DE1728222A1 - Feuerbereichsbegrenzung - Google Patents

Description

Feuerbereichsbeffrengung

Die Erfindung betrifft eine Feuerbereichsbegrenzung für eine mit einem Abfeuerungsmagneten ausgestattete selten- und höhenreratellbare Waffe, inabesondere für Maschinenkanonen.

Es sind bereits mechanische Feuerbereiohsbegrenzungen bekannt. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, daß das Einstellen "id das Verändern derselben sehr zeitraubend ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Feuerbereichsbegrenzung, welche diese Nachteile vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine, die Wirksamkeit des Abfeuerungsmagneten steuernde Steuerelektronik sowie an der Waffe angeordnete Seiten- und Höhenwinkelcodierer, wobei mittels letzterer die Konturen der gesperrten Bereiche in einen Speicher der Steuerelektronik einspeicherbar sind und der Speicher abfragbar ist. Die erfindungsgemäS ausgebildete Feuerbereichsbegrenzung bietet den Vorteil, daß Änderungen der Konturen der gesperrten Feuerbereiche in einfacher Weise und schnell in die Steuerelektronik einspeioherbar sind, so daß die Waffe nach einem Stellungswechsel schnell wieder voll einsatzbereit ist. Seiten- und Höhenwinkel werden mit elektromechanischen Winkelgebern an der Waffe gemessen und in der Steuer-Elektronik verarbeitet. Diese Winkel können sowohl analog (mit Drehmeldern, Potentiometern), ·1· auch digital (mit tfinkelcodierern digital absolut,(mit Winkelschrittgebern incremental) gesessen werden. Eb.enso kann 4er naohgeaehaltete elektronische Speicher analog ( mit Transfluxor en, Meaietoren, Potentiometern) oder digital ( mit

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Ringkern-Speichermatriaen, Transfluxor-Matrisen oder Trc&sfluxor-Sphieberregistern) aufgebaut werden. Weiterhin lind hybride Schaltungen möglich, wobei Analog- Digital- oder Digital- Analog- Wandler Zwischengeschäft werden. Auch roti*--i-iüde Speichor (Trommelspeicher, Plattenspeicher) sind möglich, jedoch dürfte für hohe Schwenkgeschwindigkeiten die Zugriffszeit zu lang sein. Für alle Kombinationen gilt, daß über jedem Seitenwinkelbereich ein zugeordneter Höhenwinkelbereich gemessen und gespeichert werden muä, in dem das Feuern verhindert wird. Auf diese Weise können Objekte, überwiegend im Nahbereich der Waffe wirksam geschützt werden.

Die Elektronik erlaubt drei Betriebsarten: Löschen, Speichern, Feuern. Nach einem Stellungswechsel werden die vorher eingespeicherten Winkelkombinationen durch einen Tastendruck oder einen Programmschalter mit Tippstellung gelöscht. Danach fährt der Richtschütze mit der Waffe einen kompletten Umlauf von 36o° ab und verändert beim Durchblick durch das Richtfernrohr den Höhenwinkel entsprechend den Konturen der zu schützenden Objekte. Die Dauer dieses Vorgangs "Speichern" hängt von der Geschicklichkeit dos Richtschützen ab. Sie mag etwa eine Minute sein. Der Richtschütze kann beim Speichern gleich einen Sicherheitsabstand nach Erfahrungswerten um die Konturen legen oder diese Arbeit einem Kleinrechner überlassen, der korrigierend in die Elektronik eingreift. Ss besteht die Möglichkeit, solche Korrekturwerte gleich in den Speicher zu übernehmen, oder sie erst beim Feuern wirksam werden zu lassen. Die elektronische Feuerbereichsbegrehzung bietet große Vorteile gegenüber allen bekannten mechanischen oder elektromechanischen Methoden. Neben der au erreichenden Zuverläsiigkeit (durch Fortfall mechanisch bewegter Teile innerhalb der Steuerung) können die beschriebenen Seitenwi&k*!-

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Höhenwinkel-Kombinationen in kürzester Zeit neu eingespeichert oder korrigiert werden. Außerdem kann die Wirksamkeit der Feuerbereichsbegrenzung jederzeit, wenn die Kampflage es erfordert, durch einen Schalter unterbrochen werden. Dies kann beispielsweise bei einem plötzlich notwendigen Irdkampfeinsatz erforderlich sein.

