DE2528402A1

DE2528402A1 - Passiver ir-abstandszuender

Info

Publication number: DE2528402A1
Application number: DE19752528402
Authority: DE
Inventors: Aake Hugo Petrus Dip Blomqvist; Bertil Torbjoern Dipl Eriksson
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-01-15
Also published as: SE396136B; CH586888A5; GB1514303A; NO752213L; FR2276557B1; SE7408307L; NO141577C; JPS5163672A; DE2528402C2; FR2276557A1; NL7507374A; IT1040679B; US4022132A; NO141577B

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung für Infrarotstrahlen, und insbesondere eine Vorrichtung, die bei Annäherung der Vorrichtung an ein Infrarotstrahlung emittierendes Ziel die Zündung einer explosiven Ladung initiiert. Derartige Vorrichtungen sind bekannt und werden als passive IR-Abstandszünder bezeichnet. Sie werden z.B. in Projektilen verwendet, die sich mit hoher Geschwindigkeit auf ein Ziel zubewegen.

Ein Problem bei derartigen Vorrichtung besteht darin, zwischen der Sonnenstrahlung und der vom Ziel emittierten

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IR-Strahlung zu unterscheiden, da die Sonne eine sehr starke Strahlungsquelle im Infrarotbereich bildet. Es sind Abstandszünder vorbekannt, die diese Operation ausführen können. Dabei werden zwei divergierende, koaxiale, roationssymmetrische, konische Gesichtsfelder verwendet,und ein Zieldurchgang ist dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung bei der Translationsbewegung des Projektils in bezug auf das Ziel in raschen Folgen in beiden Gesichtsfeldern empfangen wird, während die Divergenz zwischen den Gesichtsfeldern das Ergebnis hat, daß weit entfernte (die Sonne) Strahlungsquellen nur von einem Gesichtsfeld aufgenommen werden können. Die Gesichtsfelder werden dabei getrennten Empfangskanälen zugeführt.

Die Erfindung betrifft einen einfacheren und billigeren IR-Abstandszünder, der mit einem oder mehreren Gesichtsfeldern arbeitet. Dabei wird, im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, nur ein Empfangskanal benützt, der für alle Gesichtsfelder gemeinsam ist. Durch eine besondere Anordnung der Gesichtsfelder bei Rotation des Projektils wird eine Modulation der empfangenen IR-Strahlung, und damit des festgestellten Signals erhalten, und diese Modulation weist dann klar unterscheidbare Merkmale auf, wenn ein Ziel in geringem Abstand passiert wird, im Vergleich zu dem, was erhalten wird, wenn eine Strahlungsquelle sich in großem Abstand befindet. Die bisher bekannten Ausführungsformen der passiven

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IR-Zünder haben die Translationsbewegung des Projektils in bezug auf das Ziel verwendet und nicht seine Drehbewegung, um Detektorsignale zu erhalten, die es möglich machen, das Ziel auch bei Anwesenheit von Störquellen festzustellen. Der Detektor ist vorzugsweise so geschaffen, daß er auf einen Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung anspricht, in der die Strahlung von entfernten Quellen beträchtlich in der Atmosphäre gedämpft wird, z.B. 5,5 bis 7 pm.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine oder mehrere Gesichtsfeldpaare, die um die Peripherie des Projektils herum angeordnet sind und deren optische Achsen paarweise einen Winkel zueinander bilden, sowohl in einer Ebene durch die Längsachse des Projektils als auch in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse, und die so angeordnet sind, um die empfangene Infrarotstrahlung zu sammeln und über eine optische Vorrichtung an eine gemeinsame Detektorvorrichtung zu übertragen, die ein Signal an einen gemeinsamen Verstärker-und Detektorkanal sendet. Durch eine derartige Verteilung der Gesichtsfelder können die Sonne und andere im großen Abstand befindliche Störquellen unterschieden werden, so daß sie kein Initialsignal bewirken. Durch die Anordnung von verschiedenen Gesichtsfeldern, die sich den gleichen Verstärker- und Detektorkanal teilen, wird die Vorrichtung billiger und weniger Raum als bei den bekannten Vorrichtungen benötigt, was sehr wesentlich ist,

