DE2122843C2 - Ferngesteuerter Projektilzünder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Projektilzunder

ίο gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Projektilzünder ist in der DE-OS 20 35 842 vorgeschlagen. Danach wird einem elektronischen digitalen Zeitzünder eine Zeitbasis über Radarbefehle mit einer Geschwindigkeit gespeist, welche umgekehrt proportional der erwünschten Flugzeit des Projektils ist. Eine Zielverfolgungs-Entfemungsmeßvorrichtung, beispielsweise ein Entfernungsmesser auf Laserbasis, gibt die Information über die Zielentfernung an einen gepulsten Kadarsender. Das Entfernungssignal von der Entfernungsvorrichtung steuert eine Steuereinheit mit variabler Impulsfrequenz an, welche ihrerseits die Impulsfolgefrequenz des Senders auf einen Wert einstellt, der umgekehrt proportional der Zielentfernung ist. Der Sender ist an dem Waffensystem befestigt und sfahlt in Richtung des Flugweges des Projektils. Jedes Projektil enthält eine Auslöseschaltung für den Zünder, die aus einer Antenne, einem Hochfrequenzdetektor, einem fes;t voreingestellten (fixed-set) Zähler und einer Zündschaltung besteht. Beim Abschuß wird nach einer kurzen Entfernung nach dem Austritt aus der Geschützmündung in jedem Projektil die Betätigungsschaltung für den Zünder aktiviert. Während des Laufweges des Projektils zu dem Ziel erhält es eine Reihe von Hochfrequenzimpulsen mit einer solchen Folgefrequenz, daß der Zähler gerade vollgelaufen ist, wenn sich das Projektil in der richtigen Entfernung befindet. Der Zähler in dem Zünder zählt die Impulse, die während des Flugweges zum Ziel abkommen. Wenn die Endzahl aufgelaufen ist, zündet die Zündschaltung die Sprengladung. Wenn einmal die Folgefrequenz für die Erzeugung der Impulse als Funktion des Entfernungsbereiches eingestellt ist, dann muß sich jedes Projektil während der gleichen Laufzeit und über die gleiche Entfernung bewegen, bis es die Endzahl von Impulsen erhalten hat. Daher stellt der Kanonier an dem Geschütz durch Einstellung der Impulsfolgefrequenz des Senders den Entfernungsbercich ein, in dem die Ladung des Geschosses detoniert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Projektilzünder derart auszugestalten, daß er nicht nur als Sprengzünder mit gesteuertem Entfernungsbereich, sondern auch alternativ als ein echter Annäherungszünder verwendet werden kann, der nach einer gesteuerten Entfernung für eine Zündung angesteuert und in einer größeren Entfernung von selbst zerstört wird, wenn er nicht bereits vorher detoniert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Projektilzünder gemäß der Erfindung als ein elektronischer digitaler Zeitzünder und außerdem als ein Serienprogrammierteil dient und durch Fernwirkung während des Fluges voreingestellt werden kann, um in einer ersten vorgegebenen Entfernung eine Annäherungsdetektorschaltung anzusteuern und gleichzeitig den Zünder durch Selbstdeto-

nieren in einer zweiten vorgegebenen Entfernung zu zerstören, wenn er nicht schon bereits früher durch die Annäherungsdetektorschaltung detoniert worden ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltung eines ferngesteuerten Projektilzünders gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der in der Figur gezeigte Projektilzünder weist einen Zähler 10 mit mehreren Ausgängen bei jeweiligen vorgegebenen Zählzahlen auf, der auf diese Weise als Serienprogrammierteil dient Der Zähler 10 kann mechanisch verwirklicht werden durch eine Reihe von bistabilen Flip-Flops mit entsprechenden Dekodierungsgattern. Um zu gestatten, daß der Zähler durch Fernwirkung durch ein Radarbefehlsgebergerät Impulse erhalten kann, nachdem das Geschoß aus dem Geschütz abgefeuert ist, ist der Zünder mit Antennenempfängerschleifen 12 (slots) ausgestattet, welche mit dem Signaleingangsanschluß f4 einer Detektorverstärkerschaltung 16 verbunden sind, die einen Signalausgangsanschluß 18 besitzt. Der Anschluß 18 ist mit einem ersten Signaleingangsanschluß 20 eines ODER-Gatters 22 verbunden, das noch einen zweiten Signaleingangsanschluß 24 und einen Ausgangssignalanschluß 26 besitzt. Der Anschluß 26 ist mit dem Eingangsanschluß 27 des Zählers 10 verbunden. Dieser Zähler 10 besitzt einen ersten Ausgangsanschluß 28 für eine erste Zwischenzählzahl, einen zweiten Ausgangsanschluß 30 für eine zweite Zwischenzählzahl und eine dritten Ausgangsanschluß 32 für die Endzählzahl. Der Anschluß 32 ist mit dem ersten Signaleingangsanschluß 34 eines ODER-Gatters 36 verbunden, das noch einen zweiten Signaleingangsanschluß 38 und einen Signalausgangsanschluß 40 besitzt. Der Anschluß 40 ist mit dem Signaleingangsanschluß 42 einer Zünd- oder Ausgangsdetonatorschaltung 44 verbunden.

