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Annäherungszünder
DE2435949C1
Germany
- Other languages
English - Inventor
Georg Schmucker Leo Fischer - Current Assignee
- Telefunken Systemtechnik AG
Worldwide applications
Application DE2435949A events
1974-07-26
1975-12-04
1994-07-27
Anticipated expiration
1996-04-25
Application granted
1996-04-25
Status
Expired - Fee Related
Description
translated from
Die Erfindung betrifft einen Annäherungszünder, der sein
Zündkriterium aus Rückstrahlmessungen und daraus durch Aus
wertung des Doppler-Effekts gewonnenen Informationen über
die radiale Relativgeschwindigkeit des Zünders bezüglich
seines Zielobjekts ableitet.
Ein derartiger Zünder dient beispielsweise der Zündung von
Rohrwaffenmunition bei der Flugzielbekämpfung durch Zündung
im durch das jeweilige Zündgesetz definierten Zündzeitpunkt,
der gewährleistet, daß bei gegebenem wirtschaftlichen Auf
wand die Bekämpfungswirksamkeit optimal ist.
Die Rückstrahlmessungen bei einem solchen Zünder erfolgen
beispielsweise mit einem im Zünder eingebauten Radargerät.
Nähert sich der Zünder dem Ziel, so läßt sich durch Vergleich
der Radarempfangssignale mit der Sendefreqeunz eine Doppler
schwingung gewinnen, deren Frequenz von der radialen Relativ
geschwindigkeit des Zünders bezüglich seines Zielobjektes
abhängt und deren Amplitude mit geringer werdender Zielent
fernung aus dem Empfangsrauschen immer weiter ansteigt.
Speichert man die in großer Zielentfernung gewonnene Doppler-
Freuenz, so ergibt sich laufend ein größer werdender Frequenz
unterschied zwischen der gespeicherten Frequenz und der momentan
gewonnenen Doppler-Frequenz, weil die Sichtlinie zwischen
Zünder und Ziel winkelmäßig um so weiter von der Kurslinie
des Zünders abweicht je kleiner die Zielentfernung wird, es
sei denn, der Zünder verfolgt einen exakten Kollisionskurs.
Das Zündgesetz kann vorsehen, daß der Zünder sein Zündsignal
abgibt, sobald der Differenzbetrag zwischen diesen beiden
Frequenzen (gespeicherte Frequenz und momentane Frequenz)
einen vorgegebenen Wert erreicht.
Für kleinkalibrige Geschosse ist aber der für einen Zünder
der vorerwähnten Art notwendige wirtschaftliche Aufwand im
allgemeinen nicht tragbar, soweit unter "kleinkalibrige Ge
schosse" beispielsweise solche vom Kaliber 35 oder 40 mm
oder kleiner verstanden sind.
Dieser Aufwand ergibt sich zum einen aus der Notwendigkeit, die
zu speichernde Dopplerfrequenz in großer Zielentfernung zu ge
winnen; in diesen Entfernungsbereichen sind die Radar-Empfangs
signale grundsätzlich stark durch Rauschen gestört, so daß man
eine ausreichend verläßliche Doppler-Signalgewinnung nur durch
Einsatz sehr hoher Radar-Sendeleistungen gewährleisten kann. Na
turgemäß bedeutet hohe Radar-Sendeleistung für einen kleinkalibri
gen Zünder einen meist nicht vertretbaren Kosten- und Bauvolumen
bedarf.
In größerer Zielnähe ergeben sich bekanntlich unvermeidbare Inter
ferenzeinbrüche in den Doppler-Empfangsschwingungen, welch eine
Frequenzmessung mit einfachen Frequenzmeßmitteln verhindern; die
Frequenzmessung ist vielmehr nur durch eine aufwendige Schaltungs
technik zu realisieren, so daß sie bei einem kleinkalibrigen Zün
der von vornherein möglichst vermieden werden sollte.
