DE1095168B - Annaeherungszuender - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Annäherungszünder zum Zünden der Ladung eines Geschosses, sobald dieses sich bis auf einen bestimmten Abstand einem Ziel genähert hat.

Es hat sich ergeben, daß dabei nicht nur der Abstand, sondern auch die Winkellage des Ziels gegenüber der Bahn des Geschosses mit dem Annäherungszünder von Bedeutung ist. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, soll die Detonation erst erfolgen, wenn sich das Ziel in einem Bereich befindet, wie er durch die Rotation eines vom Geschoß nach der Seite gerichteten Sektors um die Achse des Zünders bestimmt ist. Im allgemeinen soll dieser Sektor einen kleinen öffnungswinkel von z. B. wenigen Grad haben. Sogar bei Verwendung von Antennen mit einem scharfen Richteffekt läßt sich mit Funksystemen diese Anforderung schwer erfüllen.

Auch wenn eine Antenne verwendet wird, bei der die Hauptschleife des Richtungsdiagramms sehr schmal ist, so besteht doch die Möglichkeit, daß bei nur mit Hochfrequenz arbeitenden Annäherungszündem ein Ansprechen des Zünders an einer Nebenschleife des Richtdiagramms auftritt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, bei der mit Hilfe von Radiowellen ein Signal erzielt wird, wenn sich ein Ziel in einem Abstand befindet, der kleiner als ein vorher bestimmter Abstand ist.

Die Erfindung bezweckt, eine solche Vorrichtung zu schaffen, bei der die Lage des Ziels gegenüber der Zünderachse im Augenblick der Detonation mit großer Genauigkeit einstellbar ist.

Die Erfindung besteht darin, daß außer der radioelektrischen Vorrichtung auch bekannte optische Mittel vorgesehen sind, die, wenn sich das bekannte Ziel in einem winkelmäßig begrenzten Teil des Raumes um das Geschoß befindet, ein Signal geben, und daß eine Koinzidenzvorrichtung vorgesehen ist, die derart arbeitet, daß eine Detonation nur dann erfolgt, wenn die beiden Signale gleichzeitig vorhanden sind.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 a zeigt einen Längsschnitt des optischen Teiles einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. Ib zeigt einen Querschnitt dieser Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt das Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 zeigt ein Geschoß mit einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Spitze eines Geschosses mit einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei die gegenseitige Lage der verschiedenen Elemente dargestellt ist.

Bei dem Zünder nach der Erfindung muß das Ziel, damit es mit einiger Sicherheit getroffen wird, sich Annäherungszünder

Anmelder:

Telecommunications Radioelectriques
et Telephoniques, Paris

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 20. Juni 1958

Claude Cosse, Paris,

und Fernand Loy, Neuilly-sur-Seine (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden

in einer durch die optische Vorrichtung bestimmten Zone befinden, und zur Erzielung einer sicheren Wirkung muß gleichzeitig eine radioelektrische Vorrichtung arbeiten, die das Inwirkungtreten erst ermöglicht, wenn sich ein Ziel innerhalb eines bestimmten Abstandes befindet.

Mit Hilfe der optischen Vorrichtung, die ein Feld von sehr flacher Form überwacht, wird eine abgegrenzte wirksame Zone bestimmt, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Ziels ohne wesentliche Bedeutung ist. Die Nachteile bekannter Annäherungszünder, die nur optische Systeme aufweisen, werden beim erfindungsgemäßen Zünder dadurch beseitigt, daß der Ansprechbereich mit Hilfe der radioelektrischen Vorrichtung beschränkt wird. Störungen, die bei Zündern, die nur auf optische Signale ansprechen, durch das Sonnenlicht, die Wolken, den Regen und andere Ziele, die sich gegebenenfalls im optischen Feld befinden, auftreten könnten, werden dadurch beseitigt, daß durch die radioelektrischen Mittel gleichzeitig bestimmt wird, ob Signale aus einem Abstand, der kleiner als ein bestimmter Wert ist, vorhanden sind.

