DE2435949C1 - Annäherungszünder - Google Patents

Description

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:

a) Die Geschoßgeschwindigkeit v_G

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.

b) Die Vergleichsfrequenz des Zündzeitpunktes

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 f_VCO für den Zündzeitpunkt erzeugt und abgibt.

c) Die Annäherungsgeschwindigkeit v_a

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.

f_DZ = ≧ f_VCO

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 f_s erzeugt und über die Antenne abgestrahlt. Das vom Ziel reflektierte und von der Antenne wieder empfangene Signal f_e = f_s + f_D wird in der Mischstufe mit der Sendefrequenz gemischt. Das entstehende Differenzsignal ist das von der Annäherungsgeschwindigkeit abhängige Dopplerfrequenz­ signal

f_D = f_s - f_e

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)

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.