DE2527368C2 - Annäherungszünder - Google Patents

Description

cot ε =

sin <r

• +COtff

eingestellt wird; hierin ist:

ε der Elevationswinkel dps Sensors des Annäherungszündei s zu der Längsachse der Wirkladung;

λ der Elevationswinkel der Hauptwirkungsrichtung der Splitter der Wirkladung zu der WirkJ^dangslängsachse;

Vb die Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Wirkladung und Ziel und

V_Sp die mittlere Ausbmtunpsgeschwindigkeit der Splitter der Wirkladung.

2. Annäherungszünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwirkungsrichtung (α) der Splitter der Wirkladung (3,4) etwa senkrecht zu der Wirkladungslängsachse (6) ist.

3. Annäherungszünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) mehrere in der Wirkladungslängsachse (6) hintereinander angeordnete und je nach dem errechneten Elevationswinkel (ε) auf Empfang schaltbare Strahlungsempfänger(12i... 12„) aufweist.

Die Erfindung betrifft einen Annäherungszünder zum Auslösen einer Splitter freisetzenden geschoß- bzw. flugkörpergetragenen Wirkladung zur Zerstörung eines Luftzieles nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der US-Patentschrift 30 46 892 ist ein optischer Annäherungszünder beschrieben, der in Verbindung mit einem Radargerät zur Bestimmung der Entfernung /wischen einem Geschoß und einem Ziel verwendet wird. Die Optik des Annäherungszünders und die Strahlrichtiing des Radargerätes haben den gleichen Elevationswinkel, wobei eine Zündschaltung vorgesehen ist. die ein Auslösesignal an die Wirkladung abgibt, wenn ein Ziel mittels der Optik des Annäherungsziin ders aufgefaßt ist, dessen Entfernung unter einer vorgegebenen und durch das Radargerät bestimmten Schwelle liegt. Der Elevationswinkel der Optik des Annäherungszünders ist gegenüber der Längsachse des Geschosses bzw, der Wirkladung veränderbar, so daß diese mit der Strahlrichtung des Radargerätes koordiniert und unter Berücksichtigung der Angriffsrichtung auf das Ziel eingestellt werden kann,

Während des Anfluges des Geschosses auf das Ziel bleibt jedoch der Elevationswinke! der Optik des Annäherungszünders konstant Aus diesem Grunde muß die Wirkladung so ausgebildet sein, daß deren Wirkungsrichtung, etwa durch das Freisetzen von

ίο Splittern einen großen Winkelbereich umfaßt, damit bei den jeweils unterschiedlichen Begegnungsgeschwindigkeiten zwischen Geschoß und Ziel wenigstens ein Teil der Splitter das Flugziel erreicht Durch den großen öffnungswinkel, in den die Splitter freigesetzt werden,

' 5 ist dementsprechend die Splitterdichte relativ gering, so daß die Wirkung auf Flugziele in größeren Abständen nur gering und damit auch die Treffer- und Zerstörungswahrscheinlichkeit stark begrenzt ist
Aus der US-PS 32 42 339 ist eine Zündschaltung bekannt, mit der die Trefferentfernung und die Relativbzw. Begegnungsgeschwindigkeit zwischen der Flugkörper getragenen Wirkladung und dem Luftziel gemessen werden kann, um den optimalen Zeitpunkt vorauszusagen, an dem die Wirkladung detonieren soll.

Hierzu sind in der Längsachse einer die Wirkladung tragenden Rakete hintereinander mehrere optische Sensoren angeordnet, deren Sichtfeld jeweils sehr schmal ist und deren Sichtwinkel jeweils eine andere Elevation gegenüber der Raketenlängsachse einnimmt

3u Wird mit diesem Sensor ein Luftziel erfaßt und durchfließt dieses die einzelnen von den verschiedenen optischen Sensoren erfaßten Sichtbereiche, so wird aus den von den Sensoren erfaßten Signalen einmal der Abstand des Luftzieles von der Rakete und zudem die Relativ- bzw. Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Rakete und Luftziel bestimmt. Entsprechend dieser Bestimmung soll die Wirkladung der Rakete zu einem optimalen Zeitpunkt gezündet werden. In dieser Patentschrift ist auch ein Ausiührungsbeispiel mit vier

*'> optischen Sensoren beschreiben, eile auf der Längsachse der Rakete angeordnet sind und jeweils einen anderen eng begrenzten Sichtwinkel erfassen. Je nach dem wie schnell ein Luftziel die einzelnen optischen Schranken durchfliegt, kann bestimmt werden, mit welcher Geschwindigkeit und in welchem Abstand gegenüber der Rakete das Luftziel vorbeifliegi.