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da das Projektil dadurch eine höhere Nutzlast tragen kann. Die Vorrichtung ist darüber hinaus gekennzeichnet durch eine logische Schaltung im Detektorkanal, die ein Ausgabesignal nur dann sendet, wenn gewisse Bedingungen in bezug auf die Modulation des Detektorsignals erfüllt wurden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die optische Vorrichtung mit einem Gesichtsfeldpaar und Detektorschaltungen,

Fig. 2 das durch den Detektor erzeugte Signal, wenn ein kleines Ziel in einem relativ kleinen Abstand passiert wird, bei einem Gesichtsfeldpaar,

Fig. 3 das gleiche Signal, wenn ein relativ großes Ziel in einem kleinen Abstand passiert wird, bei einem Gesichtsfeldpaar,

Fig. 4 das vom Detektor erzeugte Signal, wenn der Abstandszünder mehrere Gesichtsfeldpaare aufweist und das Ziel in einem relativ kleinen Abstand passiert wird,

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Fig. 5 das im Detektor erzeugte Signal bei einer weit entfernten Störquelle, z.B. der Sonne, bei einem Gesichtsfeldpaar, und

Fig. 6 eine mögliche Ausführungsform der logischen Schaltung.

Das in bekannter Weise in seiner Flugbahn rotierende Projektil nach Fig. 1 empfängt IR-Strahlung vom Ziel in der Form von zwei Strahlungsbündeln, die durch die Gesichtsfelder 1, 2 der Empfangsoptik bestimmt sind. Die Optik 3, 4 sammelt die einfallende Strahlung und überträgt diese zur Empfangseinheit, die aus einem gemeinsamen Detektor 5 mit der nachfolgenden Verstärker- und Detektorschaltung 6 bis besteht. Die Strahlungsbündel (und die Gesichtsfelder) bilden paarweise einen Winkel zueinander, der sowohl in einer Ebene durch die Längsachse des Projektils als auch in einer senkrechten Ebene zu dieser Achse liegt. Dieser Winkel wird dann hinsichtlich jeder besonderen Anwendungsform so gewählt, daß die entfernte Strahlungsquelle, z.B. die Sonne, nur in eine Gesichtsfeldöffnung der Gesichtsfeldpaare eintreten kann, während das Projektil sich in seiner Flugbahn befindet. Andererseits passiert eine nahe gelegene (z.B. das Ziel) Strahlungsquelle beide Gesichtsfelder in schneller Folge. Das beim Passieren einer solchen nahe gelegenen Strahlungsquelle durch den Detektor erzeugte Signal besteht

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aus zwei Impulsen in schneller Folge pro Gesichtsfeldpaar und Umdrehung, die sich zeitlich überlappen können, wenn sie dem Detektor zugeführt werden. Siehe Fig. 2 Ms 4. Andererseits besteht das Signal von einer entfernten Strahlungsquelle, z.B. der Sonne, aus einem kurzen einzelnen Impuls pro Gesichtsfeldpaar und Umdrehung. Siehe Fig. 5. (In den Fig. 2 bis 5 kennzeichnet t die Zeit für den ersten Impuls und ν die Geschwindigkeit des Eigendrehimpulses des Projektils). Die Bedingung für den Nachweis besteht also darin, daß entweder zumindest zwei Impulse pro Umdrehung und Gesichtsfeldpaar empfangen werden müssen, oder daß der Detektorimpuls eine bestimmte Länge überschreiten muß.

Das vom Detektor 5 gesendete Signal wird über einen Verstärker 6, einer Schwellwertschaltung 7 und einer Impulsformerschaltung 8 einer logischen Schaltung 9 zugeführt. Wenn die Bedingung für den Nachweis erfüllt ist, sendet die logische Schaltung 9 ein Signal, welches einem Bauteil 10 zur Erzeugung der Initialzündung der vom Projektil mitgeführten Ladung zugeführt wird.

Zur besseren Auflösung ist es auch möglich, das Projektil mit mehreren Gesichtsfeldpaaren zu versehen, die um die Peripherie des Projektils herum angeordnet sind, wobei entweder ein gemeinsamer Detektor oder eine Anzahl von getrennten Detektoren benutzt werden kann. Im letzteren Fall werden

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jedoch alle Detektoren mit dem gleichen Verstärker- und Detektorkanal verbunden.

