munition, das heißt ab dem Abfeuern der Munition aus der Waffe, von der Bordeinheit überwacht, ob eine vor der aktuellen Munition aus derselben Waffe abgefeuerte andere Munition explodiert. Für den Fall, dass eine solche Explosion erkannt wird, wird der Zeitpunkt der Feststellung der Explosion als erster Zeitpunkt durch die Bordeinheit ermittelt bzw. festgestellt oder festgehalten. Von der Bordeinheit wird dann ab diesem ersten Zeitpunkt eine Verzögerungszeit abgewartet. Die Verzögerungszeit ist dabei in der Bordeinheit gespeichert und/oder wird von der Bordeinheit korrigiert bzw. ermittelt. Zu einem zweiten Zeitpunkt nach Verstreichen der Verzögerungszeit wird die Munition von der Bordeinheit zur Explosion gebracht.
Das beschriebene Verfahren wird also ausschließlich innerhalb der Munition nach dem Abfeuern der Munition aus der Waffe, das heißt während des Fluges der Munition, mit Bordmitteln, das heißt von der Bordeinheit durchgeführt.
Insbesondere wird die Verzögerungszeit anhand einer bekannten Kadenz (Abfeuern mehrerer - insbesondere gleicher - Munitionen aus der Waffe) und/oder der bekannten Mündungsgeschwindigkeit der Munition an der Waffe und/oder des bekannten Geschwindigkeitsabfalls der Munition während der Flugzeit ermittelt.
„Bekannt“ bedeutet hierbei, dass die entsprechenden Größen entweder innerhalb der Munition ermittelt bzw. gemessen werden und/oder übliche und/oder mittlere Wert sind bzw. auf solchen Werten basieren und z. B. durch Korrekturfaktoren (Messung) korrigiert werden. Hierbei werden insbesondere übliche bzw. mittlere bekannte Werte verwendet, die für die Munition bzw. eine ganze Kadenz bzw. Salve von Munition gelten. Die entsprechenden Ermittlungen bzw. Berechnungen durch die Bordeinheit bzw. im Rahmen des Verfahrens können entweder in der Munition aktuell während des Fluges vorgenommen werden oder auch Berechnungen vorab durchgeführt werden und entsprechende Werte in der Munition bzw. in der Bordeinheit gespeichert werden, zum Beispiel in Form von Look-Up-Tabellen.
Übliche Werte sind insbesondere 240m/s +/- 0,9m/s für eine Mündungsgeschwindigkeit einer Munition bei einer Kadenz von 4-5 Schuss/s. Insbesondere ist die exakte Mündungsgeschwindigkeit auch im Verfahren messbar, z. B. durch einen in der Munition bzw. in einer Bordeinheit der Munition befindlichen Beschleunigungssensor. Auch eine tatsächliche Kadenz ist z. B. durch einen bereits vor dem Abfeuern aktiven Erschütterungssensor bestimmbar, der sich in der Bordeinheit befindet und auch das Abfeuern (Zeitpunkte / -intervalle) vorhergehender Munitionen erkennt. Die „andere Munition“ ist insbesondere eine der vorliegenden bzw. aktuellen Munition (in der das Verfahren ausgeführt wird) in einer Salve vorauseilende Munition. Dabei befinden sich zunächst beide Munitionen im Flug, die „andere Munition“ kann also auch die um zwei oder mehr Positionen der aktuellen Munition vorauseilende Munition sein.
Gemäß dem Verfahren existieren also zwei Alternativen, um die aktuelle Munition zur Explosion zu bringen: Entweder durch Aufschlag oder in der Luft zum zweiten Zeitpunkt per Zeitzündung (erster Zeitpunkt plus Verzögerungszeit), also vor einem Aufschlag. Die zweite Variante stellt damit eine Airburst-Funktionalität der Munition zur Verfügung. Die jeweilige Explosion beendet sämtliche Schritte des Verfahrens, da in der Regel durch Explosion der Munition auch die das Verfahren ausführende Bordeinheit zerstört wird. Insbesondere wird die Explosion per Zeitzündung schlussendlich nur herbeigeführt, wenn die Munition bis zum zweiten Zeitpunkt nicht auf ein Ziel aufgeschlagen ist.
Die Munition ist insbesondere aus einer Granatmaschinenwaffe verschießbar und insbesondere eine Granate. Insbesondere wird die aktuelle Munition als Teil einer Salve mindestens zweier Munitionen verschossen. Insbesondere sind mindestens zwei, insbesondere alle Munitionen der Salve gleich bzw. werden nach dem gleichen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben.
Gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die entsprechende Munition ihre Airburst-Funktionalität aus sich selbst heraus entwickelt, ohne dass besondere Vorrichtungen an einer Waffe zum Abfeuern der Munition getroffen sein müssten. Außerdem ist die Munition doppelt einsetzbar, nämlich herkömmlich als Aufschlaggezündete Munition oder als Airburst-Munition. Gemäß der Erfindung ergibt sich also eine selbsttempierende Granate bzw. Munition. Es ergibt sich eine Munition, insbesondere eine Granate, insbesondere eine 40 Millimeter HV-Granate (high velocity), mit einer Selbsttempierung anhand einer jeweils vorausfliegenden Munition bzw. Granate (im gleichen Feuerstoß).
In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Bordeinheit den ersten Zeitpunkt anhand eines Explosionsblitzes und/oder eines Explosionsknalls der anderen Munition. Mit anderen Worten erfolgt die Selbsttempierung anhand einer Signatur, die beim Zielaufschlag oder einer Airburst-Explosion der jeweils vorausfliegenden Munition im gleichen Feuerstoß als akustisches oder optisches Signal entsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Bordeinheit einen Abstand zwischen der aktuellen Munition und der anderen explodierten Munition anhand eines Explosionsblitzes und/oder eines Explosionsknalls der anderen Munition. Ein entsprechend bekannter Abstand zwischen der aktuellen und der explodierten Munition im Moment der Explosion kann in entsprechenden, im Verfahren durchgeführten Berechnungen verwendet werden, beispielsweise um die Genauigkeit weiterer Ermittlungen oder Berechnungen zu steigern oder zu korrigieren, zum Beispiel um vorab berechnete Durchschnittswerte auf die aktuelle Situation anzupassen oder ähnliches. Beispielsweise kann so eine genauere tatsächliche Kadenz ermittelt werden ausgehend von einem üblichen bzw. Durchschnittswert, der bereits in der Bordeinheit gespeichert ist.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ermittelt die Bordeinheit die Verzögerungszeit anhand des Abstandes. Die Fluggeschwindigkeit der Munition ist in der Regel seitens der Munition bzw. des Munitionsherstellers vergleichsweise genau bekannt und relativ unabhängig von der Waffe, die zum Abfeuern der Munition verwendet wird. Aus dem Abstand zweier Munitionen ist daher beispielsweise die Kadenz ermittelbar. Aus der Geschwindigkeit und dem Abstand und dem gewünschten Explosionsort relativ zum Explosionsort der anderen Munition ist die Verzögerungszeit ermittelbar, sodass die Explosion am gewünschten Relativort stattfindet. Ein gewünschter Relativort liegt beispielsweise zwischen zwei und zehn Meter hinter dem letzten Explosionsort der vorhergehenden explodierten Munition.