Der Ausgang 52 eines örtlichen Oszillators 50 ist mit dem Eingang 54 einer ersten Impulsverzögerungsschaltung 56 verbunden, deren Ausgang 58 mit dem Eingang 60 einer ersten Sperrschaltung 62 verbunden ist, welche ihrerseits mit dem Detektorverstärker 16 verbunden ist. Der Oszillatorausgang 52 ist außerdem mit dem zweiten Signaleingang 24 des ODER-Gatters 22 verbunden.

Der Ausgang 28 des Zählers 16 für die erste Zwischenzählzahl ist mit dem Eingang 64 einer zweiten Impulsverzögerungseinheit 66 verbunden. Der Ausgang 68 dieser Einheit ist mit einem Steuereingaiig 70 einer zweiten Sperrschaltung 72 verbunden, die noch einen zweiten Steuereingang 74 besitzt. Die Schaltung 72 an einen Senderoszillator 76 gekoppelt, dessen Ausgang 78 mit einer Sendeantenne 80 verbunden ist, welche beispielsweise eine Wendelantenne sein kann. Der Sendeoszillator 76 besitzt auch einen Anschluß 82 zur Überwachung des Leistungspegels, welcher mit dem Eingangsanschluß 84 einer Schaltung 86 zur Überwachung des Leistungspegels verbunden ist. Diese Schaltung 86 besitzt einen Ausgangsanschli:ß 88, der ein Ausgangssignal auf einen geringen Leistungspegel, d. h. bei einem belasteten Sender, abgibt. Der Anschluß 88 ist mit dem zweiten Eingang 38 des ODER-Gatters 36 gekoppelt.

Der Ausgangsanschluß 30 für die zweite Zwischenzählzahl ist mit dem Eingang 90 eines Univibrators 92 verbunden, dessen Ausgang 94 mit dem zweiten Steuereingang 74 der Sperrschaltung 72 verbunden ist.

Eine nicht gezeigte Leistungsquelle ist mit den verschiedenen aktiven Schaltungen in der erforderlichen Weise verbunden. Diese Leistungsquelle kann z. B. gegeben sein durch eine thermische Batterie oder durch ein piezo-elektrisches Element, das mit dem Detekiorverstärker 16, dem lokalen Oszillator 50 und dem Zähler 10 gekoppelt ist um sofort eine kleine Leistung zur Verfügung zu haben und durch eine thermische Batterie, die eine höhere verzögerte Leistung abgibt und an den Senderoszillator 76 und die Zündschaltung 44 angeschlossen ist Der Zähler kann ein Zähler des Typs sein, welcher den zurückgestellten Zustand nach dem Einschalten der Spannung einnimmt Alternativ dazu kann eine Rückstellschaltung mit dem Zähler verbunden sein, um den Zähler bei der 7uschaltung elektrischer Leistung zu zwingen, seinen rückgestellten Zustand einzunehmen.