Wenn das Projektil mehrere Gesichtsfeldpaare aufweist, bei kleinen Entfernungen zwischen dem Ziel und dem Projektil, so wird das Ziel möglicherweise ein Detektorsignal bewirken, solange das Ziel und das Projektil auf einer Höhe miteinander sind. Ein solcher Impuls weist dann eine maximale Länge von ungefähr l/v Sekunden auf, wobei 1 die Längenausdehnung des Zieles und ν die relative Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und dem Projektil darstellt. Bei 1 = 25 m und ν = 500 m/s kann der Detektor also einen langen Impuls von 50 ms aussenden, wenn er das Ziel passiert. Andererseits wird bei einem Gesichtsfeld von 10° mit einer Geschwindigkeit des Eigendrehimpulses des Projektils von 1000 U/min und einer Querabmessung des Zieles von 0,5 m ein Detektorimpuls pro Gesichtsfeld von ungefähr 0,05 ms bei einem Abstand zum Ziel von 10 m erhalten. Eine weit entfernte Punktquelle kann einen Impuls der letzteren Größenordnung bewirken.

Zusammenfassend kann damit gesagt werden, daß die Zielimpulse im allgemeinen eine Dauer von T s aufweisen, wobei

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~⁵ L· T ^ 50 · 10~⁵

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während die "Sonnen-Impulse" eine Dauer von T ü£ 5 · 10 s aufweisen. Ein solcher "Sonnen-Impuls" wird jedoch, bei der Nachweisbedingung von mindestens zwei Impulsen pro Umdrehung und Gesichtsfeldpaar, kein Zünden der Ladung bewirken, da er nur einmal pro Umdrehung auftritt.

Eine mögliche Ausführungsform der logischen Schaltung ist in der Fig. 6 dargestellt. Die Impulse, die die Schwellwertschaltung 7 , die ve*» der Aufnahmeeinheit liegt, passiert haben, erhalten im Impulsformernetzwerk 8 eine passende Länge und Amplitude. Hinter dem Impulsformernetzwerk wird das Signal über zwei getrennte Wege zu einem AND-Gatter 11 übertragen. Ein Teil des Signals triggert dann eine Halteschaltung in der Form eines Multivibrators 12. Hinter dem Multivibrator kann eine Verzögerungsschaltung 13 mit einer Verzögerung von T s liegen, die so gewählt wurde, daß der Impuls vom Multivibrator nicht einen der Eingänge 14 der AND-Schaltung ersieh

reichen kann, während er/noch auf einer einem kurzen "Sonnen-Impuls" entsprechenden Niveau am anderen Eingang 15 der AND-Schaltung befindet. Der Multivibrator hat eine Haltezeit, die kleiner ist als l/(v_r«n), wobei v_r die Geschwindigkeit des Eigendrehimpulses des Projekti-sls und η die Zahl der Gesichtsfeldpaare darstellen. Ein doppelter Impuls oder ein langer Impuls, der beim Passieren eines Zieles mit kleinem Abstand erhalten wird, gibt dann gleichzeitig ein Signal an beiden Eingängen der AND-Schaltung 11, während dies bei ei-

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nem "Sonnen-Impuls" nicht der Fall ist.

Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsform sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.

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Claims

Patentansprüche

1 J Detektorvorrichtung für Infrarotstrahlung mit einem in einem Projektil enthaltenen passiven IR-Abstandszünder, der bei Annäherung der Vorrichtung an ein Infrarotstrahlung emittierendes Ziel die Zündung einer im Projektil enthaltenen explosiven Ladung initieren soll, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Gesichtsfeldpaare (1, 2) um die Peripherie des Projektils herum verteilt sind, ihre optischen Achsen paarweise einen Winkel zueinander bilden, sowohl in einer Ebene durch die Längsachse des Projektils als auch in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse, und so angeordnet sind, daß sie die empfangene Infrarotstrahlung aufnehmen und über eine optische Vorrichtung (3, 4) an eine gemeinsame Detektorvorrichtung (5) übertragen, wobei die Detektorvorrichtung (5) ein Signal an eine gemeinsame Verstärker- und Detektorschaltung (6 bis 10) abgibt.
2. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorkanal eine logische Schaltung (9) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie nur dann ein Signal abgibt, wenn bestimmte Bedingungen in bezug auf die Modulation des Detektorsignals erfüllt sind.
3. De tektovorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (9) nur dann ein Ausgabe signal abgibt, wenn wenigstens zwei Impulse pro Umdrehung und Gesichtsfeldpaar und/oder Impulse, die eine bestimmte Länge überschreiten, festgestellt werden.

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