In einer bevorzugten Variante der obigen Ausführungsform ermittelt die Bordeinheit einen Explosionsblitz anhand eines Zeitverlaufs einer in der aktuellen Munition empfangenen Lichteinstrahlung bzw. wird ein solcher Explosionsblitz als solcher erkannt oder identifiziert. Der Explosionsblitz einer bestimmten Munition weist bestimmte Charakteristika auf. Insbesondere wenn in einer Salve die jeweils gleiche Munition verschossen wird, ist der aktuellen Munition die Charakteristik der Explosionsblitze der anderen Munitionen bekannt und kann so gut von Fremdmunition usw. unterschieden werden.
Erfindungsgemäß überprüft die Bordeinheit, ob die andere explodierte Munition diejenige ist, die unmittelbar vor der aktuellen Munition aus der Waffe abgefeuert wurde. Die Bordeinheit bringt nur für diesen Fall die aktuelle Munition zum zweiten Zeitpunkt zur Explosion. Ansonsten kehrt die Bordeinheit zur Überwachung auf eine weitere Explosion, d. h. die Explosion einer anderen Munition, zurück. Für eine entsprechende Überprüfung sind mannigfaltige Ausführungsformen denkbar, zum Beispiel das Kennzeichnen der jeweiligen einzelnen Munition durch eine eindeutige optische Signatur, eine Funksignatur, durch einen Entfernungsmesser der Bordeinheit usw.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ermittelt die Bordeinheit die unmittelbar vorhergehende Munition anhand einer Auswertung einer Differenz der Empfangszeiten eines Explosionsblitzes und eines Explosionsknalls der anderen Munition. Da sich Licht und Schalllaufzeiten entsprechend unterscheiden, sind die Zeitpunkte des Empfangs eines Licht- und Schallsignals in der aktuellen Munition unterschiedlich. Aus dem Laufzeitunterschied kann auf die Entfernung der Explosion von der aktuellen Munition geschlossen werden. Diese kann mit einem bekannten, z. B. durchschnittlichen, Abstandswert zweier aufeinanderfolgender Munitionen innerhalb der Salve verglichen werden, um die unmittelbar vorfolgende oder weiter vorfolgende Munitionen unterscheiden zu können.
In einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung erzeugt die andere Munition (mit Hilfe eines Leuchtspurgenerators, z. B. pyrotechnischer Satz) eine Leuchtspur und die Bordeinheit ermittelt die unmittelbar vorhergehende Munition anhand einer Auswertung der Leuchtspur. Wird beispielsweise von der aktuellen Munition keine Leuchtspur vor der aktuellen Munition erkannt, ist davon auszugehen, dass keine andere Munition vor der aktuellen Munition fliegt und die Explosion von der unmittelbar vorfliegenden Munition verursacht wurde. Es wird also ausgewertet, ob auf der zu erwartenden Flugbahn der aktuellen Munition eine vorauseilende Leuchtspur erkannt wird oder nicht, und im Fall der Erkennung zur Überwachung auf die nächste Explosion zurückgekehrt, im anderen Fall die aktuelle Munition nach der Verzögerungszeit zur Explosion gebracht.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform führt die Bordeinheit die Auswertung der Leuchtspur anhand einer Bandpassfilterung und/oder einer Schwellwertkontrolle und/oder einer Bildverarbeitung empfangener Lichtstrahlung durch. Hier werden entsprechend bekannte (siehe oben) Charakteristika der anderen Munitionen ausgenutzt, um die jeweiligen Auswertungen durchzuführen, wie beispielsweise Lichtfarbe und -helligkeit oder Größe, Erscheinungsbild, Aussehen einer entsprechenden Leuchtspur.
In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Bordeinheit die Verzögerungszeit anhand einer seit dem Abfeuern aus der Waffe verstrichenen Flugzeit der Munition. Hierdurch kann die abnehmende Fluggeschwindigkeit der Munition über der Flugzeit in den Berechnungen berücksichtigt werden, was zu einer Erhöhung der Genauigkeit entsprechender Berechnungen der Bordeinheit genutzt werden kann. Insbesondere wird die Flugzeit bis zur Erkennung der Explosion der unmittelbar vorauseilenden anderen Munition berücksichtigt.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Munition gemäß Patentanspruch 10 zum Abfeuern aus einer Waffe. Die Munition enthält eine bzw. die Bordeinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Munition und zumindest ein Teil deren Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. Die Bordeinheit dient dabei zur Durchführung der ihr jeweils zugedachten Teile des Verfahrens.
Gegenstand der Erfindung ist daher insbesondere eine Munition zum Abfeuern aus einer Waffe, mit einer Bordeinheit, die dazu ausgebildet ist, nach dem Abfeuern der Munition aus der Waffe: die Munition zur Explosion zu bringen, sobald die Bordeinheit einen Aufschlag der Munition auf ein Zielobjekt erkennt, und zusätzlich: während des gesamten Fluges zu überwachen, ob eine vor der aktuellen Munition aus derselben Waffe abgefeuerte andere Munition explodiert, und für diesen Fall ein erster Zeitpunkt der Explosion zu ermitteln, eine Verzögerungszeit ab dem ersten Zeitpunkt abzuwarten, wobei die Verzögerungszeit in der Bordeinheit gespeichert ist oder von der Bordeinheit ermittelt wird, und die Munition zu einem zweiten Zeitpunkt nach Verstreichen der Verzögerungszeit zur Explosion zu bringen.
Insbesondere enthält die Munition in der Bordeinheit einen Aufschlagzünder zur Auslösung der Explosion, sobald der Aufschlagzünder den Aufschlag der Munition auf das Zielobjekt erkennt. Alternativ oder zusätzlich enthält die Bordeinheit eine Energiequelle für den Betrieb der Bordeinheit, insbesondere eine Batterie. Insbesondere enthält die Bordeinheit alternativ oder zusätzlich einen Zeitgeber zur Verwirklichung der Verzögerungszeit bzw. des ersten und zweiten Zeitpunktes bzw. für sämtliche zeitbezogenen Aufgaben und Ermittlungen innerhalb der Bordeinheit. Die jeweiligen Komponenten dienen damit zur Durchführung der jeweils entsprechenden Teiltätigkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Alternativ oder zusätzlich enthält die Bordeinheit eine Recheneinheit zur Durchführung von Rechen- und Ausführungsschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Alternativ oder zusätzlich enthält die Munition einen Leuchtspurgenerator zur Erzeugung einer Leuchtspur. Eine entsprechend ausgerüstete Munition ist damit für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Bordeinheit einen Lichtsensor zum Empfang von Licht aus der Umgebung der Munition. Zumindest kann in diesem Licht aus der in Flugrichtung der Munition liegenden Umgebung empfangen werden. Für die oben genannten Verfahrensvarianten ist insbesondere lediglich die Detektion von Licht (Leuchtspur oder Explosionsblitz) vorausfliegender Munition notwendig. Da diese Munition (im Regelfall, wenn die Waffe im Wesentlichen gleich ausgerichtet bleibt) die gleiche Flugbahn bzw. Flugrichtung wie die aktuelle Munition aufweist, muss nur entlang dieser Flugbahn (und gemäß Schusstoleranz einer gewissen Umgebung) Licht empfangen werden.