Es tritt eine Zündung dann auf, wenn die Bedingungen erfüllt sind, daß ein Ziel innerhalb der optisch erfaßten, wirksamen Zone vorhanden ist und daß der Abstand kleiner als ein bestimmter kritischer Abstand ist.

009 678/84

Wenn auch die Wahrscheinlichkeit einer Störung des optischen Systems allein gegeben ist, so ist diese doch gering; und erst recht ist die Wahrscheinlichkeit, daß eine optische Vorrichtung und die radioelektrische Vorrichtung gleichzeitig gestört sind, sehr gering.

Bei dem beschriebenen Zünder nach der Erfindung ist die optische Vorrichtung von passiver Art, d. h., es ist im Zünder keine Strahlungsquelle vorhanden. Tagsüber ist der Zünder für den Kontrast zwischen dem Himmel und dem Flugzeug empfindlich, das durch den durch die optische Vorrichtung bestimmten empfindlichen Bereich hindurchfliegt. Ferner ist der Zünder sowohl nachts als auch tagsüber für die Infrarotstrahlung eines durch diesen Bereich hindurchfliegenden Flugzeuges empfindlich.

In den Fig. 1 a und 1 b ist der optische Teil des Zünders nach der Erfindung in zwei Schnitten dargestellt. Dabei bezeichnet 1 die Außenwand des Annäherungszünders, 2 einen photoelektrischen Detektor und 3 eine ringförmige Linse. Durch die Kanäle 8, 9, 10 und 11 und die Linse 3 projiziert man auf das strahlungsempfindliche Organ, den Detektor 2, die Strahlenbündel (Teilraumsektoren) aus einem kegeligen Raum, dessen Achse mit der Achse des Annäherungszünders zusammenfällt. Jeder Kanal hat Spiegel, die derart angeordnet sind, daß mittels jedes Fensters ein Quadrant des Raumes überwacht wird. So hat der Kanal 10 zwei flache Spiegel 10 a und 106 auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen. In den Fig. 1 a und 1 b sind die Lichtstrahlen dargestellt, die durch den Kanal 10 hindurchgehen und auf dem Detektor konvergieren. Bei der betrachteten Ausführungsform hat der gesamte überwachte kegelige Bereich einen Scheitelwinkel von etwa 40°, und das einzelne durch den Hochfrequenzrichtstrahl bestimmte Bündel hat einen öffnungswinkel von 4°. Die Achsen der Kanäle sind unter einem Winkel von 40° gegenüber der Zünderachse geneigt, und der Querschnitt beträgt 4 · 4 cm². Es ist beispeilsweise möglich, daß durch Verschiebung des Detektors 2 längs der Zünderachse gemäß der Linie A-B die Neigung des Bündels gegenüber dieser Achse innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen geändert werden kann. Um den optimalen Effekt zu erzielen, ist es auch möglich, die Neigung des Bündels der Art und Weise anzupassen, wie sich das Geschoß dem Ziel nähert. Der photoelektrische Detektor besteht aus einer Bleisulfidzelle, deren empfindliche Schicht auf einer Temperatur unter 20° C gehalten wird. Man erhält dabei nach Filtrierung eine Empfindlichkeit im Band zwischen 1 und 2,7 μ. Die Fenster 4, 5, 6 und 7 bestehen dann aus Quarz.

Ein Flugzeug, dessen kleinste seitliche Abmessung von der Größenordnung von 2 m ist, beansprucht in seiner ungünstigsten Lage 6° des Feldes in einem Abstand von 20 m, also Veo Teil des Gesamtfeldes des Detektors. Angenommen werden kann, daß tagsüber die Helligkeit des Flugzeuges um nicht mehr als 10% von der Helligkeit des Himmels abweicht, so daß beim Durchfliegen des Flugzeugs durch den optisch überwachten Bereich eine Änderung von etwa einem Sechshundertstel der insgesamt empfangenen Lichtmenge auftritt. Diese Änderung ist leicht wahrnehmbar, wenn sie größer als 10~⁸ W ist. In der Praxis wird sogar eine Zelle verwendet, die im Dunkeln bei 10^¹¹ W empfindlich ist.