Im Gegensatz zu dem optischen Sensor gemäß der US-PS 30 46 892 sind die Strahlrichtungen bzw. Elevationswinkel der optischen Sensoren gemäß der

™ US-PS 32 42 339 nicht veränderlich, sondern konstant. Sie dienen lediglich dazu, die Begegnungsgeschwindigkeit zwischen der Rakete und dem Luftziel und deren gegenseitigen Abstand zu bestimmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor der

*>*· eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß trotz verschiedenster Begegnungsgeschwindigkeiten der Öffnungswinkel, in den die Splitter der Wirkladung streuen, klein gehalten und damit die Splitterdichte vergrößert werden kann, so daß die Treffer- und Zeistörungswahr-

■■" scheinlichkeit des Fliigzielts besser als bei Wirkladungen mit bekannten Sensoren für Annäherungszünder ist. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise wird der Elevationswinkel des

»■' Sensors des Annäherungszünders in Abhängigkeit der Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Wirkladung und Flugziel immer so eingestellt, daß Fliip/.iel und Splitter in einem vorgegebenen engen Winkelboreich mileinan-

der kollidieren, so daß der öffnungswinkel, in den die Splitter der Wirkladung streuen, sehr klein gewählt werden kann.

Auf diese Weise wird auch die Splitterdichte vergrößert, so daß das angegriffene Flugziel mit hoher Wahrscheinlichkeit zerstört wird.

Zur Bestimmung der Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Wirkladung und Ziel weist der Annäherungszünder vorzugsweise ein Doppler-Radargerät auf. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten denkbar, etwa Geräte, bei denen das Laufzeitprinzip verwendet wird, wie Radar- oder Lasergeräte. Hierbei wird die Begegnungsgeschwindigkeit aus der Änderung des jeweilig vermessenen Abstandes zwischen Wirkladung und Ziel berechnet

Vorzugsweise wird die Hauptwirkungsrichtung der Splitter in einem wirkladungsfesten Koordinatensystem etwa senkrecht zu der Wirkladungslängsachse gewählt, so daß sich die oben angegebene Formel zu dem Ausdruck

cotc =

V₁.

vereinfacht

Der Elevationswinkel des Sensors wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch verändert, daß der Sensor des Annäherungszünders mehrere in der Wirkladungslängsachse hintereinander angeordnete und je nach dem errechneten Flevationswinkei auf Empfang schaltbare Strahlungsempfänger aufweist.

Derartige Strahlungsempfänger sind beispielsweise bei optischen Sensoren für richtbare oder JR-Strahlung empfindliche Halbleiterdioden, von denen eine Vielzahl auf kleinem Raum angeordnet werden kann. Für Radarstrahlung kann durch eine Phasenschaltung mehrerer Antennen ebenfalls der ElevationswinkeJ verändert werden.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand de? Zeichnung näher erläutert. Hierbei stellen im einzelnen dar:

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Wirkladung eines Geschosses mit einem optischen Sensor für einen Annäherungszünder gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltung für einen Annäherungszünder gemäß der Erfindung und

Fig.3 schematisch ein Diagramm zur Erklärung der Bekämpfung eines gegnerischen Flugzieles mittels einer, einen Sensor .gemäß der Erfindung aufweisenden Wirkladung.