Die „Umgebung“ der Munition bzw. Flugbahn ist also so gewählt, dass bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Waffe und der Munition gemäß dem obigen Verfahren Explosionsblitze und/oder Leuchtspuren mindestens einer vorausfliegenden Munition im Lichtsensor empfangbar sind. Der Lichtsensor bildet oder ist somit Teil eines optischen Detektors der Bordeinheit zur Detektion des Explosionsblitzes und/oder der Leuchtspur. Insbesondere enthält der Lichtsensor eine Fotodiode und/oder eine Lichtaufnahmematrix, wobei im optischen Detektor hier sowohl analoge als auch digitale Elektronik bzw. Bildverarbeitung in der Bordeinheit verwirklicht sein kann.
Um eine korrekte Detektion bzw. eindeutige Zuordnung der Signale zu verbessern, kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Detonationsblitz mit Hilfe einer vergleichsweise kleinen Winkelöffnung eines optischen Erfassungswinkels erfasst werden, z. B. in einem einstelligen Winkelbereich, insbesondere kleiner 10, 7, 5, 2 oder einem Grad.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Bordeinheit einen Schallsensor zum Empfang von Schall zumindest aus der in Flugrichtung der Munition liegenden Umgebung der Munition. Bezüglich „Umgebung“ gelten sinngemäß die gleichen Randbedingungen bzw. Anmerkungen wie oben zum Lichtsensor. Der Schallsensor bildet somit zumindest einen Teil eines Detektors bzw. akustischen Detektors der Bordeinheit für ein Explosionsgeräusch bei der Zündung der anderen Munition. Zur Ausblendung prozessfremder Störgeräusche, wie diese durch andere Detonationen im Szenario entstehen können, kann die akustische Sensorik beispielsweise erst nach dem Erkennen des Detonationsblitzes der vorauseilenden Granate aktiviert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch einen Munitionssatz gemäß Patentanspruch 14 zum Abfeuern aus einer Waffe, mit mindestens zwei Munitionen. Mindestens zwei der Munitionen sind erfindungsgemäße Munitionen. Insbesondere ist ein derartiger Munitionssatz als Salve aus der Waffe abfeuerbar. Insbesondere sind alle Munitionen im Munitionssatz gleich.
Der Munitionssatz und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Munition und dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. Vor allem, wenn alle Munitionen gleich sind, sind der jeweils aktuellen Munition die Eigenschaften der anderen Munitionen der Salve bekannt. So können deren Eigenschaften (Lichtblitz, Explosionsknall, Fluggeschwindigkeit, ...) besonders exakt im Verfahren eingesetzt bzw. verwendet werden, was zu einem besonders präzisen Ergebnis (Explosionsort nach Verzögerungszeit) führt.
Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden Ausführungsformen auf. Die Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.
Die Erfindung beruht auf der grundsätzlichen Idee, dass eine Munition (Granate) derart ausgelegt wird, dass eine Airburst-Funktion bzw. die hierfür geforderte Zündzeitpunktsbestimmung durch die Munition selbst („on-board“) erfüllt werden kann.
Grundabsicht der Erfindung ist es, dass die vorgeschlagene Munition die Möglichkeit eröffnet, aus allen Granatmaschinengewehren (GMG) weltweit verschossen zu werden, gleichwohl ob eine Feuerleitung (Laser-Entfernungsmesser - LEM, Tempiervorrichtung, ...) vorhanden ist oder nicht.
Die Erfindung beruht auf der Grundidee, dass die Munition den „normalen Aufschlagzünder“ besitzt und zusätzlich einen Akustiksensor und/oder optischen Sensor, der auf das Detonationsgeräusch oder den Lichtblitz der vorausfliegenden Munition (Setzschuss gegen das Hindernis) reagiert und dieses Signal als Referenzzeitpunkt (t0) für eine (z. B. fest eingestellte oder während des Fluges ermittelten) Zündverzögerung nutzt. Diese wird insbesondere so gewählt, dass die Granate einige Meter hinter dem vorhergehenden Explosionsort (Hindernis) umsetzt bzw. detoniert. Die Berechnung ist möglich, da die Schusskadenz und die Mündungsgeschwindigkeit (v0) bekannt sind. Nach dem Setzschuss wird die Waffe entsprechend angehoben, um mit den Folgeschüssen das Hindernis zu überfliegen.
Auch die Bekämpfung von Zielen, zu denen eine Sichtverbindung besteht, kann durch dieses Verfahren im Airburst-Modus optimiert werden. Hier sei insbesondere die höhere Effektivität der Granatenwirkteile erwähnt (bessere Splitterverteilung). Hierbei wird der Setzschuss auf den Boden vor der betreffenden Zielgruppe gerichtet (wie dies bisher prinzipiell auch schon der Fall ist).
Die erfindungsgemäße Munition kann weiterhin wie bekannt im Aufschlagmodus eingesetzt werden (der Schütze muss keine Einstellungen vornehmen oder verändern, da die Munition zusätzlich (neben einem Zeitzünder) den bekannten Aufschlagzünder besitzt).
Bei der erwähnten Akustiklösung (Detektion der Explosion der vorausfliegenden Granate anhand deren Explosionsgeräusch) könnte ein nachteiliger Windeinfluss auftreten (hieraus folgt ein unterschiedlicher oder abweichender Referenzzeitpunkt t0), was bei der optischen Lösung mit Detektion des bei der Detonation entstehenden Lichtblitzes nicht auftritt.
Die entsprechend ausgelegte Munition kann mit allen weltweit eingesetzten Granatmaschinenwaffen verwendet werden, auch wenn kein Laserentfernungsmesser oder andere Feuerleiteinrichtungen vorhanden sind.
Die erfindungsgemäße Munition besitzt die Fähigkeit zur Selbsttempierung. Insbesondere ergibt sich eine 40mm HV Granate mit einer sensorischen Einrichtung zur Selbsttempierung anhand einer Signatur, die beim Zielaufschlag der jeweils vorausfliegenden Granate (im gleichen Feuerstoß) als akustisches oder optisches Signal entsteht.
Die Erfindung benötigt keinerlei Modifikation an der Waffe, insbesondere keine Feuerleitung, keine Entfernungsmessung, keine Induktionsspulen oder Funkverbindung zum Geschoss und erlaubt eine intuitive Bedienung nach kurzer Einweisung.
Es ergibt sich keine Beeinträchtigung der bisherigen Zünderfunktionen (reiner Aufschlag-Modus nach wie vor immer möglich) bei automatischer Umschaltung in den Airburst-Modus, sobald die Waffe bei einem zweiten Schuss bzw. im Zusammenhang mit einer ersten Detonation im Zielbereich z. B. über das Hindernis gerichtet wird.
In der Praxis ergibt sich folgender Einsatzablauf:

Für eine Bekämpfung von Zielen im Aufschlagmodus ergibt sich die Funktion über Aufschlagzündung wie bisher, es ergibt sich kein Unterschied zum bisher bekannten Ablauf.

Für eine Bekämpfung von Zielen im Airburst-Modus können Ziele ohne Sichtverbindung (hinter Deckung) in Frage kommen: Der Schütze visiert zunächst das Hindernis an (Schutzwall, Mauer, Sandsäcke o. ä.) bzw. setzt den ersten Schuss gegen dieses Ziel und richtet die Waffe danach sofort um ein paar Grad nach oben, um die Folgeschüsse über das Hindernis zu bringen.
Die erste Granate ist inzwischen gegen das Hindernis detoniert und hat dadurch ein klares optisches Signal (Lichtblitz) und akustisches Signal (Explosions- bzw. Detonationsknall) erzeugt, das sich als Licht-/Schallwelle ausbreitet. Die nachfolgende Granate, deren Abstand relativ genau bekannt ist (übliche bzw. Mittelwerte, ca. 60m), empfängt dieses Signal zum Referenzzeitpunkt (t0). Dies ist der Ausgangspunkt für die Berechnung einer Zündverzugs-/verzögerungszeit, welche diese zweite Granate zum Zeitpunkt (t1) folglich in einer (von der Verzögerungszeit abhängigen und damit) (vor-)bestimmten Entfernung (über Verzögerungszeit mal bekannte/übliche Fluggeschwindigkeit) hinter dem Hindernis zur Detonation bringt. Alle weiteren Granaten erhalten nun ebenfalls ihre Zündverzugszeit von der jeweils vorausfliegenden Granate.
Da beim Dauerfeuer zu jedem Zeitpunkt aber immer mehrere zeitversetzte Detonationssignale „unterwegs“ sind, wird sich jede Munition bzw. Granate z. B. an dem jeweils letzten Signal orientieren, da dieses der direkt vorausfliegenden Granate entspricht. Andernfalls würde sich der Detonationspunkt immer weiter verschieben, d. h. immer früher erfolgen, was i.d.R. nicht erwünscht ist.
Der Schütze muss also nur darauf achten, die Waffe nach dem ersten Schuss sofort anzuheben, um mit den Folgeschüssen das Hindernis zu überwinden.
Die Energieversorgung innerhalb der Munition (Detektion, Zeitsteuerung, usw.) kann durch eine Energiequelle (z. B. durch eine schock-aktivierte (Lithium-)Batterie) beim Start (Abfeuern) erfolgen, evtl. preiswertere Lösungen sind denkbar je nach Energiebedarf für die Zündung des Detonators. Eine einfache Verarbeitungselektronik (z. B. Chip) in der Munition kann die Regelung des Zündverzugs übernehmen. Hierbei gegebenenfalls auch Analogtechnik ausreichend. Das Konzept ist also kostengünstig realisierbar (ohne „High-Tech“).
Für Ziele mit Sichtverbindung gilt, dass die Vorteile einer Luftzerlegung nicht auf die Bekämpfung von Zielen hinter einer Deckung beschränkt sind. Für Ziele, die normalerweise im Aufschlagmodus bekämpft werden, kann bei Detonation mit Bodenabstand eine deutliche Leistungssteigerung erzielt werden. Dies gilt insbesondere für Munition mit im Wesentlichen nach vorne gerichteter Wirkrichtung der Splitter.
Der Schütze muss in Verbindung mit der Erfindung nur den ersten Schuss wie üblich im Aufschlagzündmodus detonieren lassen (es wird dabei üblicherweise auf den Boden vor der zu bekämpfenden Zielgruppe gezielt) und kann dann seine Waffe leicht anheben, um die nachfolgenden Munitionen bzw. Granaten z. B. wenige Meter über dem Ziel zur Wirkung zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält also eine Infanteriegranate für die Granatmaschinenwaffe einen optischen Sensor, der den Detonationsblitz der vorausfliegenden Granate sensiert und diesen als Referenz für seine eigene Zündverzögerung verwendet. Damit wird eine Airburst-Munition ohne jegliche Veränderung an der Waffe - also keine Feuerleitung - dargestellt. Der erste Schuss ist dabei der „Setzschuss“ und wird direkt gegen das Hindernis gezielt. Um zu erreichen, dass der Detonationsblitz nur von der jeweils direkt nachfolgenden Granate detektiert wird, nicht aber von der dritten, vierten usw. in der Salve, wird wie folgt vorgegangen: Es werden Garanten mit Tracer (Leuchtspur bzw. Leuchtspurgenerator) ausgerüstet. Jede Granate in der Salve erkennt den Tracer der jeweils vorausfliegenden Granate.
Wird ein Detonationsblitz detektiert, so prüft jede Granate, ob sie vor sich weiterhin einen Tracer sieht. Falls ja, dann weiß sie, dass sie noch nicht an der Reihe ist und ignoriert den Detonationsblitz (d. h. sie bricht den Verzögerungs-Zündvorgang ab und macht einen Reset, d. h. wartet erneut auf das Eintreffen eines weiteren Detonationsblitzes). Falls nein, erkennt sie sich als nunmehr erste, noch nicht explodierte Granate der Salve und zündet programmgemäß mit der (z. B. fest eingestellten) Zündverzögerung. Die nun direkt nachfolgende Granate in der Salve sieht den Detonationsblitz der vorausfliegenden, aber ebenfalls keinen Tracer mehr vor sich und erkennt sich damit wiederum als die nunmehr vorderste, etc.
Als „Setzschuss“ ist auch akzeptabel, wenn noch ein oder zwei weitere Schüsse gegen das Hindernis detonieren, und der Schütze erst danach die Waffe korrekt über das Hindernis hinweg ausgerichtet hat.
Gemäß der Erfindung wird auch ein Konzept für eine Munition, insbesondere Infanteriegranate 40mm HV, vorgestellt, welches es ermöglichen soll, in einer Munition mit regulärem Aufschlagzünder einen Airburst-Modus - ohne die bis dato nötige Messtechnik und Hardware an der Waffe - zu implementieren. Hierfür wäre nämlich eine Entfernungsmessung (Laser) nötig, um die erforderliche Zünderlaufzeit einzustellen. Diese Daten müssen bei oder nach dem Verlassen des Rohres an die Munition übertragen werden, was z. B. mit Induktionsspulen bewerkstelligt wird. Die Bestimmung der Zünderlaufzeit und die Übertragung auf die Munition durch eine Tempiervorrichtung schränkt bis jetzt die Nutzung von Munition mit Airburst-Funktion auf spezielle Waffen ein.
Die Erfindung schlägt nun ein Konzept vor, welches auf diese technische Infrastruktur verzichten kann, indem die Munition selbst ihren Zündzeitpunkt bestimmt. Weiterhin sind die Granaten mit einem regulären Aufschlagzünder ausgestattet. In einem - im Feuerstoß verschossenen - Verbund von Granaten mit definiertem zeitlichem Abstand (Kadenz) gibt die erste Detonation einen Referenzzeitpunkt vor, welcher den nachfolgenden Geschossen akustisch und/oder optisch durch den Detonationsknall bzw. -Blitz mitgeteilt wird. Eine fest eingestellte (oder im Flug ermittelte bzw. ausgehend von einem Vorgabewert korrigierte) Zündverzögerung soll nun eine Detonation ermöglichen, welche im definierten Abstand hinter, vor oder bei der ersten stattfindet.
Durch diese Funktion wird sowohl eine Bekämpfung von Zielen hinter einer Deckung als auch eine erhöhte Leistungssteigerung bei Zielen mit Sichtverbindung möglich, da durch die zwischen den einzelnen Granaten bestehende Zünderverzögerung eine größere und gerichtete Überdeckung erreicht werden kann.
Durch Toleranzen bei der Anfangsgeschwindigkeit der Munition und Toleranzen bei der Kadenz der Waffe kann es zu unterschiedlichen Abständen zwischen den einzelnen Granaten in der Salve kommen. Deshalb kann es vorteilhaft sein, wenn die Granate in der Salve sich die Detonationssignaturen der vorauseilenden Granaten in der zeitlichen Abfolge „merkt“, um daraus abzuleiten, ob sie sich evtl. „zu dicht“ an der unmittelbar vor ihr fliegenden Granate befindet. Wenn also beim Detonationsblitz der unmittelbar vorausfliegenden und der nächstvorderen Granate eine größere Zeitdifferenz liegt als nach der bekannten Kadenz zu erwarten wäre, dann kann davon ausgegangen werden, dass die unmittelbar vorausfliegende Granate etwas zu langsam ist und deshalb der Abstand zu der unmittelbar vorausfliegenden Granate kürzer als normal sein dürfte. Damit kann die Zünderlaufzeit der Granate dann angepasst (in diesem Fall verkürzt) werden, sobald sie dann als die jeweils vorderste an der Reihe ist. Ähnliches gilt für die spezifische Kadenz der Waffe, die auf diese Weise (Protokollierung der tatsächlichen Abstände der Detonationssignaturen) automatisch korrigiert werden kann.
Ein weiter verbessertes Funktionieren der Grunderfindung ergibt sich, wenn zur optischen Erfassung noch die akustische Detektion der Auslöse-Detonation hinzugenommen wird. Für diese Funktion wird die Munition bzw. Granate mit einem optischen und akustischen Sensorsystem und einer Zünder-Steuereinheit (inklusive Energieversorgung und Timer) ausgestattet.
Gemäß der Erfindung wird durch eine erste Detonation bei Aufschlag eine Kette von Detonationen im Airburst-Modus initiiert, welche in anwachsenden Abständen (ΔX, 2ΔX, 3ΔX,... - siehe Ausführungsbeispiel) zur ersten Detonation liegen.
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:

1 eine Salve von Munition im Flug mit einem ersten Aufschlag,
2 die Geschwindigkeit einer fliegenden Munition über der Zeit,
3 Flugbahnen von Munitionen,
4 eine alternative Salve gemäß 1 mit Leuchtspuren,
5 eine alternative Salve mit Leuchtspuren.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Feuerstoß bzw. einer Salve 2 in Form einer Vielzahl von Munitionen 4, hier Infanterie-Granaten 40mm HV, von denen in 1 drei Granaten dargestellt sind. Die Granaten wurden aus einer nicht dargestellten Waffe in Form eines Granatmaschinengewehrs nacheinander in festem zeitlichem Abstand abgefeuert. Der zeitliche Abstand beschreibt die Kadenz der Salve bzw. der Waffe. Im Beispiel wurden die Munitionen alle 0,5s abgefeuert, d. h. mit der Kadenz 2/s. Die Zahlenwerte sind hierbei lediglich beispielhaft gewählt. In der Salve 2 befinden sich die dargestellten Munitionen 4 auf den Plätzen n-1, n und n+1. D. h., 0,5s nach der n-1ten Granate wurde die nte und wiederum 0,5s später die n+1te Granate abgefeuert. Alle Munitionen 4 befinden sich im Flug auf Schussbahnen 6a, b. Im Beispiel gilt n=2, d. h. die n-1te Granate ist die erste im Feuerstoß. Alle Munitionen 4 sind baugleich und werden nach ihrem jeweiligen Abschuss nach demselben Verfahren betrieben. Diese bilden daher zumindest einen Teil eines aus der Waffe verschossenen Munitionssatzes 30 jeweils gleicher Granaten bzw. Munitionen 4.
In 1 ist die Situation für ein durch ein Zielobjekt 8 in Form eines Hindernisses verdecktes eigentliches Ziel 10 dargestellt, das durch die Munition 4 bekämpft werden soll. Jede Munition 4 bzw. Granate enthält (siehe 5) eine Bordeinheit 12, diese wiederum enthält einen der jeweiligen Munition eigenen Zeitgeber 14 in Form einer Uhr, welche beim Abschuss der jeweiligen Munition 4 aus der Waffe bei einer Zeit t=0s losläuft (aktiviert durch einen nicht näher erläuterten Beschleunigungssensor). In der Figur sind die Zeitgeber 14 der Munitionen 4 zur Verdeutlichung außerhalb der jeweiligen Munition 4 nochmals symbolisch dargestellt und die ablaufenden Zeiten t mit t_n-1, t_n und t_n+1 bezeichnet. Durch die Kadenz der Waffe ist eine feste Zeitdifferenz bzw. zeitlicher Abstand Δt=0,5s zwischen den Zeitgebern vorgegeben (Abweichungen im Prozentbereich werden angenommen), wodurch der zeitliche Abstand (der Abschüsse und damit der internen „Uhrzeiten“ in den Munitionen) zwischen zwei aufeinander folgenden Granaten in einem Feuerstoß gleich ist: $Δ t = t_{n - 1} - t_{n} = t_{n} - t_{n + 1} .$
1 zeigt die Situation für den Augenblick der Flugzeiten t=1,25s für die Granate n-1, t=0,75s für die Granate n und t=0,25s für die Granate n+1. Die Flugbahn oder Schussbahn 6a führt auf das Zielobjekt 8 und wird von der Granate n-1 benutzt. Im in 1 dargestellten Augenblick detoniert die n-1te Granate durch eine Aufschlagzünderfunktion eines Aufschlagzünders 16 als Teil der Bordeinheit 12, der am Hindernis 8 aufschlägt. Die im zeitlichen Abstand Δt = t_n-1 - t_n und 2Δt = t_n-1 - t_n+1 folgenden Granaten n und n+1 bekommen zu den eigenen Referenzzeitpunkten t_n =0,75s bzw. t_n+1=0,25s ein optisches Signal durch den Explosionsblitz 18 der Granate n-1. Dieser Zeitpunkt stellt in jeder Granate, die den Explosionsblitz 18 detektiert, jeweils einen ersten Zeitpunkt t1 dar. Das Eintreffen des Explosionsblitzes 18 an der Granate wird durch einen Lichtsensor 22 als Teil der Bordeinheit 12 erkannt. Die Bordeinheit 12 markiert dann den jeweiligen ersten Zeitpunkt t1.