Nachts wird dasselbe photoelektrische Element verwendet. Für ein Triebwerk mit einem Durchmesser von 50 cm, dessen Temperatur etwa 130° C beträgt, kann berechnet werden, daß das Flugzeug, wenn es sich unter dem ungünstigsten Winkel und in einem Abstand von 20 m vom überwachenden optischen System befindet, eine Energie von 5,10~¹⁰W zum Detektor sendet. Nach hinten sendet es eine Energie von 1,3-10-8 W.

Eine Betrachtung der energetischen Helligkeitsdiagramme gegenwärtiger Flugzeuge bestätigt, daß, abgesehen von einer Zone von 10° an der Vorderseite des Flugzeugs, dies bei Anwendung der Bleisulfidzelle leicht wahrgenommen werden kann. Bemerkenswert ist, daß, wenn das Geschoß direkt auf das Flugzeug gerichtet ist, der Zünder wie ein Aufschlagzünder wirkt. Bei einer Triebwerkstemperatur von etwa 330° C beträgt die in der ungünstigsten Lage empfangene Energie 5,10~⁹ W, welche mit der verwendeten Zelle leicht wahrnehmbar ist.

Fig. 2 zeigt ein Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung. Das Rechteck 20 stellt den optischen Teil und das Rechteck 30 den radioelektrischen Teil dar. Ersterer enthält die Optik 21 und den bereits beschriebenen Detektor 2 sowie einen Verstärker 23. Letzterer enthält Niederfrequenz-Transistoren des international bekannten Typs OC 70; die Verstärkung beträgt 10 000 bei einer Bandbreite von 500 bis 1000 Hz. Der radioelektrische Teil enthält einen Entfernungsmesser, bei dem vom Dopplereffekt Gebrauch gemacht wird und die Mikrophonie von Oszillatoren teilweise beseitigt wird. Die Antenne 31 dient sowohl zum Senden als auch zum Empfangen. Sie ist nach vorn gerichtet, und die Verstärkung beträgt 3 db. Mit 32 ist ein Oszillator bezeichnet. Jede Änderung der Antennenimpedanz oder, was auf eins herauskommt, jede von der Antenne aufgenommene Energie bewirkt eine Änderung im Ausgangsstrom des Oszillators. Diese Änderung stellt das Nutzsignal dar. Längs des Verbindungsleiters 33 zwischen dem Oszillator 32 und der Antenne 31 sind zwei Detektoren 34 und 35 in einem gegenseitigen Abstand von einer Viertelwellenlänge, gemessen längs der Verbindung 33, angeordnet. Die Detektoren sind in Punkten angeordnet, die bei Abwesenheit eines Ziels im Feld des Entfernungsmessers einem Maximum und einem Minimum der Spannung stehenden Wellen entsprechen, die infolge der Interferenz der Wellen auftreten, die sich vom Oszillator zur Antenne fortpflanzen zusammen mit den am unteren Ende der Antenne reflektierten Wellen, die von der Antenne zum Oszillator gehen. Dabei ist es möglich, mit Hilfe eines Transformators 36, dessen Primärwicklung über die gegensinnig geschalteten Detektoren 34 und 35 gespeist wird, an einer Sekundärwicklung des Transformators eine Spannung zu bewirken, die dem sich ändernden Teil des Nutzsignals proportional ist. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators ist derart gewählt, daß die Spannung dieses Signals und die Eingangsspannung des Verstärkers 37 aneinander angepaßt sind. Bei der betrachteten Ausführungsform war das Transformationsverhältnis 30, die Oszillatorfrequenz war 240 MHz, und das symmetrische Mischsystem mit den beiden Detektoren ergab eine Entkopplung von 30 db.

