DE2423704A1

DE2423704A1 - Verzoegerungszuender fuer geschosse

Info

Publication number: DE2423704A1
Application number: DE2423704A
Authority: DE
Inventors: Peter Stanley Levis
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1973-05-19
Filing date: 1974-05-16
Publication date: 1978-03-09
Also published as: NO143329C; NO143329B; GB1493104A; NO741792L; US4083308A

Description

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FERRANTI LIMITED Hollinwood, Lancashire England

Verzögerungszünder für Geschosse

Die Erfindung betrifft Verzögerungszünder für Geschosse, die dazu dienen, ein Geschoß nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Abschuß detonieren zu lassen, wobei diese Zeit aufgrund der Zielentfernung berechnet wird.

Es sind Verzögerungszünder mit mechanischen Uhren bekannt, die vor dem Abschuß des Geschosses eingestellt werden und beim Abschuß in Betrieb gesetzt werden. Derartige Zünder haben den Nachteil, daß z.B. bei einer Granate die Zeitverzögerung eingestellt werden muß, ehe das Geschütz mit der Granate geladen wird, wobei eine Bewegung des Zieles in der Zeit zwischen dem Einstellen des Zünders und dem Abchuß der Granate nicht berücksichtigt werden kann. Um ferner zu erreichen, daß die Zeitverzögerung entsprechend der neuesten Entfernungsmessung eingestellt wird, wird die Verzögerung unmittelbar vor dem Abschuß eingestellt, so daß solche Geschosse nur langsam geladen und abgefeuert werden

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können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verzögerungszünder für Geschosse zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen Empfänger zum Empfang von Informationssignalen, die von einer Steuereinrichtung geliefert werden, wobei der Empfänger beim Abschuß des Geschosses betriebsbereit gemacht wird, einer Zeitsteuerung mit einem Oszillator, die durch die von dem Empfänger empfangenen Signale aktiviert wird, um auf den Ausgang des Oszillators über ein Zeitintervall anzusprechen, das durch die empfangenen Signale gegeben ist, und durch eine Detoniereinrichtung, die am Ende des Zeitintervalls betätigbar ist, um den Zünder zum Detonieren zu bringen.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Geschoß, das mit einem Verzögerungszünder der vorbeschriebenen Art versehen ist. Sie umfaßt ferner ein Waffensystem bestehend aus einem Geschoß der vorgenannten Art und einem Sender zur Abgabe von Signalen an das Geschoß während sich dieses im Flug befindet.

Vorzugsweise werden Signale, die während des Zeitintervalles empfangen werden, unwirksam gemacht. Die Zeitsteuereinrichtung umfaßt zweckmäßigerweise einen Zähler, der durch die empfangenen Signale eingestellt wird, um eine Anzahl von Schwingungen zu zählen, die von dem Oszillator erzeugt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren, um einen Zünder eines Geschosses in einer vorgegebenen Zeit nach dem Abschuß zum Detonieren zu bringen, wobei der Zünder einen Empfänger, einen Oszillator, einen Zähler, eine Detoniereinrichtung und eine Einrichtung zur Einstellung eines Grenzwertes in dem Zähler enthält, bei dem

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ein Signal erzeugt und an die Detonxereinrichtung gegeben wird, besteht darin, daß ein erstes Informationssignal abgegeben wird, um den Oszillator in Betrieb zu setzen, daß nach einer vorgegebenen Zeitspanne ein zweites Informationssignal abgegeben wird, um den Oszillator anzuhalten, daß dann der Zähler die Anzahl der Schwingungen anzeigt, die in dieser Einheits-Zeitperiode erzeugt worden sind, daß danach ein drittes Informationssignal abgegeben wird, das die Anzahl der Elnheits-Zeitperioden bis zum Ende der Verzögerungsperiode darstellt, worauf diese Anzahl mit der Zahl der Schwingungen, die in der Einheits-Zeitperiode gezählt worden sind, multipliziert wird, worauf der Wert des Produktes als Zähl-Grenzwert des Zählers eingestellt und der Zähler von den zuvor gezählten Schwingungen freigemacht und der Oszillator erneut in Betrieb gesetzt wird.

Beispielsweise Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur eine Schaltungsanordnung der Empfangseinrichtung und der Zeit-Steuereinrichtung eines erfindungsgemäßen Zünders in Blockform zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Granate beschrieben, sie ist jedoch in gleicher Weise für andere Arten von Geschossen, wie z.B. Raketen bzw. raketengetriebenen Geschossen verwendbar.

Der Zünder ist im Innern der Granate angeordnet und er wird von einer elektrischen Energiequelle 10 mit Energie versorgt, wobei die Energiequelle beim und durch den Abschuß der Granate aktiviert wird. Die Energiequelle liefert Energie für eine elektrische Zündkapsel 12, einen Radio-Empfänger 13 und eine Zeitverzögerungseinrichtung 14. Der Empfänger und die Zeitverzögerungseinrichtung können in Betrieb gesetzt werden sobald Energie verfügbar ist, d.h. unmittelbar nach dem Abschuß der Granate. Die Zeitsteuereinheit 14 umfaßt eine Steuereinrichtung 15, einen Oszillator 16, einen Zähler 17, der die Oszillatorimpulse zählt, sowie eine

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Multiplizierschaltung 18.

Die Tätigkeit des Zünders kann als in zwei Teile zerfallend betrachtet werden, nämlich 1.) den Empfang einer Information, von dem aus die Verzögerungszeit berechnet wird und 2.) die Berechnung und die zeitliche Steuerung der Verzögerung.

Der Empfänger 13 hat einen hochempfindlichen und einen niedrigempfindlichen Zustand und er ist zu Anfang in seinem niedrigempfindlichen Zustand, derart, daß er unmittelbar nach dem Abschuß nur Eöadungen empfangen kann, die mittels einer Richtantenne auf ihn gerichtet sind, die nahe bei dem Geschütz angeordnet ist. Diese Anordnung verhindert, daß die Systeme benachbarter Geschütze sich überlagern und einander stören können.

Der Empfänger kann also ein Signal empfangen, das unmittelbar nach dem Abschuß an ihn gesendet wird und das an die Steuereinrichtung 15 gegeben wird, wobei dieses Signal ein kodiertes Signal ist. Die Steuereinrichtung speichert den Kode und fragt jedes nachfolgende Signal ab, dem der Kode vorangesetzt sein muß, ehe die Steuereinrichtung es erkennt. Nachdem die Steuereinrichtung den Kode gespeichert hat, ändert sie die Empfindlichkeit des Empfängers auf den hochempfindlichen Zustand. Der Empfänger ist somit für Informationen empfangsbereit während die Granate sich im Flug befindet, er ist jedoch wegen des vorgesetzten Kodes unempfindlich bzw. immun gegen unerwünschte Signale von benachbarten Geschützen oder gegen Signale des Gegners.

Die Zeit-Steuerungseinheit ist nun bereit zum Empfang von Informationen, die sich auf die Verzögerung zwischen der Abschußzeit und der Detonation des Zünders beziehen, unter Berücksichtigung der Zeit, in der sich das Geschoß im Flug befindet.

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Die Steuereinrichtung 15 empfängt nun ein erstes Informationssignal, dem der Kode vorangesetzt ist, das den Oszillator 16 in Betrieb setzt. Der Oszillator erzeugt einen Zug von Impulsen mit einer Wiederholungsfrequenz F, die in den Zähler 17 eingegeben werden. Der Oszillator bleibt in Betrieb bis ein zweites Informationssignal nach einem Intervall T empfangen wird, das eine Einheits-Zeitperiode darstellt. Die Anzahl der Oszillator-Impulse N=F · T, die gezählt worden ist, wird aus dem Zähler über einen Dekoder 19 ausgelesen und in einem temporären Speicher 20 gespeichert.

Nachdem das zweite Informationssignal empfangen und zum Anhalten des Oszillators benutzt worden ist, wird ein drittes Informationssignal ausgesendet. Das dritte Signal enthält eine Zahl M, die aus der Zielentfernung und der Mündungsgeschwindigkeit der Granate beim Abschuß berechnet worden ist, um die Verzögerungszeit des Zünders in Vielfachen der Einheits-Zeitperiode T anzugeben.