Die der Granate n-1 direkt nachfolgende Granate n soll nun in einem vorab definierten Abstand ΔX hinter der Deckung bzw. dem Zielobjekt 8 im Airburst-Modus auslösen. Daher wird nach Abschuss des Aufschlagtreffers (der ersten Granate, hier n-1) die Elevation der Waffe erhöht, um das Hindernis zu überfliegen. Im Beispiel wurde daher nach dem Abfeuern der Granate n-1 die Waffe angehoben, so dass sich die folgenden Granaten n, n+1, n+2, n+3, ... (nach n+1 nicht dargestellt) alle auf der Schussbahn 6b befinden, die über das Zielobjekt 8 führt.
2 zeigt einen durch Luftwiderstand bedingten Geschwindigkeitsabfall der Geschwindigkeit U(t) für jede Munition 4 im Flug nach dem Abschuss über der Zeit t. Im Moment des Abschusses t=0 beträgt die Mündungsgeschwindigkeit U0. Durch den Luftwiderstand zeigen alle Geschosse einen Abfall der Geschwindigkeit, ausgehend von der Mündungsgeschwindigkeit U0. Trotz der leicht veränderlichen Mündungsgeschwindigkeit kann ein für alle Geschosse eines Feuerstoßes bzw. der Salve 2 vorgegebener Geschwindigkeitsabfall U(t) gemäß 2 angenommen werden, welcher auch für einen engen Elevationsbereich der Waffe konstant ist. Aus dieser universellen Funktion U(t) und der Eigenzeit t jeder Granate (hier für die Granate n) kann jede Granate in einer Recheneinheit 20 der Bordeinheit 12 die eigene aktuelle Position Xn(t) als Entfernung X von der Waffe zu jeder Flugzeit bzw. zum Zeitpunkt t bestimmen: $X_{n} (t) = \int_{0}^{t_{n}} U (t) d t .$
Außerdem ist mit der durch die Kadenz vorgegebenen Zeitdifferenz Δt zwischen zwei Abschüssen der örtliche Abstand ΔXn der n-ten Granate zur vorausgehenden Granate n-1 gegeben: $Δ X_{n} = \int_{t_{n}}^{t_{n} + Δ t} U (t) d t .$
Die n+1te Granate befindet sich folglich im Abstand $Δ X_{n + 1} = \int_{t_{n + 1}}^{t_{n + 1} + 2 \cdot Δ t} U (t) d t$
zur detonierten Granate n-1.
Um ein Zünden der Granate n im Abstand A = ΔX hinter der am Hindernis bzw. Zielobjekt 8 detonierten Granate n-1 zu erreichen, muss neben einem Erhöhen der Waffenelevation (das Hindernis wird überflogen) auch die Zünderlaufzeit - ausgehend von der restlichen Flugzeit Δt vom Ort Xn(t1) zum Explosionsort - um die Zeitspanne τ (Tau) verlängert werden. Diese errechnet sich aus dem Abstand A=ΔX: $Δ X = \int_{t_{n} + Δ t}^{t_{n} + Δ t + τ} U (t) d t .$
Die Restflugzeit der Granate n nach dem Detektieren des Explosionsblitzes 18 der vorausgegangenen Granate n-1 bis zum Ziel 10, Δt + τ hängt aufgrund der nichtkonstanten Geschwindigkeit U(t) von der aktuellen Eigenzeit tn ab. Diese Zünderlaufzeit könnte als Look-Up-Table oder als Polynom-Funktion (Funktion der Eigenzeit) in jeder Granate hinterlegt sein. Die Zeitspanne Δt + τ ist also die Verzögerungszeit V zwischen erstem Zeitpunkt t1 und zweitem Zeitpunkt t2.
Da jedoch nicht nur die direkt nachfolgende Granate n, sondern auch die späteren Nachfolger (n+1, n+2, n+3, ...) den Detonationsblitz bzw. Explosionsblitz 18 detektieren (könnten/werden), läuft u.U. bei allen sich im Flug befindlichen Granaten n+1, n+2, n+3, ... die Airburst-Laufzeit Δt + τ los, da auch dort ein Zeitpunkt t1 in der jeweiligen Eigenzeit t n+1, tn+2, ... gesetzt wird. Da die Eigenzeit der weiter hinten liegenden Granaten n+1, n+2, n+3, ... geringer ist, wird für diese die Berechnung der Airburst-Laufzeit einen geringeren Wert liefern als für die direkt nachfolgende Granate n. Der Grund dafür ist die höhere Geschwindigkeit in der früheren Flugphase.
Bei diesem Szenario würden also alle sich im Flug befindlichen Granaten (n, n+1, n+2, ...) detonieren, wobei jedoch nur die vorderste (n), also die direkt nachfolgende der Granate n-1, am gewünschten Zielpunkt (über dem Ziel 10) umsetzt.
Eine Zuordnung der Reihenfolge kann daher wie folgt vorgenommen werden.
Der bis hierher beschriebene Sachverhalt zeigt ein innovatives Konzept, welches durch einen relativ geringen Aufwand (Lichtsensor 22 bzw. Sensorsystem für den Explosionsblitz 18 & Recheneinheit 20, hier in Form eines Mikrocontrollers) in Granaten einen Airburst-Modus mit den damit verbundenen Vorteilen (Bekämpfung von Zielen 10 hinter Hindernissen, hier Zielobjekt 8, Leistungssteigerung für Ziele 10 mit Sichtverbindung) umsetzten lässt, jedoch ohne zusätzliche Messtechnik (zum Bestimmen der Zielentfernung) und Hardware an der Waffe (Einschreiben der Zünderlaufzeit) auskommt.
Wie oben jedoch gezeigt, existiert das Problem, dass die einzelne Granate nicht „wissen“ kann, die wievielte sie in der Reihenfolge ist. Letztendlich würde jede Granate, welche den Explosionsblitz 18 detektiert, nach einer individuell berechneten Zünderlaufzeit detonieren.
Für den Fall, dass es als zu ungenau empfunden wird, alleine mit dem optischen Signal (Detonationsblitz) zu arbeiten, um eine Unterscheidung der Reihenfolge der Granaten zu ermittelt, kann für die Umgehung des Problems ein unabhängiger Parameter hinzugenommen werden. Als eine Alternative lässt sich das Problem durch einen parallelen Einsatz von optischem (Lichtsensor 22) und akustischem Sensor in Form eines Schallsensors 24 der Bordeinheit 12 lösen.
