DE2738266A1

DE2738266A1 - Verfahren zur selbstlenkung von ballistischen oder teilballistischen flugkoerpern

Info

Publication number: DE2738266A1
Application number: DE19772738266
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ing Grad Eberwein; Klaus Dipl Phys Dr Hesse
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1979-03-01

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches. In der DIl-AS 21 42 944 ist ein Lenkverfahren für Geschosse beschrieben, von denen ein erstes aus einer Kanone abgefeuertes Geschoß mit einer TV-Kamera versehen ist, die Aufnahmen des Zielgebietes an eine Feuerleitstelle sendet. Hier werden die Aufnahmen ausgewertet und Befehle an die nachfolgend abgeschossenen Projektile ausgegeben, so daß diese in das Ziel gelangen. Der Nachteil eines solchen Verfahrens ist der, daß heute die Forderung zu erfüllen ist, daß bereits mit dem ersten Schub das Ziel erfolgreich bekämpft werden muß.
Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen der Flugkörper einen lichtempfindlichen Sensor für Ptmktkontraste aufweist, mit; dem das von einem Laser zu beleuchtende Ziel erfasst wird. imine an den Sensor angeschlossene Lenkautomatik führt den Lenkkörper in das Ziel. Wenn auch die Laserbeleuchtung erst in der zweiten Hälfte der Flugzeit des Lenkdcörpers erfolgt, so ist die Gefahr für den Laserbeleuchter, vernichtet zu werden, nicht von der Hand zu weisen.
Schließlich sind Flugkörper (cruise missiles) neuerdings bekannt geworden, denen Bilder des Zielgebietes eingespeichert werden. Eine im Flugkörper installierte Aufnahmekamera stellt aktuelle Zielaufnahmen dar, die mit einer photografischen Methode mit den gespeicherten Bildern verglichen werden. Bei Abweichungen werden selbständig Kurskorrekturen vorgenommen und so der Lenkkörper in das Ziel gebracht.
Dieses für Flugkörper mit eigenem Antrieb anwendbare Lenkverfahren ist für ballistische oder teilballistische Flugkörper wegen der sehr hohen Abschußbeschleunigung von mehr als 10.000g nicht geeignet, da keine Kreiselstabilisierungen mehr möglich sind. Insbesondere können bestimmte Bewegungen des Flugkörpers, wie Pendelungen und Hotationen, Probleme aufwerfen, durch die das aufgenommene Bild "verschmiert" wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem auch ballistische oder teilballistische Flugkörper in der Endphase gelenkt und ins Ziel geführt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.
Die Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß auch ballistische Flugkörper mit hoher Anfangsbeschleunigung während des Zielanfluges gelenkt und sicher in das Ziel gebracht werden können.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Einrichtung sollen weitere Erläuterungen gegeben werden. Dabei zeigt Fig. 1 einen möglichen Aufbau der annähernd im Schwerpunkt des Geschosses gelagerten Baugruppe, Fig. 2 eine Einrichtung zur kontaktlosen Ubermittlung des Korrektursignals und Fig. 3 in Blockdarstellung die Bild- und Flugbahn verarbeitende Elektronik.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Geschoßkörper 1 dargestellt. Er nimmt in einer Aussparung 2 eine annähernd im Schwerpunkt des Geschoßkörpers gelagerte Baugruppe auf, die aus einer mechanischen Lagerung 3 und einem optronischen Bauteil 4 besteht. Zur Lagerung der im folgenden als Sensor bezeichneten Baugruppe dient ein Lagerbolzen 5 mit einem Fuß 6, der in einer Nische 7 im Geschoßkörper 1 mit Hilfe eines Kegellagers 8 gehalten ist. An dem Lagerbolzen 5 ist ein Kardanring 9 befestigt, mit dem eine träge Masse 10 verbunden ist. An der trägen Masse 10 ist eine Lagerscheibe 11 angebracht. An der Scheibe 11 ist ein Hauptspiegel 12, ein Vorverstärker 13 und beispielsweise ein CCD-Sensorchip 14 sowie eine zylindrische Blende 15 gegen Streulicht befestigt. In einem bestimmten Abstand entsprechend der Brennweite der optischen Anordnung ist ein Gegenspiegel 16 über geeignete Halterungsmittel angeordnet, der ebenfalls eine Streulichtblende 17 aufweist. Zum Abfangen der hohen Abschußbeschleunigungen können geeignete Widerlager 18 dienen.
Aufgrund der besonderen Ausbildung der Lagergruppe 3 wird der Sensor 4 annähernd frei von Pendelungen und Rotationen des Flugkörpers gehalten und bleibt somit bezüglich der Winkelpostionen in Flugrichtung ausgerichtet. Es ist auch denkbar, das dargestellte Kegellager 6 in den Kardanring 9 zu verlegen oder anstelle der mechanischen Lagerung eine pneumatische bzw.
hydraulische Lagerung vorzusehen. Wesentlich ist, daß die Reibung der Lagergruppe im Geschoßkörper bezüglich Pendelungen und Rotationen so niedrig wie möglich gehalten wird.
Die gesamte Elektronik zur Ermittlung von Korrektursignalen kann ebenfalls auf der Lagerscheibe 11 entsprechend Fig. 1 aufgebaut sein. In Fig. 2 ist die Elektronik als Blockschaltbild dargestellt. Sie umfasst einen Zielansicht-Speicher 20, dem unmittelbar vor dem Abschuß des Geschosses die letzte Zielansicht eingegeben wird. Die CCD-Eamera 14 liefert an einen weiteren Speicher 21 ein Bild der aktuellen Szene. Beide Speicher 20 und 21 liefern ein Signal an einen Kreuz-Korrelator 22, der die Lage des Zieles im aktuellen Bild ermittelt. Einem Speicher 23 in der Elektronik wird von einem Feuerleitrechner vor dem Abschuß die Sollflugbahn eingegeben. Der Korrelator 22 und der Speicher 23 geben Ausgangssignale an eine Logik 24, die durch den Soll/Ist-Vergleich ein Korrektursignal ermittelt und, geeignet codiert, an ein Geschoßstellglied liefert.
Als Bildsensor kann eine CCD- bzw. CID-Kamera dienen. Die genannten Speicher können Halbleiterspeicher und der Korrelator eine ?I-Logik sein. Anstelle dieses Korrelators ist es eventuell möglich, später einen Microprozessor-gesteuerten CCD-Korrelator zu verwenden. Der Zielansichtsspeicher 20 und der Sollflugbahnspeicher 23 können über einen elektrischen oder optischen Kontakt (Optokoppler) kurz vor dem Abschuß geladen werden.
Wenn die gesamte Elektronik auf der Lagerscheibe 11 nach Fig. 1 aufgebracht wird, könnte ein Korrekturmechanismus entsprechend Fig. 3 vereinfacht zur Anwendung gelangen. Auf der Lagerscheibe 11 ist ein Kranz von optischen Sendern 25 angebracht. Das um die Sensor-Baugruppe in Pfeilrichtung rotierende Geschoß 1 besitzt einen Photo-Empfänger 26 und beispielsweise genau gegenüberliegend einen Korrektureffektor 27. Wenn von der Logik 24 entsprechend Fig. 2 eine Korrektur von einer bestimmten Richtung ermittelt wird, wird der entsprechende Sender 25 zum Strahlen gebracht und damit in dem Augenblick, in dem der Empfänger 26 an dem aufleuchtenden Sender 25 vorbeikommt, ein Auslöseimpuls an die Korrekturvorrichtung 27 weitergegeben.
Zusammenfassend ist als Schußablauf folgendes festzuhalten: Der Richtschütze fasst ein Ziel mit optronischen Sichtmitteln auf, übergibt dieses gegebenenfalls an einen Tracker und bereitet den Abschuß vor. Unmittelbar vor dem Abschuß wird die aktuellste Zielansicht sowie die vom Feuerleitrechner ermittelte Sollflugbahn dem Geschoß mitgeteilt. Nach dem Abschuß beginnt das Geschoß vorzugsweise zu dem Zeitpunkt, in welchem die aktuellste Zielansicht maßstabsmässig gerade mit der des gespeicherten Bildes übereinstimmt, das Ziel selbst zu tracken, um sich gegebenenfalls selbst Korrekturimpulse zu geben.