Allgemein bietet die elektronische Feuerbereichsbegrenzung die Möglichkeit, Siele bei dauernd gedrückter Abfeuerungstaste durch gesperrte Bereiche kindurch zu verfolgen und dabei die ganze Aufmerksamkeit auf das Zielen zu konzentrieren. Dips ist besonders wichtig bei schnell beweglichen Zielen, vor allen Dingen bei Tieffliegern. Hat der Richtschütze z.B. ein tieffliegendes Flugzeug im Visier und beschießt das Zipl mit Dauerfeuer, Einzelfeuer, gesteuertem Einzelfeuer (Kadenzfeuer) od^r mit gesteuerten Feuerstößen (Rhythmus-Feuer), so wird der Beschüß automatisch unterbrochen, sobald das Ziel in gesperrte Bereiche gelangt (Besonderheiten des Geländes, Bauerke, eigene Waffen in der Umgebung, Hochspannungsleitungen). Verläot das Ziel die als gesperrt gespeicherten Bereiche widder so wird das Feuer automatisch wieder aufgenommen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Feuerbereichsbegrenzung verwendet als Winkelgeber sog. Winkelcodierer, das sind digital absolute Drehgeber. Damit ist eine Unterteilung von Seitenwinkel und Höhenwinkel in einzelne Schritte entsprechend der geforderten Auflösung gegeben. Zweckmäßig wird zur Speicherung der Seitenwinkel- Höhenwinkel- Kombination ebenfalls" ein digitaler Speiner verwendet und zwar eine Kernspeicher-Matrix. Der Winkelcodierer ist binär codiert (1-2-4-8) und ist in 2^ » 512 Winkelachritte pro Umdrehung unterteilt. Soait ist die Auflösung 36*o°/512 * o,7°, was einer Genauigkeit τοη + o,35° entspricht. Aus der Anzahl der Seitenwinkelschritte

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ergibt ßioh die Zahl der "Adressen¹* für den Kernspeicher, nämlich 512. Unter jeder dieser 512 "Adressen" muß eine eingespeicherte Zahl, in der Sprache der DatenTerarbeitungstechnik auch "Wort" genannt, zu finden sein. Wählt nan für die Höhenwinkel-Auflösung ebenfalls ο,7° pro Schritt, und wird der zu erfassende Bereich auf -5° bis +4o° begrenzt, so erhält man 2⁶ - 64 Schritte. Somit ist die Wortlänge 6 Bit. Die Gesamtzahl der Kerne in der Kernspeiohermatrix ist damit 512 χ 6 « 3o72.

Das vorliegende Konzept ermöglicht den Ausbau der Feuerbereichsbegrenzung durch sogenannte S ehuJBfeldaus sparungen ("Fenster"). "Fenster" sind Bereiche oberhalb ader unterhalb der zunächst gespeicherten Kontur, in denen das Feuer ebenfalls gesperrt oder freigegeben wird. Beispiele sind der Beschüß unter einer Hochspannungsleitung hindurch oder das Sperren des Beschüsses bei einem dazwischenliegenden Fesselballon. Solche Forderungen erhöhen den Aufwand an Speicherkapazität entsprechend .

Besonders wichtig ist die Berücksichtigung der Absehalt-νerlögerung des Abfeuerungsmagneten. Vom Kommando der Feuerunterbrechung an können je nach Verschluflgeschwindigkeit der Waffe' bis ZiI⁰As vergehen. Bei hoher Schwenkgeschwindigkeit könnte daher in gesperrte Bereiche geschossen werden. Ein dynamischer Kleinrechner berücksichtigt die Selten- und Höhenwinkelfesehwindigkeit der Waffe und bestimmt einen Vorhalt zur Abfrage der Speicheradresse. Ibenso kann der Kleinrechner ballistische Daten (Windgeschwindigkeit, Vo, Luftdruck etc) berücksichtigen. Diese Korrekturen werden als"richtgeschwindigkeitsabh&nglge Abfeuerungsterblockung" bezeichnet. Falls die tu schützende Objekte sich überwiegend im Nahbereich der Waffe befinden, kann auf eine Korrektur der fest eingespeicherten Konturenwerte Yeriichtet werden.

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Im folgenden wird die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine mit der erfindungsgemäßen Feuerbereichsbegrenzung versehene Waffe in stark schematisierter Darstellung;

Fig. 2 einen Ausschnitt des die Waffe umgebenden Geländes mit den, den Feuerbereich begrenzenden Konturen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der elektronischen Steuerung und

Fig. 4 eine Ansicht des Schaltpultes des Bedienungsgerätes.

Die in Fig. 1 dargestellte Waffe ist allgemein mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet und als Zwilltgswaffe ausgebildet. Die linke Waffe trägt die Bezugsziffer 2 und die rechte Waffe die Bezugsziffer 3.

Die Zwillingswaffe ist auf einer Kreuzlaf^tte 4 höhen- und seitenverstellbar gelagert. An der Oberlafette 6 ist ein Abfeuerungspedal 8 angebracht, das mit einer Elektronik 12 elektrisch verbunden i3t. Die Elektronik 12 ist ferner mit einem Seiten-Codierer C^f und mit einem Höhen-Codierer tr, sowie mit je einem Abfeuerungsmagneten 14 für die rechte und für die linke Waffe verbunden. Des weiteren i*t die llektro-. nik 12 alt dem Bedienungegerät 16 elektrisch verbunden. Schließlich besieht noch eine Verbindung zwischen einem in Form eines magnetischen Httherungsmesekopfes ausgebildeten Schußiählers 18 und der Bx*->*ronilr 12.

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Bas Bedienungsgerät 16 weist einen Programm-Wahlschalter 2o auf, lit einer

Stellung 1 » für limaelfeuer, B - Dauerfeuer,

K - für kadeaigesteuertes linzelfeuer, B - für rhy&usgesteuertes Dauerfeuer.

Das Bedienungsgerät 16 weist ferner einen Kadenzschalter 3o auf, der auf Kadenzen nit den Werten 6o - 12o - 24o - 36o - 48o Schui pro Minute einstellbar ist.

Schließlich weist das Bedienungsgerät 16 einen Rhytimus-Wahlschalter 4o auf, Mit dem, falls der Programm-Wahlschalter 2o in die Stellung "B" gebracht wird, 5 - Io - 15 - 2o - 25 SohuJB/PeuerstoB eingestellt werden können.

Sin Waffenschalter 5o auf den Bedienungsgerät 16 gestattet die wahlweise Abfeuerung der linken Waffe 2 oder der rechten Waffe 3 oder beider Waffen.

Sine letite-Schuß-Sperre zur Unterbrechung der Abfeuerung zwecks Nachmunitionierung wird Über je einen Bndschalter an der Waffe betätigt. Die Sohußaperre kann über den Schalter 6o des Bedienungsgerätes 16 unwirksam gemacht werden (SchuSsperre SII-AUS.)

Die Peuerbereiteohaft (bei nicht betätigter Schußsperre und bei nicht gesperrtem Feuerbereich) wird getrennt für jede Waffe bei linsch&ltung der Schalter 7ο bzw. 7o' über Kontroll·- Leuohten 71 und 71* auf dem Bedienungigerät 16 angezeigt♦ Die bei den einzelnen Betriebsarten auftretenden Steuerbefehle werden in einer rein elektronischen Steuerstufe rerarbeitet, die in den Diagramm gemäß Fig. 3 als "Programm-Logik¹* bezeichnet ist.

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Mit den Schaltbefehlen der Steuerstufe wird über eine mit Thyristoren bestückte Leistungsstufe, die in Fig. 3 als "Ausgabe-Elektronik" bezeichnet ist, $er jeweilige Abfeuerungsmagnet betätigt. Diese "Ausgabe-Elektronik" enthält im wesentlichen 2x 2 Thyristoren zum Ein- und Ausschalten der Abf eue rungsmagne t en.