Schließlich ist ein gattungsgemäßer Zünder für kleinkalibrige Ge
schosse nur dann mit vertretbarem Aufwand realisierbar, wenn er mit
möglichst hoher integrierter Schaltungstechnik realisierbar ist.
Diese Forderung verbietet übliche Frequenzmeßmethoden, sondern
verlangt eine möglichst weitgehende Digitalisierbarkeit der
Schaltung.
Die Erfindung löst durch ihre dem kennzeichnenden Teil des Patent
anspruchs 1 entnehmbaren Merkmale die ihr zugrunde liegende Aufgabe,
den vorerwähnten Zünder in wirtschaftlicher Hinsicht zu vereinfachen
und zu verbessern.
Zur Vermeidung von Fehlzündungen bei in der Praxis unver
meidbaren Empfangssignaleinbrüchen infolge Interferenz
erscheinungen ist es zweckmäßig, gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung zwischen den Oszillator und den Phasenkomparator
eine Und-Schaltung einzufügen, die ihren zweiten Freigabewert
von einem weiteren Komparator erhält, der die Empfangssignale
amplitudenmäßig überwacht.
Bei dem erfindungsgemäßen Zünder ist vorausgesetzt, daß nur
verhältnismäßig geringe Geschwindigkeiten von etwa maximal
450 m/sec auftreten; dann ergibt sich ein sehr einfaches
Zündgesetz, bei dem die Relativgeschwindigkeit gleich der
Geschoßgeschwindigkeit gesetzt werden kann und die Zielge
schwindigkeit vernachlässigbar ist. Unter diesen Umständen
lassen sich die Zündkriterien aus Frequenzmessungen und
Frequenzvergleichen ableiten. Hierzu müssen folgende Werte
zur Verfügung stehen beziehungsweise gemessen werden:
Dieser Wert kann aus der zeitlichen Geschwindigkeits
abnahme des Geschosses in Abhängigeit der Schußent
fernung ermittelt werden, indem der zeitliche Verlauf
einer Spannung U = f (t) eines Funktionsgenerators so
ausgelegt ist, daß er der Geschwindigkeitsabnahme des
Geschosses entspricht.
Der zeitliche Verlauf der Spannung aus dem Funktions
geber ist entsprechend dem Zündgesetz so zu verändern,
daß ein mit dieser Spannung gesteuerter Oszillator
[VCO] die für den jeweiligen Zeitpunkt erforderliche
Vergleichsfrequenz fVCO für den Zündzeitpunkt erzeugt und
abgibt.
Sie wird bei der Annäherung des Geschosses an das Ziel
aus der laufend gemessenen Dopplerverschiebung ermittelt.
Die Auswertung und die Ermittlung des Zündzeitpunktes
wird durch Vergleich der Dopplerfrequenz mit der Vergleichs
frequenz in einem Phasenkomparator vorgenommen. Der Zünd
punkt wird dann erreicht, wenn die Dopplerfrequenz gleich
der Vergleichsfrequenz wird oder diese unterschreitet.
fDZ = ≧ fVCO
Die Abbildung zeigt das Blockschaltbild eines Zünders, in
dem die Erfindung realisiert ist. Der Phasenkomparator zum
Vergleich der Oszillatorfrequenz mit der Frequenz des Doppler-
Signals ist in dieser Abbildung mit Phasendetektor PD be
zeichnet, während der weitere Komparator in Abbildung ledig
lich mit Komparator beschrieben ist.
In einer Sende-Empfangsstufe - zweckmäßigerweise einer
selbstschwingenden Mischstufe - wird die Sendefrequenz fs
erzeugt und über die Antenne abgestrahlt. Das vom Ziel
reflektierte und von der Antenne wieder empfangene Signal
fe = fs + fD wird in der Mischstufe mit der Sendefrequenz
gemischt. Das entstehende Differenzsignal ist das von
der Annäherungsgeschwindigkeit abhängige Dopplerfrequenz
signal
fD = fs - fe
Das Dopplerfrequenzsignal wird im geeigneten Doppler
filter ausgesiebt und in einem Signalverstärker verstärkt.