Unmittelbar nachdem das Projektil aus der Waffe abgeschossen wird, d. h. innerhalb 50 Millisekunden, wird von einem unmittelbar zu dem Geschütz benachbarten Hochfrequenzsender niedriger Leistung, beispielsweise mit einer Frequenz von 1 MHz, eine kurze Folge von Hochfrequenzimpulsen an den Zünder in dem fliegenden Projektil gesendet. Diese Impulse werden von dem Zünder über die Antennenschlitze 12 aufgenommen, welche in der Spitze des Zünders des Projektils angebracht sind. Diese Impulse werden in der Detektor/Empfängerschaltung 16 gleichgerichtet und über das ODER-Gatter 22 dem Eingang des Binärzählers 10 zugeführt. Der Binärzähler 10 erhält ein zweites Eingangssignal von dem örtlichen Oszillator 50 in dem Zünder. Dieser Oszillator kann beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz arbeiten. Er wird bei dem Abschuß des Projektils in Tätigkeit gesetzt und arbeitet ständig während des gesamten Flugweges des Projektils. Dieser örtliche Oszillator 50 ist auch mit der Sperrschaltung 62 des Detektors über eine Verzögerungseinheit 56 für eine Verzögerung von beispielsweise 50 Millisekunden verbunden. Ungefähr 100 Millisekunden nach dem Abschuß des Projektils kommt der erste von dem örtlichen Oszillator erzeugte Impuls an der SpeiTschaltung 62 für den Detektor an und bewirkt die Außerfunktionsetzung des Detektors. Die Empfängerschaltung ist daher für den Rest des Flugweges des Projektils außer Betrieb, und dadurch wird verhindert, daß elektronische Gegenmaßnahmen einen Einfluß auf den Zünder haben können. Der Zähler ist eine binäre, vielstufige, in Serienschaltung arbeitende logische Vorrichtung mit geeigneten Dekodierungsgattern, deren letztliches Ausgangssignai die Detonatorschaltung

do 44 auslöst zur Sprengung des Sprengsatzes des Projektils.

Der Projektilzünder ist so aufgebaut, daß er in zwei alternativen Betriebsarten arbeitet, d. h. entweder als ein elektronischer Zeitzünder oder als ein Annäherungszünder. Die Betriebsart kann durch Fernwirkung ausgewählt werden.

Um die Funktion des Zünders in der Betriebsart als Annäherungszünder auszulösen, werden Hochfrequenzimpulse am Anfang in einem Impulsstoß unmittelbar nach dem Abschluß an den Zünder gesendet, wie es bereits beschrieben wurde. Die Zahl der auf diese Weise übermittelten Impulse reicht jedoch lediglich aus, um einen Ausgangsimpuls 71 an dem ersten Ausgangsanschluß 28 etwa 1 Sekunde vor dem Aufschlag auf den Boden abzugeben, wenn diese Impulse zusammengefaßt werden mit den Impulsen, welche der örtliche Oszillator 50 mit einer festgelegten Folgefrequenz, beispielsweise 100 Pulse/Sekunde, während des Fluges liefert. Der

Impuls 71 wird einige Millisekunden verzögert, beispielsweise 10 Millisekunden, und steuert anschließend den Senderoszillator 76 für den Annäherungszünder an, welcher die Sendeantenne 50 speist. Ein Ausgangsimpuls Ti an dem zweiten Ausgangsanschluß 30 kann so programmiert werden, daß er ungefähr 1 Sekunde nach dem Impuls 71 auftritt, und dieser Impuls 7} triggert den Univibrator 92, der daraufhin den Oszillator für die Betriebsart Annäherungszünder in den abgeschalteten Zustand versetzt. Die Anwesenheit eines Ziels, entweder eines Boden- oder Luftziels, in dem näheren Bereich der Antenne, wird den Senderoszillator 76 belasten und dadurch die Ausgangsleistung heruntersetzen. Dieses Absinken der Ausgangsleistung wird erfaßt durch den Monitor 86, welcher daraufhin ein Triggersignal an die Zündschaltung 44 für die Detonation abgibt. In der Zwischenzeit führt der örtliche Oszillator 50 weiterhin dem Zähler Impulse zu und in dem Falle, daß der Monitor nicht bereits den Detonator getriggert hat, wird beim Abgeben eines Ausgangsimpulses Ti an dem letzten Ausgangsanschluß 32 die Zündschaltung 44 getriggert.