Bei der Betriebsart "Dauerfeuer" wird der Einschaltthyristor solange durchgesteuert, wie das Abfeuerungspedal betätigt wird. Die Waffe schießt dann mit der Kadena, die durch die Verschlußzeiten der Waffe vorgegeben ist. Bei der Betriebsart "kadenzgesteuertes Einzelfeuer" wird der Einschalt thyristor IM Takt der eingestellten Kadenz durchgesteuert. Die Kadenz der Waffe ist somit durch die Einstellung des Schalters 3o bestimmt. Bei der Betriebsart "R" wird jeweils der eingestellte Feuerstoß abgefeuert; dab<?i wird die Schußzahl für eine Waffe über den Schußzähler 18 an der Wiege aufgenommen. Während der Abfeuerung muß das Abfeuerungspedal dauernd betätigt werden; andernfalls wird das Fouer direkt unterbrochen.

Als Speicher dient ein Kernspeicher. Dieser bietet mehrere Vorteile, wie praktisch unbegrenzte Lebensdauer, keine Wartung, hohe Arbeitsgeschwindigkeit und keine beweglichen Teile. Bei einer Konturenbegrenzung ohne "Fenster" (Schußfeldauspec-ungen" muß der Digitalspeicher

Z_£ - m . Id (n)
Speioher-Kerne enthalten.
Dabei bedeuten:

Z_K die Kernzahl

m die Anzahl der Adressen, d.h. die Unterteilung des Seitenwinkels in 512 einzelne Schritte, -8- 209813/0406 _BAD or,g,hal'

-θ-

es lit daher b - 512

η die Wortlänge, d.h.

die Unterteilung des Höhenwinkels Ton -5° bis +45° in 64 einzelne SchrL tte, es ist daher η « 64

ld (n) - ld (64)

(ld « logarithmus zur Basis 2 vielfach als log bezeichnet). Somit ergibt sich eine Kernzahl von

» 512 χ 6 - 3o72 Kerne.

Es wird eine Kernspeicher-Matrix verwendet, die in einer Ebene 32 χ 16 χ 6 - 512 χ 6 - 3o72 Kerne enthält.

Bei einer Konturenbegrenzung mit "Fenster" muß der Digitalspeicher pro Seitenwinkel-Einheit drei verschiedene Höhenwinkel-Werte speichern können. Je nachdem, ob das Fenster unterhalb oder oberhalb der Kontur liegt, müssen auch noch zusätzliche Informationen festgehalten werden, z.B. größere oder kleinere Winkel gesperrt. Wenn vorausgesetzt wird, daß eine Höhenwinkelebene nur jeweils ein "Fenster" schneidet sind

Zg₂ - m . (3 Id (n) + Id (3)

- 512 · (3 * 6 ♦ 2)

- 512 . 2o - Io24o

Speicherkerne erforderlioh.

Bae Bedienungsgerät enthält einen Wahlachalter /θο mit den drei Stellungen

a) Löschen (Tippsohaltung, verriegelbar)

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b) Speichern

c) Feuern.·

Vor den Speichern werden durch Tippsoh&ltung auf Luschen alle Kerne in Nullage gebracht. Dann fährt der Richtkanonier, z.B. beginnend bei einem Seitenwinkel von o°, eine komplette Wendung von 36o° ab und verändert dabei kontinuierlich den Höhenwinkel gemäß den zu sperrenden Konturen. Am Geschüti. fest montiert sind je ein Winkelcodierer C£ mit 9 Ausgängen für den Seitenwinkel und ein Winkelcodierer Cf mit 6 Ausgängen für den Höhenwinkel. Sin 7. Ausgang gibt an, wenn der mazial abgliche Sperrbereich τοη +4o° überschritten ist und macht die Feuerbereichsbegrenzung unwirksam. Nach elektronischer Anpassung entsteht jeweils eine Gruppe τοη Signalen, an den 9 Ausgängen für den Seitenwinkel, z.B. oloolooll, das ist die Binärzahl von 147 und entspricht ca. Io3°. Auch die Daten vom Höhenwinkelcodierer C ξ* werden im Binäroode in die Spalten des Speichers übernommen. Nach einem kompletten Umlauf ist jedem Seitemrinkelschritt im Speicher ein Höhenwinkelschritt, unterhalb welchem das Feuer gesperrt wird, zugeordnet. Die Dauer des Speichervorgangs entspricht der Zeit für einen Umlauf.

