DE19740888C2 - Verfahren zum autonomen Lenken eines drallstabilisierten Artilleriegeschosses und autonom gelenktes Artilleriegeschoß zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum autonomen Lenken eines drallstabilisierten Artilleriegeschosses und autonom gelenktes Artilleriegeschoß zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Lenken eines
drallstabilisierten Artilleriegeschosses auf ein stationäres oder
bewegliches Ziel. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein auto
nom gelenktes drallstabilisiertes Artilleriegeschoß zur Durchfüh
rung des Verfahrens.
Autonom gelenkte Artilleriegeschosse werden z. B. in dem Artikel
von P. Runge "Intelligente Munition" in: Jahrbuch der Wehrtechnik,
Folge 16, Seiten 202-211, Bernard & Graefe Verlag 1986, beschrie
ben.
Bei derartigen Geschossen handelt es sich in der Regel um relativ
aufwendig aufgebaute Munitionskonzepte, die bei Annäherung an ein
Zielgebiet das jeweilige Ziel selbständig aus seiner Umgebung her
ausfinden, es durch entsprechende Korrektur seiner Flugbahn ver
folgen und dann direkt treffen soll. Die Flugbahnkorrektur kann
durch Mikro-Reaktionstriebwerke oder aerodynamische Stellungssys
teme erfolgen.
Nachteilig ist bei den bekannten Geschossen unter anderem, daß sie
eine kostenintensive Sensorik (Suchkopf) benötigen.
Aus der DE 44 01 315 A1 ist ein Verfahren zur Flugbahnkorrektur
von ungelenkten flügelstabilisierten Raketen bekannt. Hierzu
werden vor Abschuß der Rakete die vorher ermittelten Ziel- und
Steuerdaten, die den Flugverlauf der Rakete zum Ziel zunächst
festlegen, in eine elektronische Steuervorrichtung der Rakete
übertragen. Nach Abschuß der Rakete werden dann die tatsächlichen
Lagedaten der Rakete mit Hilfe mindestens eines in der Rakete
angeordneten Satellitennavigationsempfängers (GPS-Empfängersystem)
gemessen und mit Hilfe der elektronischen Steuervorrichtung ent
sprechende Korrektursignale ermittelt. Die Durchführung der Flug
bahnkorrektur erfolgt anschließend unter Berücksichtigung der
Rollwinkellage der jeweiligen Rakete mit Hilfe einer Impulssteue
rung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah
ren anzugeben, mit dem es möglich ist, daß ein autonomes drall
stabilisiertes Artilleriegeschoß sehr genau auch noch auf große
Entfernungen (d. h. in Entfernungen ≧ 35 km) ein Ziel trifft. Fer
ner soll ein Artilleriegeschoß zur Durchführung des Verfahrens
offenbart werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und
hinsichtlich des Geschosses durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, bei der Ermittlung der für die zur
Lenkung benötigten Informationen auf eine aufwendige Sensorik, wie z. B. Suchkopf, vollständig zu
verzichten. Vielmehr werden vor Abschuß des Geschosses auf dieses die vorher ermittelten
Zieldaten übertragen und nach Abschuß des Geschosses diese Daten mit den mittels eines
Satellitennavigationsempfängers detektierten Lagedaten des Geschosses ständig oder in
vorgebbaren Zeitabständen verglichen. Die sich auf diesem Vergleich ergebenden Korrekturdaten
werden dann zur Lenkung des Geschosses herangezogen. Hierzu wird das Geschoß kurz vor
Erreichen der Lenkphase von dem drallstabilisierten in einen flügelstabilisierten Flugzustand
überführt, wobei dann eine aerodynamische Lenkung des Geschosses mittels bugseitig an dem
Geschoß angeordneter ausklappbarer Drehflügel erfolgt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von
Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 den Flugverlauf eines beispielsweise aus einer Panzerhaubitze verschossenen
erfindungsgemäßen Artilleriegeschosses;
Fig. 2 den Längsschnitt des in Fig. 1 angedeuteten Artilleriegeschosses während des
drallstabilisierten Flugzustandes;
Fig. 3 die Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Artilleriegeschosses während des
flügelstabilisierten Flugzustandes;
Fig. 4 den Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Geschosses mit integriertem Submunitionsgeschoß und
Fig. 5 den Fig. 1 entsprechenden Flugverlauf des in Fig. 4 dargestellten Artilleriegeschosses.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Panzerhaubitze und mit 2 ein aus der Haubitze verschossenes
drallstabilisiertes Artilleriegeschoß, welches zu unterschiedlichen Zeitpunkten dargestellt ist,
bezeichnet. Das Geschoß 2 weist eine elektronische Steuervorrichtung mit Speicher auf, in welche
vor oder nach dem Laden des Geschosses in die entsprechende Waffe 3 der Haubitze 1 die Daten
für die Zielposition und für die Steuerung des Geschosses, beispielsweise mittels eines induktiven
Datenübertragungssystems, übertragen werden.