Ein Geschoß 2 weist eine Wirkladung 3 auf, die mit einem Splittermantel 4 belegt ist. Die Ladung 3 wird über einen Zünder 5 gezündet. Je nach Lage des Zündpunktes kann die Hauptwirkungsrichtung <\ der Splitter gegenüber der Geschoßlängsachse 6 sowie der Winkel bestimmt werden, in den die Splitter freigesetzt werden. Dieser ist in der F i g. 1 mit γ bezeichnet. Λπ der Spitze des Geschosses befindet sich unter einem Radom 7 ein Doppler- Radargerät 8 mit dem die Begegnungsgeschwindigkeit zwischen dem Geschoß 2 und einem anzugreifenden Luftziel 9 (vgl. 3) bestimmt wird. Hinter der Ladung 3 ist ein Sensor 10 für einen optischen Annäherungszünder angeordnet, der eine Torroidlinse It aufweist, die um den Umfang des Geschosses reicht bzw. in EinzelkinSlen derart angeordnet ist, daß das Blickfeld 360 Grad erreicht. Art und Anordnung der Torroidlinse sind etwa aus der oben zitierten US-Patentschrift 30 46 892 bekannt. In der Geschoßlängsachse 6 sind mehrere lückenlos aneinander stoßende Strahlungsempfänger, etwa Fotodioden 12| bis 12„ angeurdnet, denen jeweils ein spezieller Elevationswinkel 6| bis e„zugeordnetist.

In einem Teil 13 des Geschosses ist die Elektronik für den Annäherungszünder untergebracht, deren Blockschaltbild schematisch in Fi g. 2 dargestellt ist Der Teil 13 ist entweder der Geschoßboden oder es schließt sich bei selbstgetriebenen Geschossen an diesen ein in der Zeichnung nur angedeuteten Triebwerksteil an. Die Elektronik für den Sensor des Annäherungszünders besteht aus einem Umschalter 14, der von dem Doppler-Radargerät 8 nach Maßgabe der berechneten Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Geschoß und Flugziel angesteuert wird, und zwar derart, daß diejenige der Fotodioden 12₉ bis 12„ auf Empfang geschaltet wird, der der Elevationswinkel g gemäß

cot c =

sin a

+ COtff

zugeordnet ist; hierbei ist V_sp die mittlere Splittergeschwindigkeit und Vt die Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Geschoß und Flugziel. Das Ausgangssigna! der jeweiligen Fotodiode wird in einem Verstärker 15 verstärkt und danach einem Schwellwertschalter 16, etwa in Art eines Schmitt-Triggers zugeführt, der, sobald das Ausgangssignal des Verstärkers seinen

in Schwellwert überschreitet, einen Zündschalter 17 ansteuert, durch den ein Zündhütchen 18 des oben erwähnten Zünders 5 für die Wirkladung 3 gezündet wird.

Die Wirkungsweise des beschriebenen optischen

3> Sensors für den Annäherungszünder ist in der Fig. 3 dargestellt.

Das Geschoß 2 bewegt sich auf einer Flugbahn 19, während sich das Flugziel 9 in einem Abstand A auf einer parallelen Flugbahn 20 bewegt. Mittels des

■40 Doppler-Radargerätes wird die Begegnungsgeschwindigkeit Vb zwischen Geschoß und Flugziel bestimmt und na"h der oben angegebenen Formel der Elevationswinkel ε des optischen Sensors unter Berücksichtigung der Hauptrichtung <x der Splitterladung gemäß obiger

j; Formel bestimmt. Mittels des Umschalters 14 wird diejenige der Fotodioden 12 auf Empmag geschaltet, mit der dieser errechnete Elevationswinkel erreicht wird. Durchstößt das Flugziel 9 die durch den Elevationswinkel ε vorgegebene Blickrichtung, so wird

■.ο die Wirkladung, wie oben beschrieben, gezündet und die Splitter werden in den angegebenen Raumwinkel γ freigesetzt. In dem in der Fig. 3 benutzten geschoßfesten Koordinatensystem treffen die Splitter unabhängig von der Entfernung ,4 der beiden Flugbahnen 19 und 20

Vj aufgrund der speziellen Wahl des Elevationswinkelsean dem Punkte 21 avf das Flugziel, der steis in der die Hauptwirkungsrichtung der Splitter enthaltenden Ebe· ne 22 liegt, wenn die Flugbahnen des Geschosses und des Zieles 19 bzw. 20 annähernd parallel sind. Sind die

du beiden Flugbahn« ι nicht exakt parallel, sondern weisen untereinander einen Winkel β auf. so treffen die Splitter das Flugziel nicht exakt in der vorgenannten Ebene, sondern je nach positivem oder negativem Anflugwinkel β kurz vor oder kurz nach dieser Ebene. Da die

