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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Simulator zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems, beispielsweise des Panzerabwehrlenkflugkörpers SPIKE. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein System mit einem solchen Simulator zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems.
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Bekannterweise werden zum Training und zur Ausbildung von Nutzern oder Einsatzkräften, beispielsweise Soldaten, oftmals Simulatoren eingesetzt. Dies kann beispielsweise für Besatzungen von Fluggeräten, Land- und Seefahrzeugen und auch für abgesessene Soldaten erfolgen.
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Beispielsweise steigt das Interesse an Simulationswaffensystemen, mit welchen Lenkflugkörper für die Duell-Simulation von Soldaten und/oder Panzern eingesetzt werden können, im Rahmen der immer stärker werdenden Nutzung von Abwehrlenkflugkörpern in der Infanterie und bei den Panzertruppen.
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Dabei ist der Anmelderin ein Simulator bekannt, der aus zwei geometrischen Nachbildungen des originalen Startbehälters der Spike-Rakete besteht. In diesen beiden Nachbildungen des originalen Startbehälters sind sowohl ein Infrarot-Sensormodul als auch ein Tagsicht-Sensormodul, eine Elektronikeinheit sowie ein für die Duell-Simulation benötigtes Lasermodul angeordnet. Aufgrund der Größe der Einzelkomponenten erfolgt die Aufteilung herkömmlicherweise auf zwei Rohre. In dem ersten Rohr befindet sich das Lasermodul, und in dem zweiten Rohr befinden sich das Infrarot-Sensormodul, das Tagsicht-Sensormodul sowie die Elektronik. Ein Einsatz mit zwei Rohren ist allerdings nur dann möglich, wenn eine Starterplattform verwendet werden kann, die zwei Rohre beziehungsweise zwei Raketen aufnehmen kann.
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Ein Einsatz bei einer Starterplattform, welche nur ein Rohr aufzunehmen kann, oder der Einsatz in der Infanterie ist herkömmlicherweise nicht möglich.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Simulation eines Lenkflugkörpersystems zu verbessern.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Simulator zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems vorgeschlagen, der ein einziges Rohr aufweisend eine Öffnung und eine für elektromagnetische Strahlung durchlässige Frontplatte zum Verschluss der Öffnung aufweist. Dabei sind ein Lasermodul zum Senden von Laserpulsfolgen, ein Infrarot-Sensormodul, ein Tagsicht-Sensormodul, ein Primärspiegel aufweisend eine zentrale Öffnung, ein Sekundärspiegel und ein Strahlteiler in dem Rohr angeordnet. Der Primärspiegel ist dazu eingerichtet, durch die Frontplatte eingetretene elektromagnetische Strahlung auf den Sekundärspiegel zu leiten. Der Sekundärspiegel ist dazu eingerichtet, die von dem Primärspiegel reflektierte elektromagnetische Strahlung durch die zentrale Öffnung des Primärspiegels auf den Strahlteiler zu leiten. Ferner ist der Strahlteiler dazu eingerichtet, die von dem Sekundärspiegel reflektierte und durch die zentrale Öffnung des Primärspiegels geleitete elektromagnetische Strahlung in einen infraroten Anteil und in einen sichtbaren Anteil zu teilen und den sichtbaren Anteil auf das Tagsicht-Sensormodul zu leiten und den infraroten Anteil auf das Infrarot-Sensormodul zu leiten.
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Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Primärspiegels, des Sekundärspiegels und des Strahlteilers ist es vorteilhafterweise möglich, alle für den Simulator notwendigen Bauteile, d. h. insbesondere das Infrarot-Sensormodul, das Tagsicht-Sensormodul und das Lasermodul, in einem einzigen Rohr unterzubringen, welches insbesondere eine geometrische Nachbildung des originalen Startbehälters der SPIKE-Rakete ist. Das Rohr hat eine Länge von 90 bis 150 cm, beispielsweise 1055 mm, einen Durchmesser von 10 bis 15 cm, beispielsweise von 13,5 cm, und ein Gewicht zwischen 10 und 20 kg, bevorzugt zwischen 12 und 18 kg, beispielsweise 16 kg.