Nach dem Speichern kann der Wahlschalter Öo im Bedienungsgerät 16 aus der oberen Stellung "Speichern" in seine Mittelstellung "Feuern" (in Fig. 4 nicht beschriftet) gestellt werden.

Fährt jetzt beim Beschüß der Richtkanonier das Geschütz in einen Bereich, der im Speicher als gesperrt programmiert let, liefert die Auswerteelektronik einen Sperrimpuls an das Abfeuerungsgerät, der das Feuer in etwa 4o ms unterbricht. Der Seitenwinkelcodierer C£ fragt entsprechend seiner augenblicklichen Stellung eine Adresse des Speichers ab. Die dort gespeicherte Zahl wird in Binärcode einem Dlgitalkomperator zugeführt und dort mit der in Augenblick rom Höhenwinke!codierer

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fegebenen BinÄriahl duroh Differenzbildung verglichen^ Bei einer anderen Aufführung wird die Different nach Digital- Analog-Wandlong i» einen Differenzverstärker gebildet und die Differeni-Auegangsspannung anschließend gefiltert, was einer winkelgeschwindigkeitsabhängigen Interpolation entspricht. Ist die Differenzbildung negativ oder null, wird ein Feuer-Sperrlmpuls abgegeben. Bei positiver Differenz ist das Feuer frei.

für die Realisierung der verschiedenen elektronischen Funktionen (Logik-Grundfunktionen, Speioherfunktionen eto.) sind die "integrierten Schaltkreise" besonders vorteilhaft. Sie sind als Unterbaugruppen auf einheitlichen Steckkarten (gedruckten Schaltungen) zusammengefaßt.

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Claims (7)

••um«·* S?8>Sel4ori' im9<* Di/Ho. 462 Patent anaprtiohe

1.) Feuerbereichsbegrenzung für eine ait einen Abfeuerungsmagneten ausgestattete Seiten- und höhenrerstellbare Waffe, insbesondere für Maschinenkanone, gekennze ichnet durch eine, die Wirksamkeit des Abfeuerungsmagneten (14) steuernde Steuerelektronik (12) sowie an der Waffe (1) angeordnete Seiton- und Höhenwinkeleodierer (Ctf , G f) wobei mittels letzterer die Konturen der gesperrten Bereiche in einen Speicher der St^uerelektronik (12) einspeicherbar sind und der Speicher abfragbar ist.

2. Feuerbereichsbegrenzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher ein Kernspeicher, Torzugsweise ein Digitalspeicher di^nt.

3. Fpuerbereichsbegrenzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daJ die Waffe (1) bei bstätigter Abfeuerung in den gesperrten F^uerbereich fahrbar ist.

4. Feuerbereichsbegrenzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daJä Schußfeldaussparungen innerhalb des gesperrten Bereichs einspeicherbar sind.

5. Feuerbereichsbegrensung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichne t , da3 die Ilektronik einen Programa-ffahlsehalter (2o) mit den Stellungen "Einzelfeuer", "Dauerfeuer", "kadenagesteuertea Einzelfeuer" und "rhytÄusgesteuertes Dauerfeuer" umfaßt.

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6. Feuerberelohsbegreftiunf ntth Anipruoh 5 let gekennzeichnet durch einan an der Wiegt der Waffe (1) angeordneten, toriugtweiee in Fon tines magaetlschen Näherungamesskopfei auegebildeten SohuSiähler (18), der bei der Stellung "rhytnusgeeteuertee Dauerfeuer" de· Programm-Wahlschalters (2o) die Schußzahl aufnimmt.

7. Feuerbereichsbegrenzung nach Anspruch 1 oder einem der folg end ρ 9, gekennzeichnet durch einen der Programmlogik zugeschalteten dynamischen und/oder ballistischen Kleinrechner zur Berücksichtigung der Abschaltrerzögerung des Abfeuerungsmagneten und zur Korrektur der Begrenzung.

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