DE19508705C2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Schießleistung beim Übungsschießen auf fliegende Zielkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schießleistung beim Übungsschießen auf fliegende Zielkörper.

Aus der DE 38 23 490 C2 ist beispielsweise eine Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Bestimmung der Trefferkoordinaten von überschallschnellen Geschossen in einer vorgegebe­ nen Trefferebene an einem fliegenden Zielkörper bekannt. Eine solche Einrichtung arbeitet nach einem akustischen Funktionsprizip, bei welchem der im Zielkörper empfangene Überschallknall des vorbeifliegenden Geschosses bezüglich seines zeitlichen Druckverlaufs ausgewertet wird. Dieser Überschallknall ist durch eine charakteristische Druck­ oszillogrammform, die sogenannte N-Welle, und durch eine von der Mach-Zahl des Geschosses abhängige Ausbreitung auf einer definierten Kegeloberfläche, sogenannter Mach- Kegel, gekennzeichnet. Durch eine Auswertung der empfangenen Druckamplituden ist es möglich, den radialen Geschoßpassageabstand zu ermitteln und durch die Auswertung von Schall-Laufzeitdifferenzen an verschiedenen akustischen Sensoren die Passagerichtung des Geschosses zu bestimmen. Mit Hilfe dieser Daten können dann die Koordinaten der einzelnen Trefferpunkte in einer sogenannten Trefferbildanzeige angegeben werden.

Es ist ferner bekannt, die Anzahl der Treffer in Ringzonen auf einer gedachten, mit dem Zielkörper mitgeführten Zielscheibe ohne Angabe der Richtungslage des Treffers zu bestimmen. Bei einer solchen Trefferzonenanzeige ist letztlich lediglich der Abstand der Geschoßbahn vom Zielmittelpunkt bekannt, nicht jedoch die Koordinaten des einzelnen Trefferpunktes.

Die vorgenannten Trefferergebnisse sind jedoch nicht unmittelbar ein Maß für die Schießleistung des Schützen, da darin weitere Parameter, insbesondere die Treff­ punktentfernung und die Zielbeschleunigung, eingehen, auf die der Schütze keinen Einfluß hat.

Auf Grund der physikalisch bedingten Trefferstreuung nimmt die Treffwahrscheinlichkeit mit der Trefpunktentfernung ab, so daß eine bestimmte Trefferzahl über eine große Entfernung als bessere Schießleistung zu bewerten ist als dieselbe Trefferzahl über eine kleinere Entfernung.

Die in Waffen für den Beschuß fliegender Ziele verwendeten Feuerleitrechner berechnen automatisch den sogenannten Vorhaltepunkt, d. h. den extrapolierten Kollisionspunkt von Geschoß und Ziel auf Grund der sogenannten Flugabwehr(Fla)-Hypothese. Dabei wird unterstellt, daß sich der Zielkörper während der Flugzeit des Geschosses geradlinig und gleichförmig, d. h. nicht beschleunigt, fortbewegt. Sofern jedoch eine von Null verschiedene Zielbeschleunigung vorliegt, führt diese zu einem Fehler des Vorhaltepunktes und damit zu einer Verschlechterung des Trefferergebnisses, die aber nicht auf Leistungsmängel des Schützen zurückgehen.