Claims

"Verfahren zur Selbstlenkung von ballistischen oder teilballistischen Flugkörpern" Patentansprüche Verfahren zur Selbstlenkung von ballistischen oder teilballistischen Flugkörpern in ein vorgegebenes Ziel, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise mittels einer optronischen Zielbeobachtungsvorrichtung gewonnenes aktuelles Bild eines bestimmten Zieles dem Flugkörper vor dem Abschuß elektronisch eingespeichert wird und daß vom Flugkörper während des Zielanflugs durch Vergleich des gespeicherten Zielbildes mit einer mittels eines bordeigenen Bildsensors gewonnenen Ziel-Bildin-.

formation selbständig Abweichungen von einer Sollflugbahn, die dem Geschoß vom Feuerleitrechner vor dem Abschuß einprogrammiert wird, detektiert werden, und daß die Abweichungen quantitativ ausgewertet und gegebenenfalls Lenkkorrekturen ausgeführt werden.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Geschoß durch eine besonders geeignete Lagerung eine von Pendelungen und Rotationen des Geschosses freie, verzögerungsstabilisierte und annäherend im Schwerpunkt des Geschosses gelagerte Baugruppe vorgesehen ist, bestehend aus einer Aufhängevorrichtung, einer optronischen Bildaufnahmevorrichtung, einer Bild- und Flugbahn verarbeitenden Elektronik sowie einer kontaktlosen Ubermittlung des Korrektursignals von dieser Baugruppe an eine elektronische Endstufe, die den Korrektureffektor ansteuert.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe mittels eines Pendellagers im Flugkörper gelagert ist, um den sie Dreh- und Kippbewegungen ausführen kann.
4.Sinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehlager als Kegellager ausgebildet und als Kipplager eine kardanische Aufhängung vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung pneumatisch oder hydraulisch erfolgt.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Bildaufnahmevorrichtung einen Festkörper-Bildsensor (CCD, CID) und eine Spiegeloptik mit geeigneten Streulichtblenden umfasst.
7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Baustein einen Speicher für die Zielansicht, einen weiteren Speicher für das aktuelle Zielbild, einen Kreuzkorrelator für die Istposition, einen dritten Speicher für die Sollpositionen des Zieles im aktuellen Bild und eine Entscheidungslogik für den Korrekturimpuls aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Ubertragungseinrichtung zur Ubermittlung des Korrekturimpulses an den Korrektureffektor dient.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine serielle Ubernahme aller benötigter Informationen vom Feuerleitrechner zum Flugkörper vor dem Abschuß über eine koaxiale Kontakteinrichtung erfolgt.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine serielle bbernnhme aller benötigten Informationen vom Feuerleitrechner zum Flugkörper vor dem Abschuß über einen oder mehrere Optokoppler erfolgt.