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Das vorliegende Linsensystem bestehend aus dem Primärspiegel und dem Sekundärspiegel ist vorzugsweise gemäß dem Aufbau des Ritchey-Chretien-Cassegrain-Teleskops aufgebaut. Dabei ist der Primärspiegel vorzugsweise als ein hyperbolisch geformter Spiegel ausgebildet. Entsprechend ist der Sekundärspiegel vorzugsweise als ein hyperbolisch geformter Spiegel ausgebildet. Durch die Verwendung der zwei hyperbolisch geformten Spiegel ist es möglich, auf eine Korrekturplatte vor dem Sekundärspiegel vorteilhafterweise zu verzichten.
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Durch diesen Aufbau treffen die Strahlen der elektromagnetischen Strahlung ohne vorherige Ablenkung oder Verluste auf den Primärspiegel und werden auf den Sekundärspiegel reflektiert. Von dort aus verlaufen die Strahlen der elektromagnetischen Strahlung konvergent bis zum Brennpunkt hinter dem Primärspiegel. Die zwei hyperbolisch geformten Spiegel ermöglichen eine komafreie Abbildung, ohne den Einsatz von Korrekturlinsen. Die Frontplatte, welche die in dem Rohr des Simulators verbauten Bauteile vor Umwelteinflüssen schützt, sowie der Primärspiegel als auch der Sekundärspiegel sind für visuelle Strahlung (380 nm bis 780 nm) als auch für infrarote Strahlung (8 µm bis 12 µm) durchlässig. Des Weiteren ist die Frontplatte bei der Wellenlänge oder Wellenlängen des Lasermoduls, beispielsweise bei 905 nm, durchlässig.
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Die Reichweite, insbesondere Identifikationsreichweite des Simulators, liegt - je nach Umweltbedingungen, beispielsweise Wetter - in einem Bereich von 0,9 bis 1,8 km, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,1 und 1,7 km. Die Reichweite für die Duellsimulation liegt insbesondere zwischen 2,5 km und 3,2 km.
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Der Simulator kann auch als Simulations-System oder als Simulations-Waffensystem oder als System-Trainer bezeichnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind der Sekundärspiegel, der Primärspiegel und der Strahlteiler hinter der Frontplatte entlang der Längsachse des Rohres aufeinanderfolgend angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Lasermodul, der Sekundärspiegel, der Primärspiegel, der Strahlteiler und das Tagsicht-Sensormodul hinter der Frontplatte entlang der Längsachse des Rohres aufeinanderfolgend angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft die Längsachse des Rohres mittig durch das Lasermodul, den Sekundärspiegel, den Primärspiegel, den Strahlteiler und das Tagsicht-Sensormodul.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der optische Sensor des Infrarot-Sensormoduls derart in dem Rohr angeordnet, dass die Längsachse des Rohres nicht durch den optischen Sensor des Infrarot-Sensormoduls verläuft.
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Insbesondere weist das Infrarot-Sensormodul ein erstes Teilmodul aufweisend den optischen Sensor und einen Teil der Elektronik sowie ein davon örtlich getrenntes zweites Teilmodul mit einem zweiten Teil der Elektronik auf. Das zweite Teilmodul des Infrarot-Sensormoduls ist insbesondere hinter dem Tagsicht-Sensormodul (aus Sicht der Frontplatte) angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Lasermodul zwischen der Frontplatte und dem Sekundärspiegel, an einer Rückseite des Sekundärspiegels angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Primärspiegel und der Sekundärspiegel rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Insbesondere sind der Primärspiegel, der Sekundärspiegel und der Strahlteiler rotationssymmetrisch aufgebaut.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zentrale Öffnung des Primärspiegels einen Durchmesser von zumindest 75 %, bevorzugt von zumindest 80 %, des Durchmessers des Sekundärspiegels auf.
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Die zentrale Öffnung ist insbesondere derart ausgebildet, dass die von dem Primärspiegel reflektierte elektromagnetische Strahlung durch die zentrale Öffnung ohne jegliche Brechung auf den Strahlteiler geleitet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Strahlteiler als eine Strahlteilerplatte, als ein Teilerprisma oder als ein Lichtleiter ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Strahlteilerplatte als eine plane Strahlteilerplatte ausgebildet. Eine plane Strahlteilerplatte ist insbesondere besonders kostengünstig, insbesondere im Vergleich zu einer Korrekturlinse mit einer speziellen Geometrie. Beispielsweise besteht die plane Strahlteilerplatte aus einfachem Fensterglas, da dieses infrarote Strahlung reflektieren kann. Der visuelle Anteil der elektromagnetischen Strahlung kann die plane Strahlteilerplatte durchdringen. Durch geeignete, für visuelle Strahlung besonders durchlässige Beschichtungen kann die Reflexion des sichtbaren Anteils der elektromagnetischen Strahlung vermindert werden. Insbesondere ist die Strahlteilerplatte derart gegenüber der Längsachse des Rohres geneigt, dass Strahlungsverluste im visuellen Bereich der elektromagnetischen Strahlung minimiert werden. Hierdurch kann die auf das Tagsicht-Sensormodul fallende Lichtmenge maximiert werden. Der Infrarotanteil der elektromagnetischen Strahlung wird insbesondere vollständig reflektiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Lasermodul als ein Laser-Transceiver zum Senden und Empfangen von Laserpulsfolgen ausgebildet.
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Die Laserpulsfolgen, sowohl die gesendeten als auch die empfangenen Laserpulsfolgen, können geeignete Codes für die Duell-Simulation umfassen. Ein Beispiel für einen solchen Code ist der U-LEIS Code (UCATT's Laser Engagement Interface Standard).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine mechanische Schnittstelleneinrichtung an einer Außenseite des Rohres vorgesehen, welche zur Kopplung mit einer korrespondierenden mechanischen Schnittstelleneinrichtung eines Dreibeins eingerichtet ist.
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Hierdurch kann der Simulator beispielsweise im Feld durch einen Infanteristen auf das Dreibein aufgesetzt werden. Im Folgenden kann der Infanterist mit dem auf dem Dreibein aufgesetzten Simulator an einer Duell-Simulation teilnehmen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine mechanische Schnittstelleneinrichtung an einer Außenseite des Rohres vorgesehen, welche zur Kopplung mit einer korrespondierenden mechanischen Schnittstelleneinrichtung eines militärischen Fahrzeugs, insbesondere eines Panzers, bevorzugt eines Kettenpanzers, eingerichtet ist.
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Für das Beispiel eines Puma als militärisches Fahrzeug kann hierbei der Simulator auf den Puma aufgesetzt werden, und der mit dem Simulator ausgestattete Puma kann an einer laserbasierten Duell-Simulation teilnehmen.
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Das jeweilige Modul, zum Beispiel das Infrarot-Sensormodul, kann hardwaretechnisch und/oder auch hardwaretechnisch und softwaretechnisch implementiert sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein System vorgeschlagen, welches ein Dreibein und einen Simulator nach dem ersten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts aufweist.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein System vorgeschlagen, welches ein militärisches Fahrzeug und einen Simulator nach dem ersten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts aufweist.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt ein schematisches Schnittbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Simulators zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems;
- 2 zeigt das schematische Schnittbild der 1 mit eingezeichnetem Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung in dem Rohr des Simulators; und
- 3 zeigt ein schematisches Schnittbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Simulators zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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In 1 ist ein schematisches Schnittbild eines Ausführungsbeispiels eines Simulators 1 zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems dargestellt.
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Der Simulator 1 ist insbesondere zur Live-Simulation, vorzugsweise zur Duell-Simulation, von Soldaten und/oder Panzern geeignet. Folglich ist der Simulator 1 für die Gefechtsausbildung im Rahmen einer Live-Simulation einsetzbar. Das Einsatzgebiet des vorliegenden Simulators 1 umfasst dabei insbesondere die taktische, laserbasierte Gefechtssimulation. Beispiele für ein simuliertes Lenkflugkörpersystem umfassen den Panzerabwehrlenkflugkörper MELLS und den Panzerabwehrlenkflugkörper SPIKE. Der Simulator 1 kann von abgesessenen Soldaten eingesetzt werden und kann mittels geeigneter mechanischer Schnittstelleneinrichtungen mit einem Dreibein gekoppelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Simulator 1 mittels geeigneter mechanischer Schnittstelleneinrichtungen mit einem Panzer, beispielsweise mit dem Schützenpanzer Puma, gekoppelt werden (siehe hierzu 3).
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Der Simulator 1 umfasst ein Rohr 2 mit einer Öffnung und eine für elektromagnetische Strahlung durchlässige Frontplatte 3 zum Verschluss der Öffnung.
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In dem Rohr 2 sind ein Lasermodul 4 zum Senden von Laserpulsfolgen zum Zwecke der Gefechtssimulation, ein Infrarot-Sensormodul 5, ein Tagsicht-Sensormodul 6, ein Primärspiegel 7 aufweisend eine zentrale Öffnung 8, ein Sekundärspiegel 9 und ein Strahlteiler 10 angeordnet.
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Wie die 1 zeigt, sind das Lasermodul 4, der Sekundärspiegel 9, der Primärspiegel 7, der Strahlteiler 10 und das Tagsicht-Sensormodul 6 (in dieser Reihenfolge) hinter der Frontplatte 3 entlang der Längsachse L des Rohres 2 aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei verläuft die Längsachse L des Rohres 2 mittig durch das Lasermodul 4, den Sekundärspiegel 9, den Primärspiegel 7, den Strahlteiler 10 und das Tagsicht-Sensormodul 6. Des Weiteren ist der optische Sensor 11 des Infrarot-Sensormoduls 5 derart in dem Rohr 2 angeordnet, dass die Längsachse L des Rohres 2 nicht durch den optischen Sensor 11 des Infrarot-Sensormoduls 5 verläuft.
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Wie die 1 zeigt, kann das Infrarot-Sensormodul 5 ein erstes Teilmodul 5a aufweisend den optischen Sensor 11 und einen Teil der Elektronik sowie ein davon örtlich getrenntes zweites Teilmodul 5b mit einem zweiten Teil der Elektronik aufweisen. Das zweite Teilmodul 5b des Infrarot-Sensormoduls 5 ist insbesondere hinter dem Tagsicht-Sensormodul 6 (aus Sicht der Frontplatte 3) angeordnet. Das erste Teilmodul 5a und das zweite Teilmodul 5b sind mittels eines Flexkabels 12 miteinander verbunden.
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Wie die 1 ferner zeigt, ist das Lasermodul 4 zwischen der Frontplatte 3 und dem Sekundärspiegel 9 angeordnet, insbesondere an der Rückseite des Sekundärspiegels 9, vorzugsweise an einem optisch toten Punkt des Sekundärspiegels 9. Wie die 1 weiter zeigt, sind der Primärspiegel 7 und der Sekundärspiegel 9 vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Des Weiteren kann auch der Strahlteiler 10 rotationssymmetrisch aufgebaut sein.
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Wie oben ausgeführt, hat der Primärspiegel 7 eine zentrale Öffnung 8, durch welche elektromagnetische Strahlung S (vgl. 2), insbesondere ohne jegliche Brechung, geleitet werden kann. Die zentrale Öffnung 8 hat vorzugsweise einen Durchmesser von zumindest 75 %, besonders bevorzugt von zumindest 80 %, des Durchmessers des Sekundärspiegels 9.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Strahlteiler 10 als eine Strahlteilerplatte ausgebildet. Die Strahlteilerplatte 10 ist bevorzugt eine planparallele Platte. Alternativen für den Strahlteiler 10 umfassen ein Teilerprisma oder einen Lichtleiter. Die Frontplatte 3 ist insbesondere als plane Frontplatte ausgebildet.
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In Ausführungsformen kann das Lasermodul 7 auch als Laser-Transceiver zum Senden und zum Empfangen von Laserpulsfolgen ausgebildet sein.
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Weiter zeigt 2 das schematische Schnittbild der 1 mit eingezeichnetem Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung S in dem Rohr 2 des Simulators 1. In dem Beispiel der 2 wird die elektromagnetische Strahlung S durch das Rohr 2 des Simulators 1 im Beispiel der Duell-Simulation empfangen. Hierbei ist der Primärspiegel 7 dazu eingerichtet, die durch die Frontplatte 3 eingetretene elektromagnetische Strahlung S auf den Sekundärspiegel 9 zu leiten. Der Sekundärspiegel 9 kann dann die von dem Primärspiegel 7 reflektierte elektromagnetische Strahlung S durch die zentrale Öffnung 8 des Primärspiegels 7 auf den Strahleiter 10 leiten.
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Dabei ist der Strahlteiler 10 dazu eingerichtet, die von dem Sekundärspiegel 9 reflektierte und durch die zentrale Öffnung 8 des Primärspiegels 7 geleitete elektromagnetische Strahlung S in einen infraroten Anteil IR und in einen sichtbaren Anteil VIS zu teilen. Ferner leitet der Strahlteiler 10 den sichtbaren Anteil VIS der elektromagnetischen Strahlung S auf das Tagsicht-Sensormodul 6 und den infraroten Anteil IR der elektromagnetischen Strahlung S auf das Infrarot-Sensormodul 5. Das Tagsicht-Sensormodul 6, beispielsweise eine Tagsicht-Kamera, sensiert dann den sichtbaren Anteil VIS der elektromagnetischen Strahlung S. Entsprechend ist das Infrarot-Sensormodul 5 mit seinem optischen Sensor 11 und seiner Elektronik dazu eingerichtet, den infraroten Anteil IR der elektromagnetischen Strahlung S zu sensieren.
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3 zeigt ein schematisches Schnittbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Simulators 1 zur Simulation eines Lenkflugkörpersystems.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach 3 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 und weist sämtliche Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Bezugszeichen derjenigen Bauteile, die in dem Rohr 2 angeordnet sind und in 1 schon gezeigt sind, in 3 weggelassen.
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Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform nach den 1 und 2 weist der Simulator 1 nach 3 mechanische Schnittstelleneinrichtungen 13 auf, welche zur Kopplung mit einer korrespondierenden mechanischen Schnittstelleneinrichtung eines Dreibeins für den Einsatz in der Infanterie und/oder zur Kopplung mit einer korrespondierenden mechanischen Schnittstelleneinrichtung eines militärischen Fahrzeugs eingerichtet ist. Beispiele eines solchen militärischen Fahrzeugs umfassen Kettenpanzer und Radpanzer.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Simulator
- 2
- Rohr
- 3
- Frontplatte
- 4
- Lasermodul
- 5
- Infrarot-Sensormodul
- 5a
- erstes Teilmodul des Infrarot-Sensormoduls
- 5b
- zweites Teilmoduls des Infrarot-Sensormoduls
- 6
- Tagsicht-Sensormodul
- 7
- Primärspiegel
- 8
- zentrale Öffnung
- 9
- Sekundärspiegel
- 10
- Strahlteiler
- 11
- optischer Sensor
- 12
- Flexkabel
- 13
- mechanische Schnittstelleneinrichtung
- IR
- infraroter Anteil
- L
- Längsachse
- S
- elektromagnetische Strahlung
- VIS
- sichtbarer Anteil