Um den Projeklilzünder als Zeitzünder arbeiten zu lassen, wird unmittelbar nach dem Abschuß dem Zünder ein Stoß (burst) von Hochfrequenzimpulsen gesendet. Es werden eine genügende Anzahl von Hochfrequenzimpulsen bei einer Impulsfolgefrequenz von 1 MHz geliefert, um den Zähler über die Ausgangsanschlüsse 28 und 30 hinaus aufzufüllen. Da der Impuls 71 eine Impulsbreite von einer Mikrosekunde besitzt und um 10 Millisekunden auf dem Weg zu dem Senderoszillator 76 für den Annäherungszünder verzögert wird, wird vor dem Ankommen des Impulses 71 der Impuls 7} ankommen und den Univibrator triggern, so daß er einen Impuls mit der Impulsbreite 250 Mikrosekunden erzeugt und den Oszillator in der abgeschalteten Stellung sperrt, bevor der Impuls 71 ankommt. Dieser breite Impuls T-i dauert über das Ende des verzögerten Impulses 71 an und verhindert dadurch mit Sicherheit, daß der Senderoszillator irgendwelche Impulse erzeugt. Der örtliche Oszillator 50 fängt an zu arbeiten und gibt Impulse an den Zähler, bis dieser voll ist und einen Impuls 7~3 an dem letzten Ausgangsanschluß 32 abgibt zurTriggerung der Zündschaltung 44.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Projektilzünder mit einem Zähler, der einen Eingangsanschluß, und einen Ausgangsanschluß aufweist zur Abgabe eines Ausgangssignals bei einer bestimmten vollen Zählzahl, mit einer Empfangsschaltung zum Empfang von Impulsen von einer äußeren Quelle, welche Empfangsschaltung eine Empfangsantenne und einen Hochfrequenzdetektor umfaßt, dessen Eingangsanschluß mit der Empfangsantenne und dessen Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß des Zählers verbunden ist und an diesen Impulse liefert, und mit einer Zündschaltung zum Zünden des Zünders, wenn die bestimmte Zählzahl erreicht ist, gekennzeichnet durch einen mit der Empfangsschaltung (12,16) verbundenen örtlichen Oszillator (50), der beim Abschuß des Projektils angesteuert ist und über einen ersten Signalpfad (54—62) die Empfangsschaltung derart triggert, daß die Lieferung von Impulsen an den Eingang (27) des Zählers (10) nach einem bestimmten Zeitintervall beginnend mit dem ersten Betrieb des örtlichen Oszillators (50) verhindert ist, und der über einen zweiten Signalpfad parallel zur Empfangsschaltung (12, 16) mit dem Eingang (27) des Zählers gekoppelt ist zur Lieferung von Impulsen an diesen, wenn die Empfangsschaltung die Abgabe von Impulsen an den Zähler beendet, und daß eine Annäherungsschaltung eine Sendeantenne (80) und einen Sendeoszillator (76) aufweist, dessen Ausgangsanschluß (78) mit der Sendeantenne (80) zur Lieferung von Energie an die Antenne gekoppelt ist und dessen Eingangsanschluß (70) mit einem Zwischenausgang (28) des Zählers (10) verbunden ist, von dem der Sendeoszillator (76) angesteuert ist zur Speisung der Sendeantenne (80) bei Erreichung einer ersten Zählzahl (T,), und daß ein mit dem Sendeoszillator verbundener Leistungsfühler (86) bei Annäherung der Sendeantenne (80) an ein Zielobjekt ein Signal über seinen Ausgang (88) an einen zweiten Eingang (38, 42) der Zündschaltung (44) zum Zünden des Zünders liefert.

2. Projektilzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (10) mit einem zweiten Zwischenausgang (30) zur Abgabe eines zweiten Ausgangssignals bei einer zweiten Zählzahl versehen ist, die Zählzahl größer als die erste Zählzahl und kleiner als die volle Zählzahl ist, und die Annäherungsschaltung eine mit einem zweiten Ausgang (30) des Zählers (10) verbundene erste Sperreinrichtung (72) aufweist zur Verhinderung einer Signalerzeugung nach der zweiten Zählzahl in Abhängigkeit von der Anwesenheit eines Zielobjektes in dem Nahfeld der Sendeantenne (80) derart, daß die Funktion der Annäherungsschaltung gehemmtist.

3. Projektilzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Sperreinrichtung (62) im ersten Signalpfid mit dem Ausgang (52) des örtlichen Oszillators (50) verbunden ist, die nach Triggerung durch den örtlichen Oszillator (50) die Empfangsschaltung (12—16) sperrt, so daß deren Lieferung von Impulsen an den Eingang (27) des Zählers (10) verhindert ist.

4. Projektilzünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinheit (66) zwischen den ersten Zwischenausgang (28) des Zählers (10) und den Sendeoszillator (76) geschaltet ist, so daß Energie von dem Sendeoszillator zur Sendeantenne nur in einem bestimmten Moment nach dem Erreichen der ersten Zählzahl lieferbar ist