Nach dem Abschuß des Geschosses 2 fliegt dieses zunächst bis zu einer vorgegebenen und in Fig. 1
mit I bezeichneten Entfernung auf einer ballistischen Flugbahn. Dabei wird mit Hilfe eines in dem
Geschoß angeordneten Satellitennavigations-Empfängersystems (GPS-Empfängersystem) sowie
weiterer Sensoren ständig die Position, die Geschwindigkeit und die Rollage des Geschosses
bestimmt. In Fig. 1 sind die zur Navigation benötigten GPS-Satelliten mit dem Bezugszeichen 4
versehen, wobei die Satellitenanzahl variabel ist.
Wird - wie in Fig. 1 angedeutet - ein Geschoß 2 mit Base-Bleed-Einheit 5 zur Bodensogreduzierung
verwendet, so werden nach Erreichen der Entfernung I während einer Zwischenphase II die nicht
verbrannten Teile der Base-Bleed-Einheit 5 von dem Geschoß abgesprengt.
Um nun das Geschoß 2 von dem drallstabilisierten in einen flügelstabilisierten Flugzustand zu
überführen, wird ebenfalls noch während der Zwischenphase II zunächst zur
Geschwindigkeitsverminderung des Geschosses ein Bremsfallschirm 6 geöffnet (Abbremsung der
Geschoßgeschwindigkeit auf ca. 200 m/s), der nach der Abbremsung des Geschosses gekappt wird,
und eine aus beispielsweise drei Flügeln 7 bestehende Drallbremse 8 geöffnet (Abbremsung des
Dralls auf eine Rollrate < 10 Hz) und in der geöffneten Stellung arretiert. Ist die Rollrate des
Geschosses < 10 Hz, so bewirken die Drallbremsflügel 7 im Sinne von Auftriebsflächen eine
Geschoßstabilisierung, die die Drallstabilisierung ablöst.
Die zur Lenkung des Geschosses 2 benötigten (beispielsweise vier) Drehflügel 9 werden aus dem
vor dem Massenschwerpunkt 10 des Geschosses 2 liegenden Geschoßbereich herausgeklappt (vgl.
auch Fig. 3), und es erfolgt während der in Fig. 1 mit III bezeichneten Lenkphase die Lenkung des
Geschosses 2.
Die Zündung des Geschosses 2 kann schließlich beispielsweise im Falle eines Vollkaliber-
Sprenggeschosses durch einen Aufschlagzünder 11 eingeleitet werden, sobald dieser auf das
entsprechende Ziel 12 auftrifft.