Die DE 38 43 601 A1 beschreibt eine optisch gestützte Meßvorrichtung zum Bestimmen der Trefferkoordinaten am Ziel und weist allenfalls eine akustische Treffersensorik auf. Das ferner aus diesem Dokument bekannte Mündungsmikrophon dient zur Ermittlung der Treffpunktentfernung. Geschosse außerhalb des Meßerfassungsbereiches des Zielkörpers werden bei der bekannten Vorrichtung nicht vermessen. Aus der DE 24 54 453 B2 ist ein Laser-Schießsimulator bekannt, mit dessen Hilfe festgestellt werden kann, wieviele Laserimpulse einer Laserimpulsfolge das Ziel getroffen haben. Mit diesem Simulator läßt sich demnach die Trefferquote, auch Trefferleistung bezeichnet, ermitteln, welche den Quotienten aus der Anzahl der Treffer bezogen auf die Anzahl der abgefeuerten Schüsse beschreibt. Die Ermittlung einer solchen Trefferquote gestattet jedoch keinen eindeutigen Rückschluß auf die Schießleistung des betreffenden Schützen. Die EP 0 003 095 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur akustischen Treffervermessung am Zielkörper. Mit Hilfe dieser Vorrichtung soll die kürzeste Distanz zwischen einem Geschoß und dem sich bewegenden Zielkörper ermittelt werden. Diese Vorrichtung stellt demnach eine Treffersensorik zum Ermitteln von Trefferzonen dar. Die US 3 273 835 bezieht sich auf ein durch Geschoßpassagen ausgelöstets Bergungssystem für eine Instrumentenkapsel in Versuchs-Flugzielkörpern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schießleistung beim Übungsschießen auf fliegende Zielkörper zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhaft ist dabei, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Zusatzausrüstung zu der bereits bekannten akustischen Treffersensorik darstellt. Erfindungsgemäß dient also die bekannte Treffersensorik mit dazu, die Schießleistung beim Übungsschießen auf fliegende Zielkörper zu bestimmen. Insofern kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an bereits installierte Einrichtungen, beispielsweise Einrichtungen zum elektronischen Bestimmen der Trefferkoordinaten, nachträglich eingebaut werden. Vorteilhaft ist ferner, daß die elektroni­ schen Komponenten Satellitenortungsmodul, Beschleunigungsmessermodul und Mündungs­ knallsensor kostengünstige elektronische Bauelemente sind, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung wirtschaftlich herstellbar ist. Dies gilt auch auf Grund des geringen Gewichts der zusätzlich am Zielkörper zu installierenden Komponenten. Trefferzahlen erhalten ihre Aussagekraft dadurch, daß sie in Beziehung zur Zahl der abgegebenen Schüsse, welche mittels des akustischen Mündungsknallsensors ermittelt werden, gesetzt werden, so daß letztlich Trefferquoten in Prozenten angegeben werden können. Die eingangs erwähnten Trefferbildanzeigen erlauben nicht die Ermittlung der Gesamtzahl der abgegebenen Schüsse, da Trefferlagen außerhalb des Meßbereiches einer derartigen Einrichtung keine Berück­ sichtigung finden. Mit Hilfe des Mündungsknallsensors ist ein vollautomatisches Speichern der Anzahl der abgegebenen Schüsse und auch eine automatische Bestimmung der Angabe von Trefferquoten möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist am Zielkörper ein die ermittelten Daten an eine Auswertungsstation übertragender Datensender vorgesehen. Dadurch ist ein voll­ automatischer Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, so daß der Schütze unmittelbar nach den von ihm abgefeuerten Schüssen über das Ergebnis seiner Schießleistung informiert werden kann.

Vorteilhafterweise bestimmt das Satellitenortungsmodul zum Ermitteln der Treff­ punktentfernung die geodätische Position des Zielkörpers und die Zielgeschwindigkeit in Betrag und Richtung unter Auswertung des Funkempfangs von Navigationssatelliten.

Dadurch ist die laufende Ermittlung der genauen Position des Zielkörpers mit Hilfe des sogenannten GPS(Global Positioning System)-Systems gewährleistet. Ein solches Modul hat nur einen geringen Platzbedarf und ein ebenfalls geringes Gewicht, so daß damit auf einfache und genaue Weise die Entfernung zwischen der am Boden oder in der Luft befindlichen Waffe auf der einen Seite und dem Zielkörper auf der anderen Seite bestimmbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bestimmt das Beschleunigungsmessermodul die Zielbeschleunigung in Betrag und Richtung mittels piezoelektrischer Sensoren oder mittels eines dehnungssensitiven Hableiters, vorzugsweise mittels dreier einachsiger Be­ schleunigungsmesser. Solche Beschleunigungsmessermodule haben eine für die Beschleunigungsmessung an fliegenden Zielkörpern im Rahmen der Schießleistungs­ bewertung ausreichende Genauigkeit. Sie sind ebenso wie die vorgenannten Satelliten­ ortungsmodule von sehr leichtem Gewicht und als elektronische Bauelemente ohne weiteres im Zielkörper installierbar. Um den räumlichen Beschleunigungsvektor zu bestimmen, sind vorzugsweise drei einachsige Beschleunigungsmesser erforderlich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind beim Luft-Luft-Übungsschießen ein weiteres elektronisches Satellitenortungsmodul und ein weiterer die damit ermittelten Daten an die Auswertungsstation übertragender Datensender am schießenden Flugkörper, z. B. einem Flugzeug, vorgesehen, wobei vorzugsweise die ermittelten Daten von den Datensendern mittels einer funktechnischen Telemetrieverbindung zur Auswertungsstation übertragbar sind. Damit ist die Bestimmung der Schießleistung auf einfache und wirksame Weise auch beim Luft-Luft-Übungsschießen gewährleistet. Die zusätzlich am schießenden Flugkörper zu installierenden Komponenten, nämlich das Satellitenortungsmodul und der Datensender, entsprechen denjenigen Komponenten, wie sie bereits am fliegenden Zielkörper installiert sind. Dies hat erhebliche Vorteile bei der Wartung und der Reparatur der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Es ist also möglich, mit geringer zusätzlicher Ausrüstung am fliegenden Zielkörper bzw. am schießenden Flugkörper die ohnehin vorhandene Treffersensorik zu einer umfassenden und aussagekräftigen Schießleistungsanzeige zu erweitern, mit deren Hilfe die Schießleistung von Schützen unabhängig von Fremdeinflüssen bewertbar ist. Darüber hinaus ist vorteilhaft, daß die genaue Kenntnis der Trefpunktentfernung und der geometrischen Relationen zwischen der Geschoß- und der Zielbewegung auch eine Erhöhung der Meßgenauigkeit beispielsweise der Trefferbildanzeige ermöglicht, da diese Parameter in die Berechnung der Trefferkoordinaten und damit des Trefferbildes eingehen. Die vorerwähnte direkte Messung der Abschußzeitpunkte der einzelnen Geschosse über die Mündungsknallzeitpunkte führt zu einer wesentlich genaueren Bestimmung der Treffpunktentfernung, als dies beispielsweise durch Rückschluß der Abschußzeitpunkte aus den Passagezeitpunkten der Geschosse am Zielkörper mit Hilfe ballistischer Tafeln der jeweils verwendeten Munitionsart möglich ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bestimmen der Schießleistung beim Boden-Luft-Übungsschießen; und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bestimmen der Schießleistung beim Luft-Luft-Übungsschießen.

Eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Bestimmen der Schießleistung beim Übungsschießen auf fliegende Zielkörper 2 ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Diese Ausführungsform ist auf das sogenannte Boden-Luft-Übungsschießen bezogen.

Der Zielkörper 2 befindet sich in der Luft auf einer bestimmten, nicht näher dargestellten Bahn. Am Rumpf 3 des Zielkörpers 2 sind vorzugsweise hintereinander eine akustische Treffersensorik 4 zum Ermitteln der Trefferkoordinaten oder -zonen, ein elektronisches Satellitenortungsmodul 5 zum Ermitteln der Ortungsdaten des Zielkörpers 2, ein elektronisches Beschleunigungsmessermodul 6 zum Ermitteln der Zielbeschleunigung und ein Datensender 7 angeordnet, welcher die von den vorgenannten Komponenten ermittelten Daten an eine am Boden befindliche Auswertungsstation 10 überträgt.

Die Datenübertragung von dem Datensender 7 zur Auswertungsstation 10 erfolgt mittels einer funktechnischen Telemetrieverbindung 11, also über Funk. Diese Telemetrie­ verbindung ist in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet. Die Auswertungsstation 10 umfaßt eine Datenverarbeitungsanlage 12, einen Monitor 13 und einen Drucker 14, wobei der Monitor 13 und der Drucker 14 über Leitungen 15 mit der Datenverarbeitungsanlage 12 verbunden sind.

Außerdem ist ein Müudungsknallsensor 16 über eine elektrische Leitung 17 mit der Datenverarbeitungsanlage 12 verbunden.

Ebenfalls am Boden ist in bekanntem Abstand zum Mündungsknallsensor 16 eine schießende Waffe 20 angeordnet, mit der nicht dargestellte Geschosse zum Bestimmen der Schießleistung beim Übungsschießen auf den Zielkörper 2 abgefeuert werden.

Das vorerwähnte Satellitenortungsmodul 5 dient zum Ermitteln der Treffpunktentfernung, d. h. des Abstandes zwischen der schießenden Waffe 20 und dem Zielkörper 2. Dazu bestimmt das Satellitenortungsmodul 5 die geodätische Position des Zielkörpers 2 und die Zielgeschwindigkeit in Betrag und Richtung unter Auswertung des Funkempfangs von Navigationssatelliten nach dem sogenannten GPS(Global Positioning System)-System. Das Beschleunigungsmessermodul 6 bestimmt die Zielbeschleunigung in Betrag und Richtung mit Hilfe nicht gezeigter piezoelektrischer Sensoren oder mit Hilfe zumindest eines dehnungssensitiven Halbleiters. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Beschleunigungsmessermodul drei einachsige Beschleunigungsmesser auf, so daß der räumliche Beschleunigungsvektor bestimmbar ist.

Die vorerwähnte akustische Treffersensorik 4 ist in bekannter Weise ausgebildet und auf nicht gezeigte Weise ebenso wie das Satellitenortungs- und das Beschleunigungs­ messermodul 5, 6 an den Datensender 7 angeschlossen.

