DE2528402C2

DE2528402C2 - Passiver IR-Abstandszünder

Info

Publication number: DE2528402C2
Application number: DE2528402A
Authority: DE
Inventors: Aake Hugo Petrus Dipl.-Ing. Blomqvist; Bertil Torbjörn Dipl.-Ing. Karlskoga Eriksson
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1983-10-20
Also published as: SE396136B; NL7507374A; FR2276557B1; FR2276557A1; NO752213L; SE7408307L; JPS5163672A; NO141577B; US4022132A; GB1514303A; DE2528402A1; CH586888A5; IT1040679B; NO141577C

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektoreinrichtung für Infrarotstrahlung für einen in einem Projektil enthaltenen passiven IR-Abstandszünder zum Zünden einer Ladung des Projektils bei Annäherung an ein Infrarotstrahlung emittierendes Ziel, mit einer Optik, die aus zwei getrennten Gesichtsfeldern einfallende Strahlung auf mindestens einen Detektor fokussiert, und einer an den Detektor angeschlossenen Auswerteschaltung, die ein Signal für den Zünder liefert, wenn der Detektor Strahlung aus den beiden Gesichtsfeldern mit einem innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegenden Zeitversatz empfängt, wobei die Gesichtsfelder in einer die Projektilachse enthaltenen Ebene winkelmäßig eng begrenzt sind und ihre Blickrichtungen unterschiedliche Winkel mit der Projektilaciise bilden.

Eine derartige Detektoreinrichtung ist durch die US-PS 36 21784 bekannt. Bei dieser Einrichtung definiert die Optik zwei ringförmige Gesichtsfelder, von denen jedes die Strahlung aus allen beliebigen Richtungen um die Geschoßachse herum empfangen kann. Die Dauer und die Zeitdifferenz der aus den beiden Gesichtsfeldern stammenden Signale wird durch den Vorbeiflug des Geschosses am Ziel, d. h. von der Relativgeschwindigkeit zwischen Geschoß und Ziel, bestimmt

Ein Nachteil dieser Detektoreinrichtung ist, daß die Unterschiede in der Signalform und Signaldauer zwischen bei Zielannäherung auftretenden Nutzsignalen und etwaigen, von einer Störstrahlung, wie beispielsweise von der Sonne verursachten Störsignalen zu wenig charakteristisch sind, um eine sichere Unterscheidung zwischen einer tatsächlichen Zielannäherung und einer von entfernten Strahlungsquellen

ίο ausgehenden Störstrahlung zu gewährleisten. Derartige Störstrahlungen können beispielsweise ein Nutzsignal vortäuschen, obwohl sich kein Ziel im Nahbereich befindet

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Detektoreinrichtung so zu verbessern, daß eine sichere und genauere Unterscheidung zwischen Infrarotstrahlung, die von einem Zielobjekt im Nahbereich stammt, und einer Störstrahlung von entfernten Strahlungsquellen möglich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Deisktoreinrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gesichtsfelder auch in einer Ebene senkrecht zur Projektilachse winkelmäßig eng begrenzt und gegeneinander winkelversetzt sind, und daß die Auswerteschaltung so ausgebildet ist, daß sie selektiv Detektorsignale verarbeitet, die eine sich aus dem Winkel versatz der Gesichtsfelder und der Geschoßrotation ergebende Modulation aufweisen.

Hierdurch wird erreicht, daß die Strahlung in jedem der beiden Gesichtsfelder aufgelöst wird in Einzelimpulse von sehr kurzer Dauer, entsprechend der Teildrehung des Geschosses, die der Winkeldivergenz des Gesichtsfeldes entspricht, und einer bestimmten Wiederholungsfrequenz, die der Geschoßdrehung entspricht. Die Strahlung von einem Nahziel tritt dabei gleichzeitig durch beide Gesichtsfelder, wobei zwei sich überlagernde Impulse mit einem durch die Geschoßrotation und den Winkelversatz der Gesichtsfelder verursachten

^o Zeitversatz erzeugt werden, während Störstrahlung nur in ein Gesichtsfeld eintritt und nur einen Einzelimpuls erzeugt, der somit vom Nutzsignal auch dann unterscheidbar ist, wenn zu einem späteren Zeitpunkt, d. h. während einer folgenden Umdrehung, diese Störstrahlung in das andere Gesichtsfeld eintreten sollte.

Zweckmäßigerweise können um die Geschoßachse herum auch mehrere Paare von in Geschoßumfangsrichtung winkelmäßig begrenzten und gegeneinander winkelversetzten Gesichtsfelder angeordnet sein. Die Vorrichtung ist darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung ein UND-Glied aufweist, dessen einer Eingang mit dem Detektorsignal direkt und dessen anderer Eingang mit dem Detektorsignal über eine Verzögerungsschaltung mit einer Verzögerung, die dem Winkelversatz der Gesichtsfelder und der Rotationsgeschwindigkeit des Geschosses entspricht, beaufschlagt ist.

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

F i g. 1 schematisch die optische Vorrichtung mit einem Gesichtsfeldpaar und Detektorschaltungen,

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

F i g. 3 das gleiche Signal, wenn ein realtiv großes Ziel in einem kleinen Abstand passiert wird, bei einem Gesichtsfeldpaar,

F i g. 4 das vom Detektor erzeugte Signal, wenn der Abstandszünder mehrere Gesichtsfeldpaare aufweist L/id das Ziel in einem relativ kleinen Abstand passiert wird,

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

F i g. 6 eine mögliche Ausführungsform der logischen Schaltung.

Das in bekannter Weise in seiner Flugbahn rotierende Projektil nach F i g. 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 10 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 besieht aus zwei Impulsen in schneller Folge pro Gesichtsfeldpaar und Umdrehung, die sich zeitlich überlappen können, wenn sie dem Detektor zugeführt werden, siehe Fig. 2 bis 4. Andererseits besteht das Signal von einer entfernten Strahlungsquelle, z. B. der Sonne, aus einem kurzen einzelnen Impuls pro Gesichtsfeldpaar und Umdrehung, siehe F i g. 5. (In den Fig. 2 bis 5 kennzeichnet t_o die Zeit für den ersten Impuls und v_rdie 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 dem 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 Gesichtsfeldpaare zu versehen, die um die Peripherie des Projektils herum angeordnet sind, wobei entweder ein gemeinsamer Detektor od;r eine Anzahl von getrennten Detektoren benutzt werden kann. Im letzteren Fall werden 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 / die Längenausdehnung des Zieles und ν die relative Geschwindigkeit zwischen dem

to Ziel und dem Projektil darstellt. Bei / = 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 Ts aufweisen, wobei

5 · 10-⁵ < T< 50 · 10-³s,

während die »Sonnen-Impulse« eine Dauer von T < 5 · 10~⁵ 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 in 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 τ s liegen, die so gewählt wurde, daß der Impuls vom Multivibrator nicht einen der Eingänge 14 der AN D-Schaltung erreichen kann, während er sich 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 Projektils 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 einem »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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Detektoreinrichtung für Infrarotstrahlung für einen in einem Projektil enthaltenen passiven IR-Abstandszünder zum Zünden einer Ladung des Projektils bei Annäherung an ein Infrarotstrahlung emittierendes Ziel, mit einer Optik, die aus zwei getrennten Gesichtsfeldern einfallende Strahlung auf mindestens einen Detektor fokussiert, und einer an den Detektor angeschlossenen Auswerteschaltung, die ein Signal für den Zünder liefert, wenn der Detektor Strahlung aus den beiden Gesichtsfeldern mit einem innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegenden Zeitversatz empfängt, wobei die Gesichtsfelder in einer die Projektilachse enthaltenen Ebene winkelmäßig eng begrenzt sind und ihre Blickrichtungen unterschiedliche Winkel mit der Projektilachse bilden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gesichtsfelder (1, 2) auch in einer Ebene senkrecht zur Projektilachse winkelmäßig eng begrenzt und gegeneinander winkelversetzt sind,
und daß die Auswerteschaltung (9) so ausgebildet ist, daß sie selektiv Detektorsignale verarbeitet, die eine sich aus dem Winkelversatz der Gesichtsfelder und der Geschoßrotation ergebende Modulation aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Geschoßachse herum mehrere Paare von in Geschoßumfangsrichtung winkelmäßig begrenzten und gegeneinander winkelversetzten Gesichtsfeldern angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung ein UND-Glied (11) aufweist, dessen einer Eingang (15) mit dem Detektorsignal direkt und dessen anderer Eingang (15) mit dem Detektorsignal über eine Verzögerungsschaltung (12,13) mit einer Verzögerung, dem Winkelversatz der Gesichtsfelder und der Rotationsgeschwindigkeit des Geschosses entspricht, beaufschlagt ist.