DE2816892C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
- F42C13/00—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
- F42C13/04—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by radio waves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
- F42C13/00—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
- F42C13/02—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by intensity of light or similar radiation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Annäherungszünder gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. "Einzelschuß" erfordert eine hohe
Bekämpfungswirksamkeit beim Erstschuß, um einem bedrohlichen Waffeneinsatz
des gegnerischen Hubschraubers zuvorzukommen. Das
Geschoß-Kaliber ist zweckmäßig derart, daß das Geschoß bei Anwendung
zur Hubschrauber-Abwehr von einem bedrohten Kampfpanzer aus
mittels dessen vorzugsweise für den Erdkampf ausgelegten Kanone
verschießbar ist. Deshalb muß dieses Geschoß einen Annäherungszünder
besitzen, der es einerseits im Vorbeiflug am Hubschrauber
in optimaler Position zur Explosion bringt, andererseits aber
auch beim nahen Vorbeiflug an vom Hubschrauber zur Tarnung benutzten
Geländeformation - wie Waldrändern, Gebäuden oder ähnlichem -
keine Zündung auslöst. Hierzu liegt es nahe, wie bei dem aus
der DE-AS 10 95 168 bekannten Geschoß-Zünder das Kriterium für
die Zündauslösung auf das gleichzeitige Auftreten von Radarreflexion
und IR-Abstrahlung am gleichen Objekt einzuengen.
Annäherungszündung ist erforderlich, da gegen Flugziele eine
ausreichende Einzelschuß-Direkt-Treffwahrscheinlichkeit selbst
mit modernsten Feuerleitmitteln nur sehr schwer zu erzielen ist.
Zur Zieldiskriminierung ("Zielarten-Selektion") ist es in der
Radartechnik bekannt, die durch bewegte Teile (Propeller, Rotor)
eines Luftfahrzeuges verursachten Dopplerverschiebungen der
Empfangsfrequenzen heranzuziehen. So beschreibt die US-PS
40 38 656 Maßnahmen zur gegenseitigen Unterscheidung von Echoanteilen
eines hubschrauberbordgebundenen Dopplerradargeräts,
die von Hubschrauberrotoren oder Bodenclutter oder einem angreifenden
Geschoß herrühren, wozu die Echos mit zeitverzögerten
Echos korreliert werden. In der US-PS 37 33 603 ist ein Radarsystem
beschrieben, welches die Modulation von Radarechos in
verschiedenen niederfrequenten Frequenzbereichen ermittelt und
nach einem Mustererkennungsverfahren eine Zielklassifikation
durchführt. Die US-PS 19 81 884 schließlich beschreibt Zielentdeckungssysteme
mit einem Sender und einem von diesem räumlich
weit entfernten Empfänger. Bei Anwesenheit eines reflektierenden
Zieles im Überwachungsraum setzt sich das Empfangssignal am
Empfänger zusammen aus einem direkt vom Sender zum Empfänger gestrahlten
Anteil (ground wave) und einem am Ziel zum Empfänger
gestreuten Anteil. Die Überlagerung der beiden Anteile führt
zu einer Modulation des Empfangssignals, die ausgewertet wird.
Rotierende Teile des Ziels führen zu besonderen Modulationsformen.
Der Stand der Technik befaßt sich aber nicht mit der der Erfindung
zugrunde liegenden Aufgabe und gibt auch keine Anregung zu
deren Lösung.
Der Erfindung liegt nämlich die Aufgabe zugrunde, bei der Bekämpfung
auch tiefstfliegender (Konturenflug) oder quasi "stehender"
Hubschrauber die Einzelschuß-Zerstörwahrscheinlichkeit mit einem
aus der Panzerkanone verschießbaren Geschoß möglichst weitgehend
zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem
Patentanspruch 1. Die Unteransprüche beinhalten die Merkmale
vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung.
Die Mitausnutzung des Dopplereffekts beim Radarsensor des erfindungsgemäßen
Annäherungszünders gestattet:
- - eine Unterscheidung zwischen einem (fliegenden) Nutzziel und Bodenechos (Clutter) aufgrund der Eigenzielgeschwindigkeit des ersteren und
- - die Ermittlung eines "optimalen Zündpunktes" unter Berücksichtigung der Hauptwirkungsrichtung des speziellen Geschosses und der aktuellen Begegnungssituation zwischen Geschoß und Ziel.