In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Geschosses 2 mit einer
heckseitig angeordneten Base-Bleed-Einheit 5 dargestellt. Das Geschoß 2 weist eine Geschoßhülle
13 mit ogivenförmigem Vorderteil 14 auf. In ihrem mittleren zylindrischen Bereich 15 umfaßt die
Geschoßhülle 13 einen großvolumigen Nutzungsraum, in dem beispielsweise eine Sprengladung 16
angeordnet ist. Der heckseitige Bereich 17 der Sprengladung 16 wird von den drei ausklappbaren
Flügeln 7 der Drallbremse 8 umgeben, die wiederum von einer zylindrischen Verlängerung der
Base-Bleed-Einheit umgeben ist. Mehrere Stifte 18, 19 übernehmen die Anbindung des Heckteiles
an die Geschoßhülle. Zwischen der Base-Bleed-Einheit 5 und der Sprengladung 16 ist der
Bremsfallschirm 6 angeordnet.
Im Bereich des ogivenförmigen Vorderteiles der Geschoßhülle 13 sind die an Stellmotoren 20
schwenkbar befestigten Drehflügel 9 angeordnet, die durch entsprechende Öffnungen 21 der
Geschoßhülle 13 nach außen schwenkbar sind. Außerdem befinden sich innerhalb des
ogivenförmigen Vorderteiles 14 der Geschoßhülle 13 die elektronische Steuervorrichtung 22 mit
dem GPS-Empfängersystem 23 und eine Stromquelle 24 zur Stromversorgung der Stellmotoren 20,
der Steuervorrichtung 22 sowie weiterer elektronischer Komponenten.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das in den Fig. 1-3 dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So kann das Artilleriegeschoß anstatt als Vollkaliber-Sprenggeschoß auch als
Trägergeschoß für ein Submunitionsgeschoß ausgebildet sein. Der Vorteil einer derartigen
Anordnung besteht darin, daß das Submunitionsgeschoß nach der Lenkphase des Trägergeschosses
mit hoher Geschwindigkeit aus diesem auf das Ziel verschossen werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige in der Lenkphase befindliche Geschoßanordnung sowie
den Fig. 1 entsprechenden Flugverlauf dieser Geschoßanordnung zeigen die Fig. 4 und 5. Dabei sind
das Trägergeschoß mit 25 und das Submunitionsgeschoß mit 26 bezeichnet. Wie Fig. 4 zu
entnehmen ist, ist das Submunitionsgeschoß 26 von einem Raketenantrieb 27 umgeben, welcher bei
Zündung eine Nachbeschleunigung (z. B. von 200 m/s auf < 400 m/s) des Submunitionsgeschosses
bewirkt (vgl. auch Fig. 5). Andere Nutzlasten sind ebenso denkbar wie z. B.
Suchzündersubmunition, Bomblets u. a..
1
Panzerhaubitze
2
Artilleriegeschoß, Geschoß
3
Waffe
4
Satellit
5
Base-Bleed-Einheit
6
Bremsfallschirm
7
Flügel, Drallbremsflügel
8
Drallbremse
9
Drehflügel
10
Massenschwerpunkt
11
Aufschlagzünder
12
Ziel
13
Geschoßhülle
14
ogivenförmiges Vorderteil
15
mittlerer Bereich (Geschoßhülle)
16
Sprengladung
17
heckseitiger Bereich (Sprengladung)
18
,
19
Stifte
20
Stellmotoren
21
Öffnungen
22
elektronische Steuervorrichtung
23
Satellitennavigations-Empfängersystem,
Sensor
GPS-Empfängersystem
Sensor
GPS-Empfängersystem
24
Stromquelle
25
Artilleriegeschoß, Geschoß, Trägergeschoß
26
Submunitionsgeschoß
27
Raketenantrieb
Claims (9)
1. Verfahren zum autonomen Lenken eines drallstabilisierten Artilleriegeschosses (2; 25) auf ein
stationäres oder bewegliches Ziel (12) mit den Merkmalen:
- a) Vor Abschuß des Geschosses (2; 25) werden vorher ermittelte Ziel- und Steuerdaten, die den Flugverlauf des Geschosses zum Ziel zunächst festlegen, in eine elektronische Steuervorrichtung (22) des Geschosses (2; 25) übertragen,