Da nur Dopplerfrequenzen, die der Zündfrequenz entsprechen,
ausgewertet werden müssen, kann dieses Dopplerfilter relativ
schmalbandig ausgelegt werden, wobei natürlich die Ein
schwingzeit mit berücksichtigt werden muß. Nach entsprechender
Verstärkung wird das Dopplersignal in Rechteckimpulse um
geformt und dem Phasenkomparator zugeführt.
In diesem Phasenkomparator wird es mit dem Vergleichs
frequenzsignal aus dem steuerbaren Oszillator verglichen.
Ein Zündsignal wird dann über eine ODER-Schaltung an den
Zündschalter gegeben, wenn die Dopplerfrequenz gleich
oder kleiner der Vergleichsfrequenz wird.
Die Vergleichsfrequenz wird in einem steuerbaren Oszillator
[VCO] erzeugt. Dieser steuerbare Oszillator wird von einem
Funktionsgeber angesteuert. Die Steuerspannung wird in
einem Funktionsgeber erzeugt. Der zeitliche Verlauf der
Steuerspannung entspricht der Geschwindigkeitsabnahme
des Geschosses in Abhängigkeit der Schußentfernung und
dem Korrekturwert, der sich aus dem Zündgesetz ergibt.
Das Vergleichsfrequenzsignal wird über eine Und-Schaltung
an den Phasenkomparator gegeben; diese Und-Schaltung
legt nur dann das Vergleichssignal an den Phasenkomparator,
wenn auch das Dopplersignal vorhanden ist, und erhält ihren
zweiten Freigabewert von einem weiteren Komparator, der
von einem Signaldetektor angesteuert wird. Mit dieser
Schaltung werden Fehlzündungen bei Interferenzsignalein
brüchen vermieden.
Die abgebildete Schaltung enthält zusätzlich auch einen
Aufschlagzünder und eine Selbstzerlegungseinrichtung, die
über ein "ODER"-Gatter an den Zündschalter gelegt werden.
Claims (3)
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Claims (3)
Hide Dependent
translated from
1. Annäherungszünder, der sein Zündkriterium aus Rückstrahlmessungen
und daraus durch Auswertung des Doppler-Effekts gewonnenen Infor
mationen über die radiale Relativgeschwindigkeit des Zünders be
züglich seines Zielobjekts ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Funktionsgenerator vorgesehen ist, dessen Ausgangsspannung
eine in ihrer Höhe zeitabhängige Gleichspannung ist, die einen
zeitlichen Verlauf aufweist, der der abnehmenden Geschoßgeschwin
digkeit - ggf. unter Berücksichtigung eines sich aus dem Zündge
setz ergebenen Korrekturwerts - entspricht, daß an den Ausgang
des Funktionsgenerators der Steuereingang eines spannungsgesteuer
ten Oszillators angeschlossen ist, daß ein Phasenkomparator mit
zwei Signaleingängen vorgesehen ist, daß der eine dieser Signalein
gänge mit einem der radialen Relativgeschwindigkeit entsprechenden
Doppler-Signal beaufschlagbar und der andere dieser Eingänge an den
Ausgang des Oszillators angeschlossen ist, daß der Funktionsgenera
tor und der Oszillator derart dimensioniert sind, daß der Oszilla
tor die für den Zündzeitpunkt erforderliche Vergleichsfrequenz an
den Phasenkomparator abgibt und daß der Phasenkomparator das Zünd
signal abgibt, wenn die Frequenz des Doppler-Signals gleich der
Vergleichsfrequenz wird.
2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Phasenkomparator und den Oszillator eine Und-
Schaltung eingefügt ist, die ihren zweiten Freigabewert
aus einem von einem Signaldetektor angesteuerten weiteren
Komparator erhält, der die Signal-Amplituden des Empfangs
kanals überwacht.
3. Zünder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
seine Anwendung in Munition eines Kalibers unter etwa 40 mm.