Ein auch beim Erfindungsgegenstand als Radarsensor sehr vorteilhaft
verwendbarer Zünder ist Gegenstand des DBP 21 20 732. Bei
ihm wird die Zündung eingeleitet, wenn sich die Annäherungsgeschwindigkeit
v a nach der Gleichung
und die Relativgeschwindigkeit nach der Gleichung
um eine Zündgröße K z unterscheiden, die nach Maßgabe des optimalen
Zündpunktes gewählt ist, wobei
= Ortsvektor vom Zünder zum Ziel
= Differentialquotient nach der Zeit
und wobei K z vorzugsweise nach der Gleichung
gewählt ist. Bei genügend großen Entfernungen wird die Annäherungsgeschwindigkeit
v a zweckmäßig als Relativgeschwindigkeit v r
verwendet. Ggf. kann als Zündgröße auch eine Konstante gewählt
werden. Vorteilhaft liegt die Zündgröße zwischen 25% und 30%
der mittleren Splittergeschwindigkeit, wobei in der mittleren
Splittergeschwindigkeit die unterschiedlichen Anfangsgeschwindigkeiten
der Splitter und/oder die Abnahme der Splittergeschwindigkeit
bis zum Erreichen des maximalen Wirkungsradius der Gefechtsladung
berücksichtigt sind. Man kann die Zündgröße K z auch unter
Berücksichtigung von Begegnungswinkeln wählen, beispielsweise des
Vorhaltewinkels, des Vorbeiflugseitenwinkels und des Splitterflugwinkels
gegenüber der Geschoßlängsachse.
Der IR-Sensor hingegen gestattet aufgrund der einfachen Fokussierbarkeit
eine sehr genaue Bestimmung der Richtung zu einem Ziel
(Richtungszünder).
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 ist ein
Radarsensor insbesondere gemäß DBP 21 20 732 mit einem IR-Sensor
in folgender Weise kombiniert:
Zusätzlich zum Radarsensor ist ein IR-Sensor eingebaut, der zwei
kegelmantelförmige Erfassungsdiagramme besitzt. Der Öffnungswinkel
des engeren Kegels ("1. Diagramm") beträgt etwa 25°, der des
weiteren ("2. Diagramm") etwa 40°. Die Fokussierung erfolgt so,
daß aus dem Bereich von ±0,5 Grad um die Kegelmäntel herum
einfallende IR-Strahlung erkannt wird. Ob diese Anordnung zweier
Linsenringe bedarf, oder ob es möglich ist, durch Strahlteilung
mit nur einem auszukommen, ist hier prinzipiell nebensächlich.
Der Radarsensor allein mißt die Relativgeschwindigkeit (aus dem
Dopplereffekt) zu allen Objekten, die sich in seiner Leistungsreichweite
befinden. Erkennt er ein Signal ausreichender Amplitude
mit einer Doppler-Verschiebung, die etwa seiner Eigengeschwindigkeit
entspricht oder größer ist, so erfolgt "Freigabe",
d. h. diese Relativgeschwindigkeit wird abgespeichert und von da
ab ständig mit der bei Annäherung an das Ziel bis zum "Wechselpunkt"
abnehmenden Relativgeschwindigkeit verglichen. Aus der
Momentangeschwindigkeit des Geschosses, der bekannten Wirkungsrichtung
der Ladung und dem bei "Freigabe" abgespeicherten Wert
der Relativgeschwindigkeit ergibt sich der "Zündwinkel". Bei dessen
Erreichen - angezeigt durch Abfall der fortlaufend gemessenen
Relativgeschwindigkeit auf den errechneten Wert - erfolgt "Zündung".
Die "Freigabe" des Radarsensors wird jetzt mit dem Signal des
"25°-IR-Sensors" verknüpft, so daß sie erst erfolgen kann, wenn
auch dieser Sensor IR-Strahlung detektiert. Infolge der unterschiedlichen
Lage von IR-Strahlungszentrum und Schwerpunkt der Radar-Reflexion
zueinander sowie der Möglichkeit des Auftretens von
Interferenzen der Radarechos kann und wird es vorkommen, daß Radar-"Freigabe"
und "IR-Bestätigung" nicht gleichzeitig auftreten.