In 1 breitet sich vom Ort der Detonation der Granate n-1 am Zielobjekt 8 neben dem Explosionsblitz 18 auch einen Explosionsknall 19 aus. Der Explosionsblitz 18 kommt innerhalb der Messgenauigkeit zeitgleich bei allen Granaten n, n+1, n+2, ... an. In diesem Szenario gemäß 1 erfolgt die Einbeziehung des Explosionsknalls 19, welcher sich mit Schallgeschwindigkeit c = 1 Ma (1 Mach) kugelförmig vom Explosionsort ausbreitet. Diese Stoßwelle erreicht die nachfolgenden Granaten n, n+1, n+2, ... in messtechnisch unterscheidbaren Zeitabständen zum Eintreffen des Explosionsblitzes 18 an der betreffenden Granate (Lichtgeschwindigkeit).
Der exakte Ausdruck für die Schalllaufzeit Tn vom Explosionsort zur (inzwischen weiterfliegenden) Granate n ergibt sich aus der impliziten Gleichung $Δ X_{n} \equiv \int_{t_{n}}^{t_{n} + Δ t} U (t) d t = \int_{t_{n}}^{t_{n} + T_{n}} U (t) d t + c \cdot T_{n} .$
Der Zeitpunkt tn + Tn bzw. t1 + Tn ist daher der Empfangszeitpunkt t des Explosionsknalls 19 in der Granate n. Wird der Geschwindigkeitsabfall zwischen den Zeiten des Eintreffens des optischen und des akustischen Signals an der Granate n vernachlässigt, benötigt die Schallstoßwelle ab dem Zeitpunkt der Detonation von Granate n-1 die Zeit $T_{n} = \frac{Δ X_{n}}{U_{n} (t_{n}) + c} = \frac{U_{n} (t_{n}) \cdot Δ t}{U_{n} (t_{n}) + c} = \frac{Δ t}{1 + \frac{c}{U_{n} (t_{n})}}$
bis sie die Granate n erreicht.
Granate n+1 erreicht in dieser Näherung die Schallstoßwelle hingegen erst in der Zeit $T_{n + 1} = \frac{Δ X_{n + 1}}{U_{n + 1} (t_{n + 1}) + c} = \frac{2 \cdot Δ t}{1 + \frac{c}{U_{n + 1} (t_{n + 1})}} .$
Um eine Abschätzung für die Schalllaufzeiten zu bekommen, wird eine konstante Geschossgeschwindigkeit U(t) = U0 angenommen, die gleich der vorgegebenen üblichen Mündungsgeschwindigkeit U0 = 245 m/s für alle gleichen Munitionen 4 gesetzt wird. Die Kadenz wird real mit 290 Schuss/min angegeben, was einem Δt = 0.2 s entspricht. Die Schallgeschwindigkeit 1Ma wird als 330 m/s angesetzt.
Mit diesen Werten ergeben sich folgende Schalllaufzeiten zu der direkt nachfolgenden Granate n und zu der übernächsten Granate n+1: $T_{n} ≅ \frac{0.2 s}{1 + \frac{330 \frac{m}{s}}{245 \frac{m}{s}}} ≅ 0,085 s,$
$T_{n + 1} ≅ \frac{2 \cdot 0.2 s}{1 + \frac{330 \frac{m}{s}}{245 \frac{m}{s}}} ≅ 0,175 s .$
Daher wird in die Zünder-Steuerung (Bordeinheit 12 bzw. Recheneinheit 20) ein Zeitlimit einprogrammiert, welches für die zu erwartende bzw. die o.g. durchschnittliche Kadenz und den Geschwindigkeitsverlauf U(t) abgestimmt ist und in dem Zeitfenster zwischen Tn und Tn+1 liegt. Nach Ablauf dieses Zeitlimits für das Eintreffen des Explosionsknalls 19 nach dem Explosionsblitz 18 würde die Zünderlaufzeit V terminiert werden, ohne eine Explosion auszulösen, da die Granate (hier n+1, n+2, ...) richtigerweise davon ausgehen muss, dass sie nicht die direkt nachfolgende (Granate n) ist, und somit am falschen Ort (d. h. in zu kurzer Entfernung von der Waffe, nicht am Ziel 10) detonieren würde. Jede der Granaten n+1, n+2, n+3, ... wartet daher auf das nächste optische Signal (Explosionsblitz 18). Das genannte Zeitlimit ist geringer als die Airburst-Laufzeit bzw. Verzögerungszeit V = Δt + τ, so dass der Abbruch immer vor einer ungewollten Detonation kommt.
Durch den endlichen Geschwindigkeitsabfall werden die Zeiten etwas korrigiert und das Zeitfenster, d. h. die Zeit zwischen Tn und Tn+1, wird umso kleiner je größer der Zielabstand (Abstand des Ziels 10 von der Waffe) ist. Dennoch ist die Genauigkeit noch ausreichend, um mit einfacher Elektronik (Bordeinheit 12) eine klare Trennung zwischen den Positionen n einerseits und n+1, n+2, ... andererseits zu definieren.
3 zeigt im oberen Teil der Abbildung einen gesamten Schussverlauf für Munition 4 in Form einer 40mm Infanteriegranate HV mit einer typischen Schussentfernung von 200-600m bei einer Elevation der Waffe um QE = 17° (Quadrant Elevation QE). Unten in der Abbildung ist der Entfernungsbereich 150-250m als Ausschnitt vergrößert dargestellt, der ein Zielobjekt 8 bei 200m Zielentfernung R0 von der Waffe enthält. Gezeigt sind insgesamt 4 unterschiedliche Schussbahnen 6a-d, die sich jeweils durch eine Anhebung der Waffe um 5 Strich von der Bahn 6a zur Bahn 6d hin unterscheiden. Die durchschnittliche Schusstoleranz von 2,5 m ist durch einen Doppelpfeil bzw. eine Gauß-Verteilung symbolisch dargestellt. Die Flugzeiten t für eine jeweilige Munition 4 sind in Sekunden eingetragen.
Ein gewünschter Explosionsversatz bzw. Abstand A = ΔX von 10m ist ebenso eingetragen, der einer zusätzlichen Flugzeit bzw. Zeitspanne τ von 0,05s über das Zielobjekt 8 hinaus entspricht.
4 zeigt für den Fall aus 3 nochmals symbolisch die Zeit- und Entfernungsverhältnisse für das Zielobjekt in R0 = 200m Zielentfernung. Bei einer Aufttreffzeit der Granate n-1 nach einer Flugzeit ab der Waffe von tn-1 = 0,85s ergeben sich für zusätzliche Entfernungen A = ΔX von ca. 10m bis 20m zusätzliche Flugzeiten τ von 50ms bis 100ms. Aus der Kadenz bzw. einem t_n - t_n-1 = 0,2s folgt außerdem ein Abstand ΔXn von ca. 30m bis 50m zwischen aufeinanderfolgenden Granaten.