Das die Zahl M enthaltende Signal wird auf die Steuereinrichtung 15 gegeben, die darauf ein Signal erzeugt, um den Empfänger für weitere Signale unwirksam zu machen, so daß er nicht anspricht, und um zu verhindern, daß irgendwelche nachfolgenden Signale die Steuereinrichtung erreichen. Die Zahl M wird zusammen mit der Zahl N vom Speicher 20 an die Multiplizier-Schaltung 18 gegeben. Die resultierende Zahl N · M wird an eine Kodierschaltung 21 und an die Steuereinrichtung 15 gegeben. Die Kodierschaltung 21 stellt den Zähler 17 auf eine Grenz-Zahl von (N · M) Impulsen ein, worauf bei diesem Stand der Zählung ein Ausgangssignal an die Detoniereinrichtung 12 gegeben wird. Die Steuereinrichtung stellt beim Empfang des Signales von der Multiplizierschaltung den Zähler zurück und setzt den Oszillator 16 erneut in Betrieb.

Die Impulse vom Oszillator werden an den Zähler 17 gegeben, der

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solange zählt bis (N · M) Impulse empfangen worden sind, worauf die Detoniereinrichtung betätigt wird und die Granate explodiert. Die Zeit, die erforderlich ist, um die (N · M) Impulse zu zählen, ist das Verzögerungs-Zeitintervall, das zwischen dem Abschuß und der gewünschten Detonation des Zünders erforderlich ist und es ist unabhängig von der wirklichen Frequenz des Oszillators.

Wie oben erwähnt, wird bei der Bestimmung des Zeit-Verzögerungsintervalles M die Zeit der Granate in ihrem Flug berücksichtigt, wenn der Zähler zu zählen beginnt nachdem die Anzahl der zu zählenden Impulse berechnet worden ist, so daß die Detonation im Hinblick auf die Zielentfernung genau bekannt ist.

Das Geschütz kann mit einem Laser-Entfernungs-Meßgerät versehen sein, das die Entfernung genau angibt, wobei dieses Gerät mit einem Gerät zur Messung der Mündungsgeschwindigkeit der Granate gekoppelt sein kann, so daß die erforderliche Zeitverzögerung genau berechnet werden kann. Wenn sich das Ziel mit hoher Geschwindigkeit bewegt, wird dies bei der Bestimmung der Entfernung und der Verzögerungszeiten berücksichtigt und es wird jede abgefeuerte Granate nach dem Abschuß und nicht während sie auf den Abschuß vorbereitet wird, mit den neuesten Informationen bzw. Werten und Größen versorgt. Das Geschütz kann daher automatisch arbeiten und eine Vielzahl von Granaten in schneller Folge aus einem Magazin abfeuern.

Die erforderliche Zeit-Verzögerung ist abhängig von der Mündungsgeschwindigkeit der Granate, die von Granate zu Granate variieren kann. Es stehen Einrichtungen zur Verfügung, um die Mündungsgeschwindigkeit einer Granate genau zu messen, bisher war aber die Kenntnis dieser Geschwindigkeit nach dem Abschuß ohne taktischen Wert, weil die Verzögerungszeit vor dem Abschuß eingestellt worden ist. Bei einem Zünder nach der Erfindung kann eine genaue Messung der Mündungsgeschwindigkeit mit einer genauen Entfernungsbestimmung

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durch einen Laser kombiniert werden, um das Verzögerungsintervall genau zu bestimmen.

Die Genauigkeit der Berechnung der Zeitverzögerung wird im Zünder ergänzt bzw. fortgesetzt durch Eichung des Oszillators nach dem Abschuß. Die einzige Forderung an den Oszillator ist, daß dieser hinsichtlich seiner Frequenz während des Fluges stabil bleibt, unabhängig davon, ob der Stoß beim Abschuß eine Änderung der Frequenz von ihrem Nominalwert hervorruft.

Ein solches System eignet sich z.B. auch für bestimmte Arten von Zielen, bei denen es erforderlich ist, mehrere Granaten in schneller Folge nach kurzer Wahrnehmung abzufeuern. Granaten, die mit einem erfindungsgemäßen Verzögerungszünder ausgerüstet sind, können in ein Magazin geladen-und unmittelbar nachdem ein Ziel erfaßt worden ist in der richtigen Richtung abgefeuert werden. Das Zeitverzögerungsintervall, das immer nur für eine Granate gilt, wird nach dem Abschuß eingestellt.

Es ist bekannt, bei langen Flugbahnen angetriebene Geschosse zu verwenden, d.h. solche, die einen kleinen Raketenmotor haben, der in irgendeinem Punkt des Fluges gezündet wird, um die ursprüngliche Entfernung durch Änderung der Flugbahn zu vergrößern oder auch zu reduzieren.

Bei einem Geschoß mit einem erfindungsgemäßen Verzögerungszünder kann der Zähler 17 so ausgebildet sein, daß er ein zweites Ausgangssignal an eine Raketensündeinrichtung 22 liefert. Die Grenze, auf die der Zähler 17 eingestellt ist, um den Raketenmotor zu betätigen, kann in der Information enthalten sein, die sich auf die Entfernungsdaten bezeiht, die der Kodierschaltung 21 eingegeben werden. Die Rakete brennt während einer gegebenen Zeit und erzeugt einen bekannten Schub. Die Wirkung des Schubes auf das Geschoß wird durch die Bahnposition gesteuert, in der die

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Rakete gezündet wird.

Alternativ kann auch ein weiterer Zähler 17 (nicht gezeigt) vorgesehen werden, der seine eigene Kodierschaltung hat und der durch die empfangenen Signale übei^ie Steuereinrichtung 15, den Oszillator 16 und die Multiplizierschaltung 18 auf die erforderliche Zahl-Grenze eingestellt wird. Das Geschoß kann andererseits mit Luftbremsen, wie z.B. rückziehbaren Flügeln versehen sein, durch die der Luftwiderstand steuerbar ist.

Anstatt an das Geschoß unmittelbar nach dem Abschuß von einem Sender, der bei dem Geschütz angeordnet ist, Entfernungswerte zu senden, können diese Werte von einer beweglichen Anlage, z.B. von einem vorgeschobenen Beobachtungspunkt oder auch von einem Flugzeug, z.B. einem Hubschrauber, abgegeben und gesendet werden. Der Beobachter kann Korrekturen aufgrund von beobachteten Einschlagen verwenden und entsprechende Werte an die nachfolgenden Geschosse geben unter Berücksichtigung des voranzusetzenden Kodes, um eine Störung durch den Gegner zu verhindern. Andererseits können solche Informationen auch an den bei dem Geschütz angeordneten Sender gegeben und von dort aus an das Geschoß weitergeleitet werden.

Ferner ist es möglich, durch einen Beobachter einen Funkvorhang in genau bekanntem Abstand von dem Ziel zu legen, so daß alle Geschosse genau ins Ziel kommen. Dies kompliziert zwar die Korrektur hinsichtlich der Mündungsgeschwindigkeit, der Fehler wird aber reduziert durch das Verhältnis der Entfernung vom Beobactter zum Ziel zu der Entfernung von dem Geschütz zum Ziel.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit einem Funk-Empfänger beschrieben. Es können jedoch auch andere Empfänger verwendet werden, beispielsweise optische Detektoren, die Informationen in Form eines modulierten Lichtstrahles empfangen. Ferner braucht der

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Oszillator keine Impulse zu erzeugen, sondern es können seine Schwingungen in Impulse umgeformt oder in anderer Weise gezählt werden.

Die im Zünder enthaltene Schaltung kann einfach und billig aus wenigen Komponenten in integrierter Schaltungsbauweise unter Verwendung von Techniken der Großmaßstabs-Integration hergestellt werden. Der analoge Empfänger 13 und die digitale Zeit-Verzögerungs-Einrichtung 14 können auf einem einzigen Plättchen in integrierter Bauweise hergestellt werden. Bei einer solchen Bauweise kann ein erfindungsgemäßer Zünder billiger hergestellt werden als konventionelle mechanisch verzögerte Zünder.