Somit muß die Verknüpfung unter Einbeziehung eines Zeitkriteriums
erfolgen.
Gleiches gilt für den Zündzeitpunkt, für den die Ermittlung des
optimalen Zündwinkels durch das Radar wiederum mit einer "Bestätigung"
- in diesem Fall durch den "40°-IR-Sensor" - verknüpft wird.
Für den Fall der Bekämpfung eines schwebenden (quasi "stehenden") oder sich nur langsam
bewegenden Hubschraubers wird der Zündwinkel stets größer sein
als 40°, so daß im Regelfall der IR-Sensor vor Erreichen des optimalen
Zündpunktes ansprechen wird; wegen der undefinierten Lage
des wirksamen Reflexionszentrums im Vergleich zum Wärmezentrum
ist aber der umgekehrte Fall nicht absolut auszuschließen.
Als weitere Bestätigung für die Bestimmung des Zündpunktes kann
auch die durch den Heckrotor des Hubschraubers bewirkte Doppler-Modulation herangezogen
werden, denn für Zündpunkt-Entfernungen ist diese detektierbar,
wohingegen sie wegen der Kleinheit des wirksamen Reflexionsquerschnittes
des Heckrotors für Detektion in größerer Entfernung
zum Zwecke der "Freigabe" im Regelfall nicht mit ausreichender
Sicherheit erkennbar ist. Wegen der vergleichsweise hohen Drehzahl
des Heckrotors gegenüber dem Hauptrotor ist dessen Signal
praktisch kontinuierlich vorhanden.
Je nach zulässigem Aufwand ist zu entscheiden, ob dieses dritte
Kriterium für den Zündpunkt mit den beiden anderen "Und" verknüpft
wird, oder ob der Zündbefehl (wie im Flußdiagramm der Fig. 2 als
2-aus-3-Kriterium) gebildet wird.
Fig. 2 stellt den Funktionsablauf des kombinierten Zünders als
Flußdiagramm dar; aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese
Fig. 2 in Fig. 2A (oberer Teil der Fig. 2) und Fig. 2B (unterer
Teil der Fig. 2) geteilt.
Nach Ablauf einer Vorrohr-Sicherheitszeit wird der Zünder aktiviert.
Der "25°-IR-Sensor" und die Zielerkennungsschaltung des Radarsensors
("Radar Erf.") sind eingeschaltet. Erkennt einer der beiden
eine IR-Strahlungsquelle bzw. ein Objekt adäquater Reflexionseigenschaften
- im allgemeinen wird der Radarsensor eher und länger
ansprechen -, so wird dieses abgespeichert und ein Zeitzähler
für die Zeit T₂ gestartet, innerhalb derer das jeweils andere
Kriterium erscheinen muß, sofern Radar-Reflexions-Zentrum und
thermische Strahlungsquelle räumlich so dicht beieinander liegen,
daß sie als zusammengehörig anzusehen sind.
Die wechselweise Abspeicherung bewirkt, daß auch dann, wenn im
Augenblick des Erscheinens von "IR 25°", was ja für das Nutzziel
nur ein einziges Mal erfolgt, das Radarsignal durch Interferenzen
gerade nicht eindeutig detektiert wird, während einer Zeit T₂
vor- oder nachher jedoch sauber ist, eine Zieldetektion erfolgt.
Die Zeit T₂ ist demnach auf die Länge möglicher Interferenzeinbrüche
(Größenordnung = 1 msec) auszulegen.
Der Sensor "IR 25°" startet bei Zielerkennung eine weitere Zeit T₁.
Innerhalb dieser Zeit muß eine Detektion durch den Sensor "IR 40°"
oder die Zündzeitpunktbestimmung des Radarsensors erfolgen, wenn
die Vorbeiflugentfernung des Geschosses am zuerst erkannten Objekt
innerhalb der noch wirksamen Reichweite liegt. Diese Zeit T₁ ergibt
sich aus Geschoß-Geschwindigkeit und Treffehler und kann von
der bis zur Zielerkennung verstrichenen Geschoß-Flugzeit abhängig
gemacht werden. Verstreicht T₁, ohne daß eine Zündung ausgelöst
wird, so wird die Freigabe "Ziel erkannt" wieder gelöscht. Mit dem
Setzen von "Ziel erkannt" wird der Radar-Sensor auf Erkennung der
Zündfrequenz und der IR-Sensor auf 40°-Erkennung umgeschaltet. Ein
weiterer Kanal der Radar-Auswertung liefert ein Signal, wenn ein
Doppler-Signal vom Heckrotor empfangen wird.