4 und 5 zeigen für einen kleineren bzw. größeren Ausschnitt aus einer Salve 2, wie alle Munitionen 4 mit einem Leuchtspurgenerator 26 zur Erzeugung einer Leuchtspur 27 ausgerüstet sind, angedeutet durch eine entgegen der Flugrichtung gerichtete Lichtstrahlung. Dies stellt eine zweite alternative oder zusätzliche Möglichkeit dar, um die Position einer Granate zur explodierten Granate zu ermitteln: Jede der Munitionen 4 überprüft nach einer Detektion des Explosionsblitzes 18 der Granate n-1, ob sie noch eine Leuchtspur 27 vor sich detektiert. Für die Granate n ist dies nicht der Fall, weshalb sie zur Airburst-Detonation geführt wird. Die Granaten n+1, n+2, ... detektieren jedoch vor sich jeweils mindestens eine oder auch mehr Leuchtspuren 27 der noch vorausfliegenden Granaten. Diese Granaten brechen ihre Verzögerungszeit V zur Airburst-Zündung ab und warten auf einen nächsten Detonationsblitz 18 usw.
Beispielhaft ist die Granate n in 5 auch vergrößert dargestellt. Die Bordeinheit 12 ist im Detail mit dem Aufschlagzünder 16 (Detonation bei Aufschlag), dem Zeitgeber 14 (Flugzeit, Verzögerungszeit), der Recheneinheit 20 (Ermittlung der Verzögerungszeit, Abstände, Detektion vorausfliegender Granaten, Abbruch der Verzögerungszeit, Detonation zum zweiten Zeitpunkt), dem Lichtsensor 22 (Explosionsblitz 18, Leuchtspur 27), dem Schallsensor 24 (Explosionsknall 19) und einer Energiequelle 28 (Versorgung der Bordeinheit 12 bzw. ihrer Komponenten) ausgerüstet. Die einzelnen Komponenten erfüllen jeweils die in Klammern angegebenen Aufgaben. Die Munition 4 enthält außerdem den Leuchtspurgenerator 26.
Bezugszeichenliste

2: Salve
4: Munition
6a-d: Schussbahn
8: Zielobjekt
10: Ziel
12: Bordeinheit
14: Zeitgeber
16: Aufschlagzünder
18: Explosionsblitz
19: Explosionsknall
20: Recheneinheit
22: Lichtsensor
24: Schallsensor
26: Leuchtspurgenerator
27: Leuchtspur
28: Energiequelle
30: Munitionssatz
t: Zeit
t1: erster Zeitpunkt
V: Verzögerungszeit
t2: zweiter Zeitpunkt
te: Empfangszeitpunkt
τ: Zeitspanne
R0: Zielentfernung
Δt: zeitlicher Abstand
U0: Mündungsgeschwindigkeit
X: eigene Position
ΔX: Abstand
A: Abstand (für zweiten Zeitpunkt t2)
T: Schallaufzeit

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Munition (4), bei dem - nach dem Abfeuern der Munition (4) aus einer Waffe: - die Munition (4) von einer in der Munition (4) enthaltenen Bordeinheit (12) zur Explosion gebracht wird, sobald die Bordeinheit (12) einen Aufschlag der Munition (4) auf ein Zielobjekt (8) erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich: - während des gesamten Fluges der Munition (4) von der Bordeinheit (12) überwacht wird, ob eine vor der aktuellen Munition (4) aus derselben Waffe abgefeuerte andere Munition (4) explodiert, und für diesen Fall ein erster Zeitpunkt (t1) der Explosion durch die Bordeinheit (12) ermittelt wird, - von der Bordeinheit (12) eine Verzögerungszeit (V) ab dem ersten Zeitpunkt (t1) abgewartet wird, wobei die Verzögerungszeit (V) in der Bordeinheit (12) gespeichert ist oder von der Bordeinheit (12) ermittelt wird, - die Munition (4) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) nach Verstreichen der Verzögerungszeit (V) von der Bordeinheit (12) zur Explosion gebracht wird, wobei die Bordeinheit (12) überprüft, ob die andere explodierte Munition (4) diejenige ist, die unmittelbar vor der aktuellen Munition (4) aus der Waffe abgefeuert wurde, und die aktuelle Munition (4) nur für diesen Fall zum zweiten Zeitpunkt (t2) zur Explosion bringt und ansonsten zur Überwachung auf eine Explosion einer anderen Munition (4) zurückkehrt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) die unmittelbar vorhergehende Munition (4) anhand einer Auswertung einer Differenz der Empfangszeit (t1) eines Explosionsblitzes (18) und derjenigen (te) eines Explosionsknalls (19) der anderen Munition (4) ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Munition (4) eine Leuchtspur (27) erzeugt und die Bordeinheit (12) die unmittelbar vorhergehende Munition (4) anhand einer Auswertung der Leuchtspur (27) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) die Auswertung der Leuchtspur (27) anhand einer Bandpassfilterung und/oder einer Schwellwertkontrolle und/oder einer Bildverarbeitung empfangener Lichtstrahlung durchführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) den ersten Zeitpunkt (t1) anhand eines Explosionsblitzes (18) und/oder eines Explosionsknalls (19) der anderen Munition (4) ermittelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) einen Abstand (ΔXn) zwischen der aktuellen Munition (4) und der anderen explodierten Munition (4) anhand eines Explosionsblitzes (18) und/oder eines Explosionsknalls (19) der anderen Munition (4) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) die Verzögerungszeit (V) anhand des Abstandes (ΔXn) ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) einen Explosionsblitz (18) anhand eines Zeitverlaufs einer in der aktuellen Munition (4) empfangenen Lichteinstrahlung ermittelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) die Verzögerungszeit (V) anhand einer seit dem Abfeuern aus der Waffe verstrichenen Flugzeit (t) der Munition (4) ermittelt.
Munition (4) zum Abfeuern aus einer Waffe, dadurch gekennzeichnet, dass die Munition eine Bordeinheit (12) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.
Munition (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bordeinheit (12) einen Aufschlagzünder (16) zur Auslösung der Explosion, sobald der Aufschlagzünder (16) den Aufschlag der Munition (4) auf das Zielobjekt (8) erkennt, enthält, und/oder - die Bordeinheit (12) eine Energiequelle (28) für den Betrieb der Bordeinheit (12) enthält, und/oder - die Bordeinheit (12) einen Zeitgeber (14) zur Verwirklichung der Verzögerungszeit (V) und des ersten (t1) und zweiten Zeitpunktes (t2) enthält und/oder - die Bordeinheit (12) eine Recheneinheit (20) zur Durchführung von Rechen- und Ausführungsschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält, und/oder - die Munition (4) einen Leuchtspurgenerator (26) zur Erzeugung einer Leuchtspur (27) enthält.
Munition (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) einen Lichtsensor (22) zum Empfang von Licht zumindest aus der in Flugrichtung der Munition (4) liegenden Umgebung der Munition (4) enthält.
Munition (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (12) einen Schallsensor (24) zum Empfang von Schall zumindest aus der in Flugrichtung der Munition (4) liegenden Umgebung der Munition (4) enthält.
Munitionssatz (30) zum Abfeuern aus einer Waffe, mit mindestens zwei Munitionen (4), dadurch gekennzeichnet, dass mindesten zwei der Munitionen (4) solche nach einem der Ansprüche 10 bis 13 sind.