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Claims

Patentansprüche

Verzögerungszünder für ein Geschoß, gekennzeich-

net durch einen Empfänger (13) zum Empfang von Signalen, die von einer Steuereinrichtung (15) abgegeben werden, der beim Abschuß des Geschosses betriebsbereit gemacht wird, einer Zeit-Steuereinrichtung (14) mit einem Oszillator (16), die durch vom Empfänger (13) empfangene Signale aktiviert wird und auf den Ausgang des Oszillators (16) während eines Zeitintervalles anspricht, das durch die empfangenen Signale gegeben ist, und durch eine Detoniereinrichtung (12) , die am Ende des Zeitintervalles betätigbar ist, um den Zünder zur Detonation zu bringen.
2. Verzögerungszünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Empfänger (13) beim Abschuß des Geschosses auf einen Zustand mit niedriger Empfindlichkeit eingestellt ist und daß er durch ein empfangenes Signal auf einen Zustand mit hoher Empfindlichkeit einstellbar ist.
3. Verzögerungszünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet , daß eine Abfrageeinrichtung vorgesehen ist, um jedes empfangene Signal zurückzuweisen, das nicht durch einen vorgegebenen Kode identifiziert ist.
4. Verzögerungszünder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Abfrageeinrichtung durch den Empfang eines Signales betriebsbereit gemacht wird, das das vorgegebene Kode-Signal enthält .
5. Verzögerungszünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeit-Steuereinrichtung (14) einen Zähler (17) aufweist, der

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aufgrund der empfangenen Informations-Signale die vom Oszillator (16) erzeugten Schwingungen zählt und nachdem er bis zu einer vorgegebenen Zahl-Grenze gezählt hat, ein Detonationssignal an die Detoniereinrichtung (12) gibt.
6. Verzögerungszünder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Zeit-Steuereinheit (14) . während des Fluges die eingestellte Zahl-Grenze bestimmbar ist und daß sie eine Steuereinrichtung (15) enthält, die aufgrund eines ersten empfangenen Informationssignales den Oszillator (16) einschaltet und aufgrund eines zweiten nach einer vorgegebenen Einheitszeit empfangenen Informationssignales die Zählung der Schwingungen abschaltet, daß ferner eine Multiplizierschaltung (18) vorgesehen ist, die auf ein drittes empfangenes Informationssignal anspricht, das die Anzahl der Einheits-Zeitperioden bis zum Ende der Verzögerungsperiode darstellt, um ein Zähl-Grenzsignal zu erzeugen, das das Produkt aus der Anzahl der Einheits-Zeitperioden und der Anzahl der in einer Einheits-Seitperiode gezählten Schwingungen darstellt, und daß eine Kodiereinrichtung vorgesehen ist, die auf das Zähl-Grenzsignal anspricht, um die Zählgrenze des Zählers (17) auf die Zahl der Schwingungen des Zähl-Grenzsignales einzustellen.
7. Verzögerungszünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Oszillator (16) einen Zug von Impulsen liefert und daß die Informationssignale digitale Impulsform haben.
8. Verzögerungszünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek ennzeichnet, daß die Informationssignale mit einer Funk-Frequenz übertragen werden.
9. Verzögerungszünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Einrichtungen

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vorgesehen sind, die auf ein letztes Informationssignal ansprechen, um die Zeit-Steuereinrichtung für Signale unwirksam zu machen, die nach diesem letzen Informationssignal empfangen werden.
10. Geschoß, das mit einem Verzögerungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 9 versehen ist.
11. Geschoß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Einrichtungen zur Veränderung der Fluggeschwindigkeit in einem Zeitpunkt versehen ist, der durch die empfangenen Informationsignale bestimmt ist.
12. Waffensystem, dadurch gekennzeichnet , daß es aus einem Geschoß nach Anspruch 10 oder 11 und einem Sender zum Absenden von Signalen an das Geschoß während es sich im Flug befindet, besteht.
13. Verfahren, um einen Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Abschuß eines Geschosses zur Detonation zu bringen, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes Informationssignal abgesendet wird, um die Zählung der Schwingungen des Oszillators einzuschalten, daß dann ein zweites Informationssignal nach einer vorgegebenen Einheits-Zeit abgesendet wird, um die Zählung der Schwingungen anzuhalten, daß der Zähler die Zahl der in der Einheits-Zeit erzeugten Schwingungen anzeigt, daß dann ein drittes Informationssignal abgesendet wird, das die Zahl der Einheits-Zeitperioden bis zum Ende der Verzögerungsperiode darstellt und daß diese Zahl mit der Zahl der Schwingungen multipliziert wird, die in der Einheitszeit gezählt worden sind, und daß das Produkt hieraus als Zahl-Grenze des Zählers eingestellt wird, wobei der Zähler von den zuvor gezählten Schwingungen freigemacht und mit der

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Zählung der Schwingungen erneut begonnen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß der Empfänger für Signale unwirksam gemacht wird, die nach dem dritten Informationssignal empfangen werden.

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