In prinzipiell gleicher Weise wie zum Zwecke der Erfassung werden
mit einem erlaubten Zeitversatz T₃ die Kriterien "IR-Erfassung unter
40°" und "optimaler Zündwinkel für ein reflektierendes Objekt"
zu einem Zündbefehl verknüpft. Die Zeit T₃ berücksichtigt den räumlichen
Versatz zwischen IR-Strahlungszentrum und Radar-Reflexionsquerschnitt
der an einem realistischen Ziel möglich ist.
Die Erkennung eines Rotorsignals löst zusammen mit der Ermittlung
des optimalen Zündpunktes sofort, zusammen mit dem IR-Sensor nach
einer gewissen Verzögerung die Zündung aus. Diese Verzögerung läßt
dem Radar-Sensor Zeit, den optimalen Zündpunkt zu ermitteln, bewirkt
aber eine wenn auch späte Zündung, falls durch zu starke
Interferenzen oder für sehr kleine Vorbeiflugentfernungen der Zündbefehl
vom Radar unterblieb.
Diese Art der Verknüpfung der drei Kriterien ist nur als Beispiel
anzusehen, es sind auch andere denkbar.
Wesentlich für die Erfindung sind somit folgende Gesichtspunkte:
Ein Geschoß, welches im Einzelschuß eine ausreichend hohe Zerstörwahrscheinlichkeit
gegen Panzer-Abwehr-Hubschrauber gewährleisten
soll, braucht einen Annäherungszünder, der unter extremen Bedingungen
- niedrige Flughöhe über Grund, dichter Vorbeiflug an Hindernissen,
großer Treffehler, störende Objekte auch noch in Zielnähe,
Schwebeflug - den Hubschrauber zuverlässig von anderen Objekten
unterscheiden kann und den optimalen Zündpunkt in Abhängigkeit
von Geschoßgeschwindigkeit, Zielgeschwindigkeit und Treffehler
ermittelt.
Durch die Erfindung wird eine Lösung vorgeschlagen, die einen Radarzünder,
der in an sich bekannter Art in der Lage ist, Ziele
auch unter Clutter-Einfluß zu erkennen und den optimalen Zündpunkt zu
ermitteln, so mit einem passiven IR-Sensor kombiniert, daß
auch unter den gegenüber der Bekämpfung von Starrflüglern noch erschwerten
Bedingungen der Hubschrauber-Bekämpfung eine ausreichend
sichere Zieldetektion und Zündpunktermittlung sowie eine für den
Einzelschuß ausreichend geringe Falschalarmrate gewährleistet sind.
Claims (7)
1. Annäherungszünder für ein Geschoß, welches - z. B. von einem
Panzerkraftwagen - im Einzelschuß gegen Hubschrauber einsetzbar
ist, bei dem ein Radar-Annäherungszünder (Radarsensor) so mit
einem passiven Infra-Rot-Sensor (IR-Sensor) kombiniert ist, daß
das Kriterium für die Zündauslösung auf das gleichzeitige Auftreten
von Radarreflexion und IR-Abstrahlung am gleichen Objekt eingeengt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Radar-Annäherungszünder
einen Auswerteteil zur Auswertung von dopplerverschobenen
Echosignalen enthält, welche zusätzlich zur Dopplerverschiebung
infolge der Relativgeschwindigkeit zwischen Zünder und Ziel durch
bewegte Teile (z. B. Heckrotor eines Hubschraubers) am erkannten
Objekt entstehen, und daß das Kriterium für die Zündauslösung zusätzlich
auf das gleichzeitige Auftreten einerseits von starker
Radarreflexion mit nur geringer oder keiner und andererseits einer
schwachen Reflexion mit hoher Doppler-Verschiebung am gleichen Objekt
eingeengt ist.