Wenn nun mit Hilfe der Waffe 20 ein nicht dargestelltes Geschoß auf den Zlelkörper 2 abgefeuert wird, bestimmt der Mündungsknallsensor 16 die Anzahl der Schüsse und gegebenenfalls auch die Abschußzeitpunkte und leitet die ermittelten Daten an die Auswertungsstation 10 weiter. Ebenso werden mit der akustischen Treffersensorik 4 die jeweiligen Trefferkoordinaten oder -zonen, mit dem Satellitenortungsmodul 5 die geodätische Position des Zielkörpers 2 und mit dem Beschleunigungsmessermodul 6 die Beschleunigung des Zielkörpers 2 ermittelt. Diese Daten werden mit Hilfe des Datensenders 7 über die Telemetrieverbindung 11 ebenfalls an die Auswertungsstation 10 übermittelt. Diese bestimmt aus den genannten Daten die Schießleistung des jeweiligen Schützen, bei welcher die Angabe von Trefferquoten (Quotient aus der Anzahl der abgegebenen Schüsse zu der Anzahl der Treffer) berücksichtigt werden kann.

In Fig. 2 ist eine zweite, auf das Luft-Luft-Übungsschießen bezogene Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei die mit dem ersten Ausführungsbeispiel (Boden-Luft- Übungsschießen) vergleichbaren Komponenten identische Bezugszeichen tragen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die schießende Waffe 20 in ein Flugzeug 21 eingebaut. Dieses Flugzeug weist ferner ein weiteres elektronisches Satellitenortungsmodul 22, einen eingebauten Mündungsknallsensor 23 sowie einen über nicht näher gezeigte Leitungen mit den beiden letztgenannten Komponenten verbundenen weiteren Datensender 24 auf, welcher die ermittelten Daten über eine zusätzliche funktechnische Telemetrieverbindung 25 ebenfalls zur Auswertungsstation 10 überträgt.

Bei dieser Ausführungsform ist die Trefpunktentfernung, d. h. der Abstand zwischen der Waffe und dem Zielkörper, nach geometrischen Beziehungen aus der Positionsdifferenz zwischen dem schießenden Flugzeug 21 und dem fliegenden Zielkörper 2 mittels der Datenverarbeitungsanlage 12 bestimmbar. Durch den bei diesem Ausführungsbeispiel in das Flugzeug 21 eingebauten Mündungsknallsensor 23 ist es möglich, auch beim Luft-Luft- Übungsschießen die Anzahl der abgegebenen Geschosse sowie die Abschußzeitpunkte zu bestimmen.

Das Ergebnis der Schießleistung wird bei beiden Ausführungsbeispielen von der Auswertungsstation 10 ermittelt und am Monitor 13 angezeigt und/oder auf dem Drucker 14 in Form eines Belegs festgehalten.

Damit ist es möglich, eine einfache und kostengünstige Schießleistungsanzeige zu schaffen, die an bestehenden Einrichtungen zum Bestimmen beispielsweise der Trefferkoordinaten nachrüstbar ist und darüber hinaus die Genauigkeit der Bestimmung der Trefferkoordinaten oder -zonen nicht unbeträchtlich erhöht.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Schießleistung, nämlich einer Zielkörperentfernung und -beschleunigung berücksichtigenden Trefferleistung, beim Übungsschießen auf fliegende Zielkörper (2), gekennzeichnet durch folgende, am Zielkörper (2) vorgesehene Einrichtungen:

• 1. eine akustische Treffersensorik (4) zum Ermitteln der Trefferkoordinaten oder -zonen;
• 2. ein elektronisches Satellitenortungsmodul (5) zum Ermitteln der Ortungsdaten des Zielkörpers (2);
• 3. ein elektronisches Beschleunigungsmessermodul (6) zum Ermitteln der Zielbe­ schleunigung; und
• 4. einen akustischen Mündungsknallsensor (16, 23) in bekanntem Abstand zur schießenden Waffe (20).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Zielkörper (2) ferner ein die ermittelten Daten an eine Auswertungsstation (10) übertragender Datensender (7) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Satellitenortungsmodul (5) zum Ermitteln der Zielkörperentfernung (Abstand zwischen Waffe (20) und Zielkörper (2)) die geodätische Position des Zielkörpers (2) und die Zielkörpergeschwindigkeit in Betrag und Richtung unter Auswertung des Funkempfangs von Navigationsatelliten bestimmt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschleunigungsmessermodul (6) die Zielbeschleunigung in Betrag und Richtung mittels piezoelektrischer Sensoren oder mittels dehnungssensitiver Halbleiter, vorzugsweise mittels drei einachsigen Beschleunigungsmessern, bestimmt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Luft-Luft-Übungsschießen ein weiteres elektronisches Satellitenortungs­ modul (22) und ein weiterer die damit ermittelten Daten an die Auswertungsstation (10) übertragender Datensender (24) am schießenden Flugkörper (21) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Daten von dem (den) Datensender(n) (7, 24) mittels einer funktechnischen Telemetrieverbindung (11, 25) zur Auswertungsstation (10) übertragbar sind.