Die Signale, die infolge ihres Vorhandenseins ein Ziel in einem Abstand von weniger als 20 m anzeigen, werden in Form von Rechteckspannungen vom Verstärker 37 abgegeben, während der Verstärker 23 die beim Vorhandensein eines Ziels im optisch überwachten Bereich auftretenden Signale in Form einer über einem bestimmten Kegel liegenden Gleichspannung anzeigt. Diese verschiedenen Signale werden einer Koinzidenzvorrichtung 40 zugeführt, deren Ausgangsspannung mittels der Vorrichtung 41 die Detonation

des Geschosses steuert. Die Koinzidenzvorrichtung 40 kann mehrere Dioden enthalten. Die Vorrichtung 41 enthält eine Thyratronröhre, deren Anodenstrom die Zündung bewirkt.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung E dargestellt, bei der H das Strahlungsdiagramm der Antenne und F den Uberwachungskegel der optischen Vorrichtung darstellt. Bemerkenswert ist, daß das Strahlungsdiagramm der Antenne breiter sein kann als bei den bekannten Vorrichtungen, bei denen zum Erzielen einer genauen Winkelempfindlichkeit ausschließlich vom Richteffekt der Antenne Gebrauch gemacht wird.

Die Koinzidenzvorrichtung steuert die Auslösung der Detonation, wenn die Ausgangsspannung der optischen Vorrichtung das Vorhandensein eines Ziels im überwachten Kegel und die Ausgangsspannung der radioelektrischen Vorrichtung das Vorhandensein des Ziels in einem Abstand von weniger als 20 m angibt.

Obwohl die Auswirkungen der Ziele, genau genommen, nicht gleich zu sein brauchen, ist es sehr unwahrscheinlich, daß von den beiden Detektoren gleichzeitig verschiedene Ziele angegeben werden. Dies gilt insbesondere, wenn der Zünder erst geschärft wird, nachdem er den Erdboden verlassen hat oder wenigstens wenn die Spitze aufwärts gerichtet ist.

Im elektrischen Teil des Zünders können vorteilhaft Transistoren verwendet werden. Die Vorrichtungen können dann, naturgemäß mit Ausnahme der Antenne, leicht in einem Raum mit einem Inhalt eines Kubikdezimeters untergebracht werden. Der optische Teil kann leicht in einem Raum untergebracht werden, der kleiner als 4 dm³ ist.

In Fig. 4 ist die Art und Weise dargestellt, wie der optische Teil und der elektrische Teil zueinander angeordnet werden können. Dabei sind die Kanäle 8 und 10 der optischen Vorrichtung und weiterhin der photoempfindliche Detektor 2 und die Antennen 31 des radioelektrischen Detektors sichtbar. Es sind zwei Antennen vorhanden, so daß der gewünschte Richteffekt nach vorn erreicht wird. Die zur radioelektrisehen Vorrichtung gehörenden Schaltmittel sind im Raum 30' angebracht, während der zum optischen Detektor gehörende Verstärker 23 und die Koinzidenzvorrichtung 40 im Raum 40' untergebracht sind.

Die optische Vorrichtung kann auch von aktiver Art sein, d. h. eine Strahlungsquelle sowie einen Detektor enthalten, der dann für die von einem Ziel reflektierte Strahlung empfindlich ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Annäherungszünder zum Zünden der Ladung eines Geschosses, sobald sich dieses bis auf einen bestimmten Abstand einem Ziel genähert hat, bei dem mit Hilfe von Radiowellen ein Signal erzeugt wird, wenn sich das Ziel innerhalb dieses Abstandes befindet, dadurch gekennzeichnet, daß außer der radioelektrischen Vorrichtung (30) auch bekannte optische Mittel (20) vorgesehen sind, die, wenn sich das Ziel in einem winkelmäßig begrenzten Teil des Raumes um das Geschoß befindet, ein Signal geben, und daß eine Koinzidenzvorrichtung (40) vorgesehen ist, die derart arbeitet, daß eine Detonation nur dann erfolgt, wenn die beiden Signale gleichzeitig vorhanden sind.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel einen bekannten photoelektrischen Detektor (2) enthalten, auf den die Strahlen konzentriert werden, die von einer Quelle, die im Raumbereich zwischen zwei konzentrischen Umdrehungskegeln mit ungleichem, jedoch nur wenig unterschiedlichem Scheitelwinkel liegt, herrühren.

3. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die der überwachte Raumbereich um das Geschoß in bekannter Weise veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 962 586;
USA.-Patentschrift Nr. 2 137 598.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 678/84 12.60