2. Annäherungszünder nach Anspruch 1 mit einem kegelmantelförmigen
Auffaßdiagramm des IR-Sensors, dadurch gekennzeichnet, daß
der Öffnungswinkel des Kegels etwa 30° ist und daß das Signal
des IR-Sensors einerseits als Bestätigung für das gleichzeitige
Vorhandensein von IR-Abstrahlung am erkannten Objekt die Zielerkennung
durch den Radarsensor freigibt und andererseits gleichzeitig
eine Zeitspanne anlaufen läßt, während der entweder ein
Zündbefehl auftreten muß oder nach deren Ablauf die Zielerkennung
wieder gelöscht wird, wobei diese Zeitspanne in Abhängigkeit von
der momentanen Geschoßgeschwindigkeit so gewählt ist, daß sie gerade
ausreicht, um bei dem maximalen Treffehler, bei dem eine Zündung
noch sinnvoll ist, das Geschoß von einer Position, in welcher
der Sichtlinienwinkel zum Ziel gleich dem Öffnungswinkel des
Sensor-Diagramms ist, in die Position größter Zielnähe fliegen zu
lassen.
3. Annäherungszünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Öffnungswinkel des Kegels etwas kleiner als der kleinste unter
allen Umständen mögliche Zündwinkel ist.
4. Annäherungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die drei Kriterien starke Reflexion, schwache
Reflexion und IR-Strahlung am gleichen Objekt nach Art einer
"2-aus-3"-Entscheidung die Zielerkennung bewirken.
5. Annäherungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
der in den genannten Ansprüchen benutzte Begriff der Gleichzeitigkeit
erweitert ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einführung
von "Wartezeiten" ein durch die räumlichen Abstände von Hauptreflexionszentrum,
Wärmestrahlungszentrum und beweglichem Teil gegebenes
zeitliches Nacheinander des Auftretens der Einzelkriterien
so lange als "gleichzeitig" interpretiert wird, als der zeitliche
Abstand des Auftretens die Zugehörigkeit der Kriterien zum selben
Objekt unter Berücksichtigung der Geschoßgeschwindigkeit noch
glaubwürdig erscheinen läßt.
6. Annäherungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß als weiteres Kriterium ein weiteres, nur
zeitweise auftretendes dopplerverschobenes Echosignal, welches
jedoch infolge größeren Radarquerschnitts des verursachenden bewegten
Teiles des Zieles (z. B. Hauptrotor eines Hubschraubers)
aus wesentlich größerer Entfernung detektiert werden kann, ausgewertet
wird, indem beim erstmaligen Erkennen dieses Signals die
Entfernung zum erzeugenden Objekt gemessen wird und unter Berücksichtigung
der Geschoßgeschwindigkeit zu demjenigen Zeitpunkt, in
welchem das Geschoß diese Entfernung zurückgelegt hat, ein "Erwartungsfenster"
für eines oder mehrere der in den anderen Ansprüchen
dargelegten Kriterien freigibt.
7. Annäherungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet
durch die Verwendung des Zünders nach Patent 21 20 732
als den Radar-Annäherungszünder.
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DE19782816892 DE2816892A1 (de) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Annaeherungszuender |
Publications (2)
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---|---|
DE2816892A1 DE2816892A1 (de) | 1986-10-09 |
DE2816892C2 true DE2816892C2 (de) | 1989-03-02 |
Family
ID=6037343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782816892 Granted DE2816892A1 (de) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Annaeherungszuender |
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DE (1) | DE2816892A1 (de) |
Families Citing this family (2)
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DE3707888A1 (de) * | 1987-03-12 | 1988-09-22 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Sensor zur bekaempfung von hubschraubern |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR1207476A (fr) * | 1958-06-20 | 1960-02-17 | Trt Telecom Radio Electr | Dispositif de mise à feu pour fusée de proximité |
US3733603A (en) * | 1968-07-31 | 1973-05-15 | Us Army | Radar target identification system |
US4038656A (en) * | 1974-03-27 | 1977-07-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Helicopter discrimination apparatus for the murine radar |
DE2527368C2 (de) * | 1975-06-19 | 1982-05-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Annäherungszünder |
-
1978
- 1978-04-19 DE DE19782816892 patent/DE2816892A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2816892A1 (de) | 1986-10-09 |
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