- b) nach Abschuß des Geschosses (2; 25) werden die tatsächlichen Lagedaten des Geschosses mit Hilfe mindestens eines in dem Geschoß angeordneten Satellitennavigationsempfängers (GPS-Empfängersystem) (23) gemessen und mittels der elektronischen Steuervorrichtung (22) zur Gewinnung von Korrekturwerten ein Soll-/Ist Vergleich zwischen den gemessenen Lagedaten und den vor Abschuß auf die Steuervorrichtung (22) übertragenen Daten durchgeführt;
- c) zur Durchführung der Lenkung des Geschosses (2; 25) wird sowohl die Geschwindigkeit des Geschosses sowie der Drall des Geschosses mittels ausklappbarer Drallbremsflügel reduziert, derart, daß das Geschoß (2; 25) von einem drallstabilisierten in einen flügelstabilisierten Flugzustand unter Verwendung der arretierten Drallbremsflügel als Auftriebsfläche übergeht und
- d) die aus dem Soll-/Ist-Vergleich gewonnen Korrekturwerte werden in entsprechende Signalwerte transformiert, welche eine aerodynamische Lenkung des Geschosses (2; 25) mittels aus dem Geschoß herausklappbarer und dann verschwenkbarer Drehflügel bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung der
Geschwindigkeit des Geschosses (2; 25) mit Hilfe eines Bremsfallschirmes (6) vorgenommen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkung des
Geschosses erst durchgeführt wird, wenn die Geschwindigkeit des Geschosses ≦ 200 m/s ist
und die Rollrate einen Wert < 10 Hz aufweist.
4. Autonom gelenktes drallstabilisiertes Artilleriegeschoß (2; 25) mit den Merkmalen:
- a) an dem Artilleriegeschoß (2; 25) sind heckseitig ein ausstoßbarer Bremsfallschirm (6) und eine aus mehreren ausklappbaren Flügeln (7) bestehende Drallbremse (8) angeordnet;
- b) zur Lenkung des Geschosses (2; 25) weist dieses in dem vorderen vor dem Massenschwerpunkt (10) liegenden Bereich des Geschosses mehrere über den Umfang verteilte und mittels Stellmotoren (20) verschwenkbare und in das Geschoß einklappbare Drehflügel (9) auf;
- c) das Artilleriegeschoß (2; 25) umfaßt eine elektronische Steuervorrichtung (22), die aus den vor Abschuß des Geschosses (2; 25) auf dieses übertragenen Zieldaten und den während des Fluges mittels entsprechender Sensoren (23) ermittelter Lagedaten des Geschosses Flugbahnkorrekturdaten sowie die jeweilige Rollage des Geschosses bestimmt und hieraus Steuerdaten für die Stellmotoren (20) in der Lenkphase (III) ermittelt und an diese zur Lenkung des Geschosses (2; 25) nach Abbremsung und Entdrallung des Geschosses (2; 25) sowie nach Ausklappen der Drehflügel (9) weitergibt und
- d) als Sensor (23) zur Ermittlung der Flugbahnkorrekturdaten und der Rollage des Geschosses (2; 25) ist in diesem mindestens ein Satellitennavigationsempfängersystem angeordnet.
5. Artilleriegeschoß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß heckseitig
mit einer absprengbaren Base-Bleed-Einheit (5) versehen ist.
6. Artilleriegeschoß nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehflügel (9) im ogivenförmigen Vorderteil (14) des Geschosses (2; 25) angeordnet sind.
7. Artilleriegeschoß nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Geschoß (25) als Trägergeschoß für eine unterkalibrige Submunition (26) ausgebildet ist.
8. Artilleriegeschoß nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Geschoß (25) als Trägergeschoß für eine unterkalibrige Submunition (26) ausgebildet ist,
welches nach dem Lenkvorgang aus dem oder mit dem Trägergeschoß (25) in Richtung auf
das Ziel (12) beschleunigbar ist.
9. Artilleriegeschoß nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drallbremsflügel (7) nach dem Entdrallungsvorgang arretiert sind und Auftriebsflächen bilden.
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