Ι· Splitter in einen wenn auch engen Raumwinkel γ freigesetzt werde,ι, werden auch bei derartigen Flugbahnen Treffer in kleinerem bzw. größerem Abstand erzielt. Die Trefferebene lieet bei einem

Anflugwinkelbereich von β= ±30 Grad annähernd auf der gezeichneten Linie 22. Daß die Treffer bei parallelen Flugbahnen 19 und 20 von Geschoß bzw. Ziel lediglich in einer Ebene liegen, wird, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, dadurch erreicht, daß die Vektoren Splittergeschwindigkeit V,p und Begegnunggeschwindigkeit V^ sowie Elevationswinkel t unabhängig von dem Abstand A der beiden Flugbahnen jeweils ein geschlossenes Dreieck bilden.

Vorteilhaft ist bei der Konzeption des optischen Annäherungszünder, wenn die Splitter in erster Näherung senkrecht zur Geschoßlängsachse freigegeben werden. Dies kann durch eine streifend auftreffende Detonationswelle der Wirkladung 3 auf den .Splittermantel 4 erreicht werden, da hier die Splitter einige Grad zur Normalen gegenüber der Gesehoßlängsachse in Richtung der Detonationswelle freigesetzt werden. Bei üblichen Gefechtsköpfen liegt die Splittergeschwindigkeit etwa bei 8000 m/sec. so daß sich hierdurch je narh ^nlittprapcrhwmrlioiipif pin Wintpl von piniapn —, _o —-ο -- — σ-··

Grad bis zu 10 Grad zur Gesehoßlängsachse ergibt. Die Zündeinleitung erfolgt deshalb zweckmäßig am Heck der Wirkladung, so daß die Splitter durch die senkrecht auftreffende Detonationswelle auch annähernd senkrecht wegfliegen und senkrecht zur Gesehoßlängsachse eine sehr hohe Splitterdichte auftritt. Durch eine leichte Krümmung der Wirkungsbegrenzung im vorderen Bereich in Richtung der Längsachse 6 werden die Splitterbahnen etwas in Flugrichtung des Geschosses angestellt. Dieser Effekt wird durch die streifend auftreffende Detonationswelle verstärkt. Wenn, wie in der Fig. I angedeutet, die Initiierung der Wirkladung nicht unmittelbar am Heck, sondern etwas nach vorne versetzt erfolgt, gehen einige Splitterreihen auch in einem Elevationswinkel über 90Grad zur Gesehoßlängsachse ab. Auf diese einfache Art wird der Splitteröffnungswinkel >' für eine Bekämpfung eines Flugzieles optimal eingesetellt, so daß auch bei unterschiedlichen Anflugwinkeln β zwischen Geschoß und Flugziel dieses zuverlässig zerstört wird. Dadurch, daß die Splitter auch mit Geschwindigkeitskomponenten in Flugrichtung freigesetzt werden, wird zudem erreicht, daß ein größeres Flugziel 9 nicht nur an der Spitze, sondern iihpr p'tnpn ornRpii TpM cpinpr 1 änat* aptrnffpn wirH

Mit einem Sensor für einen Annäherungszünder gemäß der Erfindung wird daher eine optimale Trefferwahrscheinlichkeit bei sehr hoher Splitterdichtc erreicht.

liicr/u 1 Blatt

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Annäherungszünder zum Auslösen einer Splitter freisetzenden geschoß- bzw. flugkörpergetragenen Wirkladong zur Zerstörung eines Luftzieles, mit einem auf elektromagnetische Wellen ansprechenden Sensor mit einem kegelförmigen, in Buckrichtung scharf gebündelten Empfangsdiagramm, dessen Elevationswinkel gegenüber der Längsachse der Wirkladung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Annäherungszünder eine Einrichtung (8) zum Messen der Begegnungsgeschwindigkeit (Vb) zwischen Flugziel (9) und Wirkladung (2, 3) aufweist und daß der Elevationswinkel (ε) des Sensors (10) in Abhängigkeit der Begegnungsgeschwindigkeit (Vb) zwischen Ziel und Wirkladung und unter Berücksichtigung der Hauptwirkungsrichtung («) der Splitter der Wirkladung gemäß der Gleichung: